GASAPF方法在徐州市裂隙岩溶水资源管理模型中的应用

本文首次将GASAPF(基于遗传算法的模拟退火罚函数方法)应用于求解条件复杂的、大面积的徐州市裂隙岩溶水资源管理模型。徐州市是以裂隙岩溶水作为主要供水水源的工业城市，针对徐州市地下水长期无节制开采和管理不善而引起的多种环境地质问题，建立了研究区裂隙岩溶水资源的管理模型，并运用GASAPF方法求解，为今后合理开采研究区裂隙岩溶地下水资源提供了科学依据。同时通过分析优化结果的合理性，进一步证明GASAPF方法适用于条件复杂的大面积地下水资源的优化管理，完善和验证了GASAPF方法的实用性。最后，根据本次研究经验指出了GASAPF方法求解复杂系统管理模型时需要注意的问题。     

改进遗传算法及其在水库群优化调度中的应用

根据梯级水电站优化调度特点,建立遗传算法(GA)求解多阶段最优化问题的数学模型.针对标准遗传算法(sGA)局部寻优能力较差、易早熟等不足之处,从编码方法、遗传算子和混合算法方面对其进行改进,提出了采用超立方体浮点数编码自适应遗传算法(AGA)和超立方体浮点数编码遗传模拟退火算法(SA-GA).通过16种不同策略的GA在雅砻江梯级优化调度中的应用,其结果表明了改进策略在解决水库群优化问题方面的有效性和优越性.最后将GA与动态规划(DP)算法的性能进行比较分析,充分体现了GA的优点.     

基于改进遗传算法的配电网络重构优化模型研究

针对二进制编码在配电网络重构中产生大量不可行解,难以获得全局最优解的问题,重点研究了基于简化策略整数的遗传算法编码规则,通过引入退火罚因子设计动态罚函数处理约束条件,建立了基于改进遗传算法的配电网络重构优化算法.结果表明,该算法可以快速有效地得到配电网络重构的全局优化方案,降低网损,提高运算效率,该算法对其他领域最小生成树问题的求解也有一定借鉴意义.     

基于响应矩阵法的地下水系统开采方案

文中选择响应矩阵法作为模拟优化模型的耦合集成方法,将其应用于地下水系统开采方案优选中。首先针对具体问题建立了地下水流数值模拟模型,并用GMS中的MODFLOW模块进行求解,在此基础上,应用响应矩阵法表示开采量与地下水位之间的关系,最后以开采费用最小为目标函数,考虑用户的用水需求以及周边的生态环境要求,建立优化模型并进行求解,得到了最优的开采方案及对应的最优开采费用。     

SWAT-MODFLOW 耦合模型 在地下水量均衡分析中的应用

利用地下水-地表水半松散耦合数值模拟方法, 选取北京市苏密怀地区为典型地区, 以长时间序列 SWAT 模型获取的平原区地下水补给量和山区对平原区地下水补给量作为传递变量, 分别代替 MODFLOW 模型中降雨入 渗补给量和山前侧向补给量的研究思路, 建立半松散式 SWAT2MODFLOW 耦合模型, 利用地下水位校验耦合模型 并对苏密怀地区地下水水量平衡进行分析。结果表明: 该方法可以提高地下水模型的精度, 耦合模型较传统算法计 算得到的降雨入渗补给量减少了 01 54 亿 m3 / a, 反映出当下垫面条件发生变化和包气带厚度增加时, 含水层的降水补给量减少。本研究为水资源的准确评价提供技术支持。     

SCE-UA算法在水环境系统优化问题中的应用

把SCE-UA算法应用到水环境系统优化问题的求解中,通过对问题的预处理,求解3个典型的优化问题：①二维稳态水质模型横向扩散系数及流速推求;②排放口最优化处理;③水工建筑物优化调度。结果表明：SCE-UA算法不但能求解一元函数约束的优化问题,通过构造罚函数,还能够成功求解有多元函数约束的优化问题。认为该算法不依赖导数和优化问题的具体形式,所需参数极少,求解精度高,通用性较强,值得在环境系统优化中推广。     

市场环境下中长期发输电协调检修计划优化

根据电力市场环境中检修计划的特点，建立了协调市场各方利益的发输电一体化检修计划优化的数学模型，该模型综合考虑电力系统安全经济性和电力市场公平性，并考虑机组检修和输电设备检修之间的相互关联关系。针对该优化模型的求解，利用遗传算法（GA）和粒子群优化（PSO）算法相似的优化框架和优化流程，提出一种充分结合GA和PSO算法各自优点的混合智能算法，该算法将群体分成2个子群，分别采用GA和PSO算法进行演化，并充分交换2种算法所获取的优化信息，形成一个紧密耦合的、新型的遗传粒子群优化算法。算例证明，该算法在求解发电、输电设备检修协调优化这样的大规模复杂优化问题时，在全局搜索和局部搜索方面都表现出了良好的均衡性。     

改进加速遗传算法在梯级水电站优化调度中的应用

在加速遗传算法中嵌入局部搜索法，以加强算法的全局寻优能力。将改进的加速遗传算法应用到梯级水电站中长期优化调度中，可避免动态规划在解决复杂优化问题时易产生“维数灾”的缺点。建立了以梯级发电量和发电保证率最大为目标函数的梯级水电站中长期优化调度模型，并结合模拟退火思想，构造了罚因子将两目标转化为单目标求解，阐述了用改进加速遗传算法解决问题的方法和步骤。实例表明，与其他几种调度算法比，该方法能够求得较准确合理的解，有一定的实用性。     

鄄城县工业园区污染物下渗及迁移预测研究

本文通过收集和整理鄄城县工业园区相关的水文地质资料,对园区的水文地质条件进行了分析研究,建立了园区水文地质概念模型和地下水流数值模型,运用Visual MODFLOW对模型进行求解,并根据实测资料对模型进行了检验和校正,拟合程度达到了模拟要求。在此基础上建立了地下水流溶质运移模型,通过Visual MODFLOW中的MT3DMS模块计算污染物质的运移情况,得出污染物在地下水系统中的变化规律,可预测鄄城县工业园区污染物质在不同时刻、不同情况下所导致的地下水污染程度。     

基于模拟退火遗传算法的自压微灌干管管网优化

为解决常规树状管网优化算法的不足,在规定管网中每一管段只能由一种管径管道组成的基础上,提出了一种以管网造价最低为目标函数、节点压力为约束条件、标准管径为决策变量的自压微灌干管管网优化数学模型。采用模拟退火罚函数方法处理约束条件,构造出适应度函数,将遗传算法全局优化和模拟退火的良好局部搜索能力有机结合,构造出一种退火遗传算法用于自压树状管网的优化设计。仿真结果表明,利用该模型与算法来求解自压微灌干管管网的优化问题具有良好的优化性能和求解效率。     

供水管网校核模型参数估计与求解方法的研究

研究和分析了在建立管网模型以及随后进行校核中主要考虑的重要参数海澄-威廉阻力系数C值和节点流量q值,对于其初始值的获取提供了一种切实可行的办法。随后建立了管网校核模型及其约束条件,并对如何求解该模型进行了研究。对于目前众多的校核模型求解算法,结合混沌优化算法(Chaos optimal algorithm)、遗传算法(GA)和DFP变尺度算法的优点,形成一种CGA DFP混合优化算法,并将其引入管网模型校核中,经实际管网试算取得了较好的效果。     

地下水数值模拟研究与应用进展

工农业的快速发展,使得大量污染物随着降雨径流入渗进入地下水,对地下水资源产生了严重威胁。由于对地下水污染物的实时监测具有一定难度和较高的经济成本,地下水模拟软件应运而生。系统分析了GMS、FEFLOW、Visual MODFLOW、Visual groundwater、MT3DMS、TOUGH2等地下水模拟软件的结构、模型求解方法、功能及优缺点等,总结了软件在水流、地下水水位和污染物运移数值模拟的应用进展。最后,进行了展望,提出地下水数值模拟软件与3S技术集成、与人工神经网络等系统预测方法结合、气候变化模型与多相模型及地表水-地下水模型等耦合开发以及结构优化等发展趋势。以期为地下水动力学和污染物运移模拟及海绵城市建设提供参考。     

大清河淀西平原地下水数值模型研究

分析了大清河淀西平原水文地质条件、含水组划分以及地下水开发利用状况，结合地下水数值模型技术，利用优化的MODFLOW对研究区地下水建立地下水概念模型、数学模型以及长序列数值模型，通过模型的拟合验证确定了模型的准确性。在此基础上，建立了大清河淀西平原地下水预测模型，分析了地下水流场变化趋势。从总体的预测结果来看，在南水北调压采方案实施后地下水环境得到了较好改善，有效地控制了现有降落漏斗的扩大和加深，对于缓解受水区的地下水亏损状况和平原区的地下水紧张局面、涵养和保护地下水资源起到了很好的积极作用。     

基于自由搜索的灌区优化配水模型研究

在求解优化配水问题时,遗传算法和粒子群算法是经常被采用的优化算法,然而在优化过程中可能出现早熟,从而会影响到配水模型的有效性。为此,本文引入一种新的基于动物群体的优化算法——自由搜索(FreeSearch)算法,并以实现单位灌溉水量的净收益最大为目标构建了灌区优化配水模型,设自由搜索中动物探查行走时的位置分量为模型寻优参数,应用自由搜索算法对模型进行优化求解。实例应用结果表明:与加速遗传算法和标准粒子群算法求解优化配水模型的结果相比,本文建立优化配水模型能为灌区提供更合理的优化配水方案,可使整个灌区及单位灌溉水量的净收益都获得显著增长。     

SWAT模型与MODFLOW模型的耦合计算及应用

为了准确模拟区域地下水动态变化,将地表水SWAT模型与地下水MODFLOW模型进行耦合计算。根据SWAT分布式模型的特点,以其水文响应单元(HRU)和MODFLOW模型的有限差分网格(cell)作为基本交换单元,将SWAT模型计算的地下水补给量和潜水蒸发量引入MODFLOW模型的地下水补给(RCH)模块和潜水蒸发(EVT)模块中,并将其应用于徐州市张集地区的地下水模拟计算。结果表明,SWAT模型与MODFLOW模型的耦合计算能准确模拟和预测该地区的地下水水情及其地表水和地下水之间的相互作用。     

灌区地表水—地下水耦合模型的构建

为了定量描述灌区水平衡要素及其转化关系,构建了灌区地表水-地下水分布式模拟耦合模型。通过改进SWAT模型的稻田及旱作物水分循环、蒸发蒸腾量和渠系渗漏计算等模块,建立了灌区地表水分布式模拟模型;以SWAT模型中的水文响应单元(HRU)和MODFLOW模型中的有限差分网格(cells)作为基本交换单元,将改进SWAT模型的地下水补给量计算值加载到MODFLOW模型的地下水补给模块,实现了灌区地表水-地下水分布式模拟模型的耦合。耦合模型在柳园口灌区的应用结果表明,该模型能够准确模拟和预测灌区地表水和地下水的动态变化,为灌区水管理提供了科学依据。     

交叉微粒群算法在梯级水电站水库群多目标优化调度中的应用

以发电量和保证出力为目标,建立水库优化调度多目标数学模型,将遗传算法的交叉思想应用到微粒群算法中,尝试应用多目标交叉微粒群算法(multi-objective Hybrid Particle swarm Optimization--multi-objective HPSO)来求解水库调度中的多目标优化模型的不劣解集.通过实例研究计算并与其他算法的优化结果进行比较分析,证明交叉微粒群算法具有灵活和有效性能好的特性.     

应用遗传算法求解流体力学反问题

为了克服传统方法求解流体力学中初、边值反问题的困难,可把反问题转化为非线性优化问题,进而通过遗传算法来求解.对二维调和方程的反边值问题和一维非线性对流一扩散方程的反初值问题进行了数值实验,其中正问题的数值解采用有限差分法,遗传算法采用浮点数编码,结果表明,将遗传算法和特定数值方法结合起来能有效求解流体力学反问题.     

Visual MODFLOW在平原型水库水环境数值模拟中的应用

Visual MODFLOW软件是广泛应用于地下水流和溶质运移模拟系统.本次在平原型水库地表水与地下水系统模拟中应用该软件进行了一些探索应用,以扩展软件的应用领域.本文以沈阳石佛寺水库为例,应用该软件模拟了水库不同蓄水高度对地下水产生的影响,并提出不同的布井方案,预测水库不同蓄水高度情形时的地下水可开采量.通过本次应用研究,表明Visual MODFLOW在平原型水库水环境数值模拟中操作方便,预报准确可靠,功能强劲,具有广泛的应用和推广前景.     

量子遗传算法与有限元联合反演模型

全局优化算法是解决工程反演分析这一类典型复杂非线性函数优化问题的理想求解途径。利用ABAQUS高效内核求解器,建立基于量子遗传算法的有限元反演模型,利用MATLAB编程实现ABAQUS命令调用接口,以典型测点的反演计算值与实测值建立适应度函数,通过函数智能优化实现了工程物理力学参数的反演分析,解决了传统遗传算法因选择、交叉及变异操作方式选取不当造成的迭代次数、收敛速度不佳,且易产生局部极值的问题。通过某水闸工程数值算例对反演问题进行求解,求解结果精度及反演速度较传统遗传算法明显提高,说明应用此法的合理性与实用性。