基于整数编码遗传算法的树状灌溉管网优化设计方法

针对树状管网布置中较多依赖设计人员经验的特点,提出了一种基于整数编码遗传算法的树状管网两级优化方法.第一级优化是根据树状管网单点供水的原则,建立了融合工程设计经验的树状管网优化布置整数编码遗传算法模型,克服了传统二进制编码方法易产生不可行解的问题,可快速寻找出一组符合工程实际情况的管网布置方案.第二级优化在确定管网布置方案组的基础上采用整数编码的遗传算法,以投资最小为目标,建立了管径优化模型与算法.编制了灌溉管网两级优化设计Matlab程序,进行了工程实例验证.与单亲遗传算法(SPGA)和管网布置经验设计方法进行了比较,表明本文提出的基于整数编码的管网优化设计方法可方便地将设计经验融合到优化计算过程中.能降低管网优化设汁的复杂性和求解难度,快速有效求解符合工程实际的管网优化方案.     

低压管道输水灌溉管网优化设计

管网优化包括布置方案优化和管径优化。过去管网优化一般人为选定布置方案后只进行管径优化,但是,不同类型管网(树状管网或环状管网)只优化管径并不能说明布置方案优化,还必须做年费用比较,年费用最小的布置方案才是最优布置方案。本管网优化设计采取同类型管网推求单位长度管道基建投资函数和能耗函数,求其公共解方法求解优化管径,再做不同类型管网年费用比较,选取优化布置方案,实现了管径、布置方案双向优化。     

泵站加压条件下规模化灌溉管网优化方法研究

规模化灌溉管网中管线较长、出流口多,各个出流口易出现压力不均衡问题。结合树状灌溉管网的特点与最优化原理,以管网综合费用为目标函数、出流口压力均衡为主要约束条件,建立了泵站加压状态下的规模化管道输水灌溉管网的优化模型,采用LINGO对优化模型求解,得出了在管道投资最少和压力均衡条件下的最优管径组合方案。优化算例表明:此优化模型相比经济流速法设计的管网,总费用降低4.1%;管网内各个出流口压差不超过20%,满足管道输水灌溉设计中对水压的要求,能够使管网出流口压力均衡。     

基于整数编码粒子群算法的树状供水管网优化

以管网年费用折算值为目标函数,以管网布置形式及管径为优化参数,建立了树状供水管网的优化设计模型.利用基于整数编码的粒子群算法对这一模型进行了求解,该方法以某一管网连接状态及各管段管径作为粒子群个体,采用整数编码,通过不断地更新粒子的位置来搜索最优的管网结构及管径值,实现了对管网布置形式及管径的同时优化.优化过程中,对进化过程中产生的不可行解进行处理,提高了优化效率.实例表明,将粒子群算法应用于树状管网优化设计中可以获得更好的优化结果和效率.     

树状灌溉管网两级遗传优化设计

针对树状管网布置依赖设计人员经验的特点,提出了一种基于整数编码遗传算法的树状管网两级优化方法：第一级优化根据树状管网单点供水的原则,避免了最优生成树方法的复杂性,将设计人员的经验有机融合到设计过程中,寻找出一组符合工程情况的管网布置形式;第二级优化在第一级优化的基础上采用整数编码的遗传算法,以投资最小为目标函数,计算出最优管径组合。该方法采用MATLAB6．5编程,可得出较优的布置方案。     

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。     

应用单亲遗传算法进行树状管网优化布置

树状管网布置优化属于典型的组合优化问题。本文针对树状管网布置的特点，以图论和遗传算法为理论基础，应用改进遗传算法 单亲遗传算法进行树状管网优化布置，并设计了相应的适应度函数、单亲换位算子和逆转算子。与Dijkstra算法和Kruskal算法相比，单亲遗传算法直接以管网投资最小为优化目标，能够获得一批管网投资最小的布置方案，且算法的寻优效率较高，收敛性和稳定性较好。     

基于动态规划法的宿迁地区灌溉管道经济流速研究

农田管道输水灌溉系统设计中,经济流速的确定由于涉及工程规模、投资及运行费用等方面,受材料、劳动力、能源价格影响,具有明显的地区差异,确定过程较为复杂。通过建立年费用函数增量的灌溉管网费用函数模型,基于动态规划方法,以管径为变量模拟流速对投资与运行费用的影响过程。给出了适用于宿迁地区不同流量范围塑料管材、管径的经济流速,为宿迁地区农田管道输水灌溉系统管网设计提供了更具体、科学的参考依据。     

基于模拟退火遗传算法的自压树状管网优化

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方法。假定管网中每一管段最多只能由两种管径的管道组成,建立了以管网造价为目标函数,以管长、标准管径为决策变量的自压树状管网优化数学模型。采用基于不可行度的退火算法处理约束条件,应用遗传算法进行优化计算。仿真实例结果表明,该模型与算法在求解自压树状管网优化问题上,具有良好的优化性能和求解效率。     

城市污水输送系统优化设计方法研究

针对城市污水输送管网工程,分别考虑了污水输送有压、无压管网系统优化问题。对于有压管网工程,建立了以加压泵站和输水管道工程年费用最小为目标函数,以加压泵站工作扬程与各管段管径为决策变量,以管段首末水头损失、各管段管道经济流速与各管段管径为约束条件的非线性模型,采用加压站工作扬程离散枚举法比选,管段管径一维动态规划选优方法进行优化计算;针对无压管网工程,同样建立了以输水管道工程年费用最小为目标函数,以各管段管径为决策变量,以管段为阶段变量,以管段首末水头损失为耦合约束条件、以各管段管道经济流速、各管段纵坡与各管段管径为决策变量可行域约束条件的一维动态规划模型。以此两种模型,可以对城市污水管网工程进行有压与无压输送方案比选,并通过实例分析验证可为城市污水输送有(无)压管网工程系统优化设计提供参考。     

流量保证条件下长距离输水系统管径优化研究

针对流量保证条件下长距离输水系统管径优选问题,综合考虑流量保证率和管道年费用,建立长距离输水系统管径优化模型。首先,考虑需水量的随机性,综合输水系统供水量和需求端用水量,表征长距离输水系统的流量保证率;其次,综合分析管网造价、年动力费用、管网投资及大修费等,建立输水管道年费用表达;最后,结合流量保证率和管道年费用,建立多目标优化模型,运用遗传算法求解,寻求最优管径组合方案。工程案例表明:该地输水系统的最优管径组合方案为线路A管径为DN550,线路B管径为DN550,线路C管径为DN500。对应的流量保证率为85.21%,大于70%的流量基本保证率,可满足用户需水量。对应的输水管道年费用为13 524.05万元/年。     

树状低压输水灌溉管网线性规划优化模型及其求解

针对当前南方地区大规模低压管道输水灌溉管网规划设计中存在的技术难点,建立以管道输水灌溉系统的年费用最小为目标函数的树状管网优化线性规划模型,并将内点法应用于模型求解,取得了良好的效果。     

排水管网优化坡度设计计算

在满管流或水面平接非满管流多管段排水管网中,各管段在交汇节点上的水位高程相等,可以归纳为能量连续的排水设计管段。以最小工程造价为目标函数,充分利用设计管网起端至终点之间可利用最大水位差为输水能量,以设计规范规定为约束条件,建立排水管网优化设计坡度数学模型,求解各管段的经济坡度和优化管径。     

遗传算法实现农村树状供水管网的优化设计

为改善农村树状供水管网的管径设计方案,应用数学建模和最优化理论,提出在确定管网布置方案的基础上,采用整数编码的遗传算法,建立管径组合方案优化模型。以经济性作为目标函数,并结合实例,编制相应计算程序,对某一农村供水管网进行优化设计,与传统设计方案进行对比。结果表明,该优化设计方案在经济性和水力特性都优于传统的设计方案。     

平原地区低压管道输水灌溉管网优化设计

本文以淮安地区水稻作物低压管道灌溉设计为研究方向,重点阐述管道输水灌溉管网优化设计方法,以管网年费用最小为目标,建立管道输水灌溉管网优化设计模型,并采用界限流量法求解,推导出相邻管径的界限流量的计算公式,从而优化管径,对合理配套机泵、管道,减少工程投资、降低运行费用,持久发挥管灌工程效益具有重要意义。     

管网水力计算及其在给水工程中的应用

在管网规划布置及用水量已知的前提下,根据管网布置形式的不同。建立相应的数学模型,实现程序化．从而计算树状网和环状网的管道流量、管径、水头损失和节点水头值．以及水泵的扬程和水塔的高度等．为给水工程的设计提供了依据。     

自压供水树状管网的优化设计

文章以工程设计实例介绍了在自压供水状态下树状管网优化设计方法。树状管网在设计供水流量及各支管设计供水流量确定并且主管道引水口水位及各支管出水口高程已知的情况下,管网各管管径设计可以有不同的方案,如:先确定一个主管管径,便可计算出相应的支管的管径,随着主管道管径的不同,各支管管径也有所不同。     

线性信赖域算法在给水管网优化设计中的应用

提出了将给水管网优化设计分解成管径优化和流量优化的方法.对于管径优化,以不同管径管长为优化变量,建立某一流量分配下的线性规划模型.利用管道造价公式和水力计算公式,建立以流量分配为优化变量的非线性规划模型.在计算过程中,采用单纯型法求解线性规划模型,用带有约束的信赖域法求解非线性规划模型,两种算法交替计算.算例表明这一方法是可行的,能得到管网的优化设计方案.     

苏巴什河灌区自压输水管网布置方案分析比较

管网系统布置是自压输水管网设计的关键内容之一,结合苏巴什河灌区工程实际,以沉沙调节池位置、管网是否减压及输水线路选择等为影响因素,进行了方案组合。从工程投资、管道耐压等级、管理难度、安全性等方面进行综合比较,从而确定最优布置方案,为类似工程输水管网优化布置提供参考。     

基于列队竞争算法的变权值树状管网优化布置

根据树状输配水管网的特点,提出一种简化的灌溉输配水管网优化布置模型及求解方法。该模型的目标函数仅有各个管段的长度和流量,既考虑了流量的变化,实现变权值的管网优化布置,又摒除了管材的价格、规格型号等因素的影响,使得优化计算更简便。用列队竞争算法对该模型进行求解,首先用图论的有关理论建立管网系统的连接矩阵、流量向量等,并根据邻接矩阵表示的树图的特点设计了相应的适应度函数、编码方法和变异算子。通过算例表明该算法能够获得费用最小的布置方案,与单亲遗传算法和模拟退火遗传算法相比,该方法模型简单,控制参数少,收敛速度快,有较高的搜索效率和稳定性。