一种耦合SWMM计算的参数自动率定算法及实现

基于动态参数调整策略和改变新和声向量产生机制,提出了一种改进的和声搜索算法,用于SWMM参数自动率定计算.通过扩展SWMM原始动态链接库的应用程序接口函数,并在MT-LAB平台编程耦合SWMM与改进的和声搜索算法,实现了 SWMM参数的自动率定和模拟计算.最后以重庆某小区为研究对象,用一场降雨实测数据进行模型参数自动率定和模拟计算,得到纳什系数为0.969,峰值流量相对百分误差为4．91％;用另两场降雨实测数据进行验证,得到纳什系数分别为0.834和0.91,峰值流量相对百分误差分别为9.31％和9.95％,表明该模型参数自动率定算法的准确性和稳定性.     

新型和声搜索算法在土坡稳定分析中的应用

首先提出了一种产生任意滑动面的策略,对可行的滑动面采用Spencer法计算其安全系数;其次改进了基本和声搜索算法的寻优思路,充分利用较优异的和声信息,在每一迭代步中产生多个新和声,然后重新选择优秀的个体进入和声库,构成迭代。该新型和声搜索算法应用于两个复杂土坡的稳定分析中,所得结果与文献中已有结果以及基本和声搜索算法的结果进行了比较,充分证明模拟任意滑动面的策略和改进和声搜索算法是高效的,可以用于复杂土坡稳定问题的分析。     

基于和声搜索算法的地下水污染源与未知含水层参数的同步反演研究

地下水污染源反演问题和含水层参数反演问题都是典型的地下水逆问题。在未知含水层参数（渗透系数、弥散度等）等先决信息的情况下进行地下水污染源反演计算时,需要根据已有的监测数据（水位和浓度等）对地下水污染源和未知含水层参数进行同步反演。在同步反演优化问题中,决策变量包括污染源位置、强度以及待求的含水层参数。本文对同步反演模型的框架组成（包括污染物迁移模型和反演优化模型）进行分析后,在对已有的各种和声搜索改进算法进行研究的基础上结合同步反演模型提出一种改进的和声搜索算法,最后将同步反演模型和改进的和声搜索算法应用于具体的算例研究。研究表明,改进的和声搜索算法具有算法稳定高效、求解精度高等特点,能够广泛应用于复杂的地下水污染源和含水层参数反演问题。     

考虑土体材料二维空间变异特性的边坡可靠度分析

为了更合理地分析边坡的可靠性,提出了考虑土体二维空间变异特性的边坡可靠度分析方法,将边坡区域离散为系列单元,假设单元内土体材料参数完全相关,通过假定的自相关函数确定单元之间土体材料参数的相关系数,采用子集模拟法抽样,运用和声搜索算法搜索最小的安全系数作为该次抽样的结果。将提出的可靠度分析方法应用于两个边坡实例的可靠度分析中,并与已有结果进行对比分析,结果表明,考虑土体材料参数的空间变异特性后,边坡的破坏概率降低,边坡可能的破坏区域逐渐增多。     

基于和声搜索算法的地下水污染源与未知含水层参数的同步反演研究

地下水污染源反演问题和含水层参数反演问题都是典型的地下水逆问题。在未知含水层参数(渗透系数、弥散度等)等先决信息的情况下进行地下水污染源反演计算时,需要根据已有的监测数据(水位和浓度等)对地下水污染源和未知含水层参数进行同步反演。在同步反演优化问题中,决策变量包括污染源位置、强度以及待求的含水层参数。论文首先介绍同步反演模型的框架组成(包括污染物迁移模型和反演优化模型),然后在对已有的各种和声搜索改进算法进行研究的基础上结合同步反演模型提出一种改进的和声搜索算法,最后将同步反演模型和改进的和声搜索算法应用于具体的算例研究。研究表明,改进的和声搜索算法具有算法稳定高效、求解精度高等特点,能够广泛应用于复杂的地下水污染源和含水层参数反演问题。     

基于改进和声搜索算法的给水管网经济指标优化设计

针对标准和声搜索算法存在收敛不稳定、易陷人局部最优的缺点,为提高搜索结果全局最优化的稳定性,增强算法的普适性和鲁棒性,本文展开基于改进和声搜索算法对供水管网优化设计模型进行求解的研究,通过对模拟供水管网系统分别采用基本和声搜索算法与改进和声搜索算法对模型进行求解发现改进和声搜索算法所得到的最优解的平均计算时间为6.1s,具有求解效率高效、收敛稳定性高以及投资额较小的特点,在最优方案下运行各管段均能满足于各种工况。因此,采用改进的和声搜索算法对于给水管网经济指标优化设计求解具有极大的应用前景。     

基于和声搜索的配水系统优化设计研究

和声搜索具有不需要初始值,利用随机搜索代替梯度搜索,而无需更多信息的优点.以和声搜索算法为工具,建立管网优化的数学模型,以费用最小作为目标函数对配水系统管网设计进行管径寻优.并以Hanoi管网为例,将和声搜索算法同经典遗传算法进行比较.计算结果表明和声搜索算法在管网优化设计中有着很好的前景.     

和声退火算法及其在土坡稳定分析中的应用

借鉴和声搜索算法中新解产生的方式来实现模拟退火算法中的扰动过程,把和声库中的最坏解视为模拟退火算法的初始最优解,形成的和声退火算法具有较强的全局搜索能力;用修复策略替换惩罚策略,修复搜索过程中可能出现的不合理滑动面,可以更有效地搜索解空间。均质土坡和非均质边坡最小安全系数实例计算结果表明,和声退火算法取得了较基本和声搜索算法及模拟退火算法均好的结果,可以用于土坡稳定分析计算。     

改进和声搜索算法在梯级水库群优化调度中的应用

为改善和声搜索算法在梯级水库群优化调度中的应用效果,提高模型的求解精度和效率,针对和声搜索算法(Harmony Search Algorithm,HSA)的初始和声记忆库分布不均及易陷入局部最优的缺陷,采用均匀设计的方法生成初始和声记忆库以增加其多样性和有效性,引入混沌序列来改善算法的全局搜索能力.对HSA进行改进后,...     

基于二进制和声粒子群算法的电站经济运行问题研究

机组组合是电站经济运行问题中典型的复杂非线性优化问题,其求解难度随系统规模增大呈非线性增长,如何对其进行高效求解一直是电力系统研究领域的热点和难点问题。为此,提出一种适用于电站经济运行中机组组合问题的二进制和声粒子群算法(BHSPSO):首先将粒子群算法的信息共享机制纳入到和声搜索算法的和声记忆库考虑操作中,并利用全局极值实现音调微调;然后采用启发式智能调整策略处理时段关联型约束条件,即根据机组优先顺序修复旋转备用约束,在此基础上,设计了一种“开-停-开”的修复策略处理最小开停机时间约束,有效改善了优化计算结果质量。将该方法分别应用于电站10台机组(简称10机)至电站100台机组(简称100机)系统标准算例,仿真结果表明:所提算法具有简单高效、收敛速度快、鲁棒性强等优点,为水、火电机组组合优化运行问题的高效求解提供一种新的途径。     

边坡稳定分析极大值原理的应用

基于边坡稳定分析中的极大值原理来确定每一滑动面的安全系数,利用和声搜索算法对5类土坡的临界滑动面进行了搜索,并对每个土坡可行滑动面上的条间强度发挥系数、条间作用力的倾角以及条间力的作用位置进行了统计。比较分析表明:条间强度发挥系数与条间作用力倾角的正切值具有类似的分布规律。假定条间强度发挥系数,利用力的平衡条件推导出一种新的极限平衡条分法,通过与斯宾塞法、摩根斯顿法的比较,证明该方法是可行的。     

引入和声策略的遗传算法在土坡非圆临界滑动面求解中的应用

借鉴和声搜索算法中产生新解的方式在基本遗传算法中产生新的子代，同时提出一种修复策略替换惩罚策略来修复搜索过程中可能出现的不可行解，以更有效的搜索解空间，从而形成和声遗传算法。利用该算法对两个土坡的最小安全系数及其临界滑动面进行搜索，并同采用基本遗传算法和基本和声算法的计算结果进行比较，证明了本文提出的两种策略是有效且合理的。     

基于动态规划法的多泥沙水源泵站优化调度研究

对多泥沙水源泵站的优化调度,主要以清水条件下算出的泵站稳态数据为基础,在一定的含沙率和下游所需流量下,运用泥沙公式求出泥沙水源条件下各种组合的水泵工作点;然后采用动态规划法,以抽取单位水量的耗能量最小作为目标函数,确定约束条件和递推方程,接着对模型求解,找出最优的开机组合。以某取水泵站为例进行了相关计算,计算结果表明:采用动态规划法,并运用相关的公式求出工作点;利用计算机语言,可以快速并准确地在满足条件下所有的水泵开机组合型式中寻找出最优的开机组合,以减少泵站的损耗,提高泵站的运行效率。借助于工程实例,对于含沙水流下泵站工作参数的推导、动态规划数学模型的建立以及调度目标函数的确定等过程进行了较为详细的介绍。     

Rosenblueth法在边坡可靠度分析中的应用

针对在确定具有最小可靠度指标的滑动面时蒙特卡罗法耗时长的问题,通过两个典型土坡,采用简化Bishop法计算滑动面的抗滑稳定安全系数从而构建了边坡可靠度分析的功能函数,利用圆弧构建潜在滑动面,利用Rosenblueth法计算每个潜在滑动面的可靠度指标,采用和声搜索算法搜索潜在滑动面的变化以寻求最小可靠度指标滑动面,并与常规极限平衡方法得到的最小安全系数对应的滑动面进行了比较。结果表明:简单均质土坡临界滑动面与最小可靠度指标滑动面基本重合,非均质土坡最小可靠度指标滑动面与临界滑动面相差较大,可靠度指标相差也较大,在具体应用时建议采用Rosenblueth法进行最小可靠度指标滑动面的确定。     

大型地下工程围岩力学参数反分析方法研究

基于实时位移监测数据的大型地下工程围岩力学参数反分析理论是实现工程动态反馈优化设计的基本手段。将小波理论与传统BP神经网络结合形成小波神经网络,提高了映射系统的非线性泛化能力;利用均匀设计方法确定围岩待反演物理力学参数组合,并通过有限元正分析计算围岩在相应参数下的理论变形位移,形成网络训练样本集;将小波神经网络作为反分析的人工智能学习算法,映射围岩变形理论位移和力学参数之间的非线性关系;将现场监测位移输入到训练好的网络,计算围岩力学参数的反演值。工程实例验证表明,与传统理论相比,该理论可大大提升反分析的效率和准确性。     

基于和声搜索的边坡稳定性投影寻踪聚类分析

针对边坡稳定问题的高维非线性、非正态的特点,提出一种基于和声搜索和投影寻踪理论的边坡稳定性评价方法。利用投影寻踪理论将边坡稳定性评价多指标问题转化为单一投影指标问题,采用改进的和声搜索算法优化投影方向,根据最佳投影值实现在低维空间上的边坡稳定性评价。文中建立了基于和声搜索的边坡稳定投影寻踪聚类分析模型,并用作者编制的相关程序实证分析了某水库库区滑坡。实例分析结果表明:基于和声搜索的投影寻踪对于边坡稳定聚类分析是可行的,并且取得了较为理想的效果,为边坡稳定性分析评价提供了一种有效的新方法。     

水库调度决策单调性与动态规划算法改进

在灌溉、供水等调度中,水库经济效益随供水量增加常呈现"边际效用递减"的特征。本文在"边际效用递减"(即水库调度目标函数为凹函数)的假设下分析得到两阶段水库调度中本时段泄水量、下一时段余留水量与本时段初水库蓄水量间的单调增加关系,将这一单调关系由两阶段推广到多阶段水库调度并进一步提出动态规划算法改进:搜索域缩减算法和邻域搜索算法。在供水调度研究案例中,搜索域缩减算法和邻域搜索算法能将动态规划计算时间分别缩减50.4%和92.1%。进一步分析发电调度中水库水头、下泄水量对总发电量的耦合影响,讨论搜索域缩减算法和邻域搜索算法对发电调度的适用性,并将这两种算法在陡岭子水库发电调度中进行应用;计算结果表明搜索域缩减算法、邻域搜索算法能为发电调度提供有效的参考方案。     

拱坝体型优化要素分析

为对拱坝进行优化,满足拱坝相关的一套优化准则,列出了15个坝体体型的几何参数,称为拱坝优化要素.通过评估这15个要素,使拱坝优化更为明确合理.这里所采用的优化准则,涉及坝体混凝土方量最小和大坝安全性最高这两个条件.通过合理利用所拟定的优化程序,明确所选择的优化要素,就可大量减少为确定最佳拱坝体型所需的繁锁计算和大量人力投入.在比较满足基本荷载和特殊荷载组合安全准则的拱坝体型基础上,下一步就可确定最小混凝土方量的最佳体型.可采用有限元法确定拱坝的应力应变场及其动态特性.基于上述考虑,已开发出计算机软件程序,并在现有和拟建拱坝体型优化分析中得到运用.     

蚁群算法在水科学中的应用研究进展

蚁群算法是优化领域中相对较新的一种随机启发式搜索算法,通过模拟蚂蚁的觅食行为来解决复杂组合优化问题,是迄今为止昆虫算法中较为成功的例子。主要介绍了蚁群算法的生物原理及其算法的基本模型,对近些年来蚁群算法在水土资源新领域中的多种应用研究进行了分析与归纳,并指出了存在的问题及其研究展望。     

再生骨料混凝土钢筋抗锈蚀能力 影响因素分析

根据影响钢筋锈蚀的主要因素,通过实验室加速钢筋锈蚀方法,采用了正交试验设计对再生混凝土和原生混凝土内部钢筋锈蚀参数进行测试并通过极差分析确定了因素的主次,得到了最优组合,为进一步研究再生骨料混凝土的耐久性提供依据。