基于NSGA-Ⅱ的水文模型参数多目标优化研究

为了对水文模型中难以直接测算的参数进行调试和优化,将带精英策略的非支配排序遗传算法（NSGA-Ⅱ）应用于水文模型（HYMOD）参数多目标优化计算中,得到最优解Pareto集合。通过多目标距离函数法从Pareto集中求出一组协调集。采用非支配解集覆盖度和非支配解的空间分布两个性能度量指标,对NSGA-Ⅱ算法与多目标粒子群算法（MOPSO）的优化结果进行比较分析。结果表明,NSGA-Ⅱ优化得到的非支配集比MOPSO算法得到的支配比例高;但前者的非支配解的空间分布较MOPSO算法相对均匀。     

基于改进NSGA-Ⅱ算法的水资源多目标优化配置

山西省作为资源性缺水大省,对水资源进行优化配置是缓解用水紧张和提高社会经济发展水平的有效手段。通过建立山西省"大水网"晋中-长治供水区水资源多目标优化配置模型,对NSGA-Ⅱ算法在约束条件处理和遗传操作越界处理方面进行改进,并用于模型的求解,得出Pareto最优解集,最后从不同的侧重点挑选出3个不同的优化配置方案,以供决策者根据实际需要进行选择。综合来看,改进NSGA-Ⅱ算法较传统NSGA-Ⅱ算法更有效可行,配置结果合理。     

基于多目标优化模型的雨水管网改建

雨水管网是城市排涝工程体系的重要组成部分,如何科学经济地对现状雨水管网进行优化改建,是提升管网排水能力、缓解城市内涝的的关键问题之一。建立以降低造价和工程量以及提高排水能力为目标的管网改建多目标优化模型,以管径改建值作为变量,利用NSGA-II多目标优化算法求解;基于Java运行平台,将SWMM源代码嵌入寻优过程,实现程序自动调用水力学模拟软件,得到快速获取可行解的新途径;将新建模型应用于工程实例,应用结果表明,优化模型在保证工程合理性要求的前提下,可快速获得多个经济可行的组合改建方案。研究对于雨水管网改建工作等具有借鉴意义。     

基于SWMM和PSO-GA的多目标雨水管网优化模型

针对城市雨水管网优化问题,为了提升管网改建后的综合效益,考虑将管网建设经济性、排涝有效性和积涝风险性共同作为优化目标,建立基于SWMM和PSO-GA的多目标优化模型;采用极小-极大法构造多目标优化问题的适应度函数,避免了使用罚函数法带来的不便。将改建管道的数量与管径作为优化变量,通过对SWMM模型的修改,输出30 a暴雨重现期下各个排水井的节点水头和各个溢流井的积水历时,并将其综合作为优化函数的输入变量,着重分析管网优化后的城市内涝情况,求解得出10种改建方案,并对部分方案进行对比。结果表明:适应度值最高的两种方案改建费用约50～60万元,总溢流量、总积水历时、最大淹没水深均减少约20%～30%,模型优化结果较为合理,对城市雨水管网建设具有一定的借鉴意义。     

基于NSGA-Ⅱ的多目标风光水储互补优化模型

构建以新能源为主体的新型电力系统逐渐成为电力行业转型升级的发展趋势。由风电、光伏、水电、储能电池多种新能源组成的多能互补系统,通过对出力条件（风力发电机出力、光伏组件出力、水电站水轮机组出力）、储能电池容量以及充放电功率等约束的综合考虑,建立以系统出力波动性最小和运行经济效益最大为目标的多目标优化模型。利用改进粒子群优化算法和NSGA-Ⅱ优化算法,以中国西北地区某风电场、光伏电站、水电站以及电化学储能电站组成的多能互补系统为例,验证目标模型和求解方法的有效性。算例与结果表明：相比改进MOPSO,采用NSGA-Ⅱ算法求解此风光水储联合系统中的多目标问题可以减少15%的出力波动,提高28 835元/年的经济效益,相对风-光-储互补系统,小型水电站的加入通过NSGA-Ⅱ算法可降低31%的出力波动。     

基于NSGA-Ⅱ的三门峡水库汛期多目标优化调度

结合三门峡水库汛期减淤、发电需求的特点,建立了三门峡水库汛期多目标优化调度模型。利用Matlab2009a遗传算法工具箱编制计算程序,将NSGA-Ⅱ算法应用于三门峡水库汛期优化调度模型求解,得到了一系列Pareto最优解,选择较优方案与实际值比较表明,用最优化算法能取得较满意的调度效果,既满足了排沙减淤的需要,又可取得较大的发电量。     

基于GIS与SWMM耦合的城市暴雨洪水淹没分析

针对暴雨导致的城市内涝问题,采用GIS与SWMM耦合的城市暴雨洪水淹没分析计算方法,对郑州市暴雨内涝淹没范围和淹水深度进行了模拟分析,对组成排水系统的排水管网、道路和河道水系等进行合理概化,构建了暴雨洪水淹没分析模型,对重现期分别为0.5、1、2、5、10 a设计暴雨情形下的管道节点溢流和积水深度进行了模拟。结果表明:郑州市区总体排涝标准较低,排涝能力严重不足;该模型能直观表现受涝区淹没范围和淹水深度,在城市排水管网规划、雨洪管理和灾后损失评估等方面具有一定的应用价值。     

基于SWMM的广州市某泵站优化调度数值模拟研究

近年来中国城市内涝频发,城市排涝泵站优化调度模拟对区域排水防涝工作有重要指导意义。以广州市番禺区为例,采用泰森多边形方式确定子汇水区,选择霍顿下渗模型计算下渗量,建立集管网、检查井及泵站等要素的SWMM模型。基于不同重现期下的设计暴雨情景,开展排涝泵站不同启闭方案的数值模拟。研究结果表明：泵站优化调度方案较现状调度方案下,附近街道范围内溢流井点数量明显减少,蓄水池水位有效降低,排涝泵站抵御暴雨能力有较大增强。     

基于多目标的海绵设施空间布局优化决策

气候变化和城市化加剧了城市洪涝和非点源污染的风险。为了适应气候变化,基于自然的解决方案“海绵城市”正在中国全域化推广。如何规划设计海绵设施使其充分发挥多元化效益成为海绵城市有效建设的关键。研究基于NSGA-Ⅲ算法和SWMM构建了多目标优化耦合模型,采用TOPSIS方法筛选出优化方案,并对优化方案在丰、平、枯等不同水文年型下的水文环境效益及灌溉用水需求进行分析。该方法被应用于山西大学东山校区,研究结果表明：3种优化方案在典型水文年型下均能发挥较好的水文和环境效益,年径流削减率均值为68.3%,SS削减率均值为83.7%;最接近理想解的方案S1灌溉需水量最大,均值约22.8万m³,而植被海绵设施占比较大的方案S3雨水利用量最大,均值约14.1万m³。     

基于多目标决策的水资源优化配置模型及应用

基于可持续发展原理，针对水资源持续利用的特点，建立了水资源多目标优化配置模型。该模型体现了公平、优先、高效和综合效益最大化原则，设置经济、社会和环境三方面的目标，研究了反映这些目标的各个参数的确定思路，并采用大系统分解协调理论和多目标决策原理对模型进行求解。经桂林市水资源优化配置多目标模型实证分析，表明该模型有助于提高经济效益和社会效益，注重生态环境的保护，同时验证了该模型的有效性与实用性。     

基于NSGA-Ⅲ的水资源多目标优化配置研究——以安徽省泗县为例

优化配置、高效利用区域内有限水资源仍是当今研究热点.以安徽省泗县为典型研究区,以经济效益最大、社会缺水量最小和污染物排放量最小为目标函数,建立了泗县水资源多目标优化配置模型;采用NSGA-Ⅲ算法求解,生成了Pareto最优解集.选择4种侧重点不同的水资源配置方案,即方案一侧重于经济效益、方案二侧重于社会效益、方案三侧重...     

基于径流调控的水土保持措施优化配置

根据南方红壤地区水土保持措施对流域径流的调控作用,构建了基于径流调控的水土保持措施多目标优化配置模型。根据模型特点,可利用基于Pareto强度的多目标遗传算法对模型进行求解。将模型应用于江西省修河流域,对各项措施进行了优化配置。     

基于多目标规划模型的新疆鄯善县水资源优化配置研究

鄯善县作为资源性缺水地区,近年来随着经济的高速增长、矿产开发、人口的增加以及工业化和城市化快速推进,水资源所承受的压力进一步加大。水资源的短缺严重制约了该地区经济社会发展和居民生活质量的提高。如何合理有效地进行水资源优化配置,合理地配置工农业和生活用水,显得十分必和迫切。应用多目标规划模型分析鄯善县自然条件和当前社会经济发展趋势,基于社会经济可持续发展和水资源可持续利用的观点,对鄯善县的资源利用结构进行了优化研究,建立了水资源优化配置模型系统。     

基于AquaCrop和NSGA-Ⅱ的灌溉制度多目标优化及其应用

为了有助于在干旱区非充分灌水条件下制定合理的灌溉制度,构建了基于作物生长模型(AquaCrop)及多目标遗传算法(NSGA-Ⅱ)的灌溉制度多目标模拟-优化模型。利用甘肃石羊河绿洲2014—2015年不同灌水和覆膜处理下的春小麦田间试验数据对AquaCrop模型进行了率定与验证,并采用历史气象数据(1963—2016年)通过优化适线法确定了降水量保证率为25%、50%、75%的不同典型年,以最大产量及最小灌水量为目标对模型进行求解,得到了不同条件下灌水量与产量之间的关系曲线,分析了覆膜对于优化结果的影响,并分别对农户与农场两种类型的生产者进行了决策分析。结果表明:(1)作物的边际产量随着灌水总量的增加而减小,优化灌溉制度后的作物水分生产函数可以表示为二次函数。(2)覆膜的增产效应随着灌水量的增加而减小。(3)灌水次数对不覆膜条件下的产量影响较大,因此总灌水量小时应选择灌水次数少的灌溉制度,而总灌水量较大时,可采用灌水次数多的灌溉制度。(4)对不同的决策者采用不同的功效系数可以实现多样化的灌溉决策。     

基于多目标优化的黔中区水资源配置研究

以黔中水利枢纽一期工程为研究对象,开展水资源优化配置研究。在分析黔中水利枢纽工程概况及水资源优化配置原则的基础上,建立了黔中水利枢纽工程水资源优化配置模型,采用多目标规划对模型进行求解,得出了2007,2015年和2020年水平年黔中灌区、贵阳市区以及安顺市区的水资源优化配置结果;同时,对供需平衡、经济效益和污水排放量3个指标进行了对比分析。该模型分析结果为黔中区水资源的配置提供了科学合理的依据。     

梯级水电站群并行多目标优化调度方法

为保障梯级水电站群多目标优化调度问题的计算效率和求解精度,提出了基于Fork/Join多核并行框架的并行多目标遗传算法。该方法以多目标遗传算法为基础,引入多种群异步进化策略保证种群间个体多样性;采用迁移机制保障子种群的信息有机互馈,提升算法收敛性和解集多样性;利用并行技术实现子种群在各内核的同步求解,提高计算效率。针对问题特点,耦合个体实数串联编码方法、混沌初始化种群策略和约束Pareto占优机制等,进一步提升方法寻优性能。澜沧江流域梯级水电站群多目标优化调度结果表明,所提方法可充分利用多核资源,提升模型计算效率与求解精度,并能获得分布均匀、合理可行的调度方案集,为水电系统多目标高效决策提供科学依据。     

水资源多目标优化配置模型及其应用

水资源优化配置的实质就是对以不同形式存在的有限的水资源进行合理的配置,使有限的水资源可持续开发利用。文章详细地阐述了水资源配置多目标优化模型及其求解与应用。     

基于第二代非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)的水资源优化配置

水资源优化配置作为解决水资源短缺的重要手段,对于区域社会经济的可持续发展具有重要的意义。水资源优化配置模型是一个结构复杂的综合系统,传统的优化方法难以求得模型的全局最优解。第二代非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)是当前解决多目标优化问题最有效的方法之一,但在水资源优化配置领域应用很少。本文以浐灞河流域为例,尝试利用NSGA-Ⅱ优化方法求解该地区水资源多目标优化配置模型,研究了该方法在水资源优化配置模型求解中的适用性。结果表明:该方法得到的水资源优化配置结果合理、可行。     

基于多目标遗传算法的水资源优化配置

本文利用遗传算法的内在并行机制及其全局优化的特性，运用一种基于目标排序计算适应度的多目标遗传算法(MOGA)，将水资源优化配置问题模拟为生物进化问题，通过判断每一代个体的优化程度来进行优胜劣汰，从而产生新一代，如此反复迭代完成水资源优化配置。优化结果表明，该算法应用在水资源优化配置中是成功的。     

基于宽容约束的多目标水资源优化配置

基于可持续发展指导思想,构建了水资源经济、社会、环境的多目标配置模型,详述了各参数的确定思路。以系统优化原理和交互设计思想为指导,结合多目标决策理论,在求解出其子目标的非劣解集后,采用改进的目标逼近法和宽容约束法求解模型。配置结果达到了较好的满意度和较高的综合效益,为该市未来发展提供了一定的借鉴。