蟻群算法在排水管網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究.pdf

1、蟻群算法在排水管網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)中的蟻群算法在排水管網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究應(yīng)用研究ApplicationResearchofOptimizationDesignfDrainagewkbyAntColonyAlgithm學(xué)科專業(yè)：市政工程研究生：陳洪濤指導(dǎo)教師：劉洪波副教授天津大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院二零一二年十二月摘要摘要排水管網(wǎng)是城市市政設(shè)施的重要組成部分，投資比例約占整個排水系統(tǒng)投資總額的70~80%，因此對排水管網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，降

2、低工程投資費(fèi)用，具有非常重要的經(jīng)濟(jì)意義。以往很多研究者在選擇決策變量后，就根據(jù)排水管網(wǎng)水力計(jì)算公式過分依靠計(jì)算機(jī)程序來取舍水力參數(shù)集合，對于各水力參數(shù)之間的關(guān)系缺乏認(rèn)識，對如何篩選出符合設(shè)計(jì)規(guī)范要求的決策變量集合缺乏研究，同時(shí)還使得程序編寫相對復(fù)雜，給排水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的發(fā)展帶來了諸多困難。蟻群算法在求解復(fù)雜離散優(yōu)化問題方面表現(xiàn)出了明顯的優(yōu)越性，將其應(yīng)用于排水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)領(lǐng)域是必要和可行的。本文首先通過分析排水管道水力約束條件，研究建立二

3、維決策變量空間以達(dá)到簡化模型約束條件和降低編程難度的目的。之后對蟻群算法進(jìn)行改進(jìn)，配合在處理矩陣方面優(yōu)勢明顯的MATLAB實(shí)現(xiàn)算法。最后通過算例驗(yàn)證本文研究方法的優(yōu)化效果。針對已定平面布置下的排水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)問題，本文將管徑與充滿度作為決策變量，在分析管網(wǎng)水力約束條件和水力參數(shù)單調(diào)性的基礎(chǔ)上，建立符合設(shè)計(jì)規(guī)范要求的二維決策變量空間?？紤]到選取決策變量產(chǎn)生的非線性規(guī)劃混合離散變量問題，對充滿度進(jìn)行離散化處理將二維決策變量空間轉(zhuǎn)化為二維決策