某城市智慧城市給水管網(wǎng)改擴建優(yōu)化設計開題報告-全文預覽
【正文】 負責人： 年 月 日。 六、 本課題進度安排、各階段預期達到的目標2014年2月23—3月1：了解論文主要目的，查看文獻2014年3月02—08：制定論文主要內容，翻譯英文文獻 2014年03月9—15：了解項目概況，舊城區(qū)了解、擴建新區(qū)了解、舊管網(wǎng)資料了解、水源地了解 2014年03月16—22：完成開題報告2014年03月23—29：管網(wǎng)優(yōu)化模型的研究2014年03月30—04月05：現(xiàn)有城區(qū)舊管網(wǎng)的布局優(yōu)化2014年04月06—12：當?shù)財U建新城區(qū)地形研究、繪制新城區(qū)舊區(qū)地質地勘2014年04月13—19: 結合舊區(qū)進行擴建新區(qū)管網(wǎng)的布置2014年04月20—26: 新建管網(wǎng)節(jié)點流量的確定 2014年04月27—05月03：管道造價公式的確定2014年05月04—10：管道造價公式擬合系數(shù)的確定2014年05月11—17：模擬目標函數(shù)的構建，約束方程的建立 2014年05月18—24：模型的求解（編程實現(xiàn)優(yōu)化算法的求解）2014年05月25—31：對比優(yōu)化結果 2014年06月01—07：編寫論文初稿2014年06月08—14：修改論文七、 參考文獻：【1】.嚴煦世 、范謹初，給水工程[M] ，第四版，中國建筑工業(yè)版社， 【2】.GB50013—2006室外給水設計規(guī)范[S] 【3】.李京京，夏龍興副教授，城市給水管網(wǎng)改擴建優(yōu)化設計模型研究[D] ，鄭州大學，碩士學位論文，2010年5月【4】.管網(wǎng)最優(yōu)化理論與技術[J]，黃河水利出版社。給水允許流速u：DN≥500時，～、DN＜500時，～3m/s。計算機要求的精度更高。 （2)比較分析法：了解市場的管材、管件，選擇經(jīng)濟合理的管材、管件，以及水泵等。它兼顧了遺傳算法的啟發(fā)式搜索和退火算法的接受逆優(yōu)化解的尋優(yōu)特點,使得計算過程更加智能化,是未來優(yōu)化方法的發(fā)展方向。4)模擬退火算法[18] 模擬退火算法(SA)是Kirkp時rick于1983年提出的一種模擬金屬退火,并將物理退火過程與組合優(yōu)化相結合的一種隨機迭代尋求最優(yōu)結果的算法。改進后的遺傳算法尋優(yōu)能力有較大提高。4)用該算法進行管網(wǎng)優(yōu)化設計時,一次可以得到幾種不同的接近最低造價的方案,可再根據(jù)其他要求選取合適的方案。 因此,遺傳算法是以標準管徑為決策變量的,對其采用一定的編碼方式,通過選擇、交叉和變異等操作,求得最優(yōu)解。 3)遺傳算法 遺傳算法[21](GA)近年來被認為是管網(wǎng)優(yōu)化技術的飛躍,它通過模擬自然界生物種群的遺傳和自然選擇機制,隨機搜索最優(yōu)解。其基本原理是基于螞蟻能找到在他們的巢穴和食物源之間的最短的線路。之后國內外學者將神經(jīng)網(wǎng)絡應用于給水管網(wǎng)優(yōu)化中。對初始值依賴性較強。國內方面,1983年,魏永耀利用微分法對樹狀管網(wǎng)非線性規(guī)劃模型進行求解。在管網(wǎng)優(yōu)化設計中,目前所建的模型基本都是非線性模型,因為此種模型能更好的反映管網(wǎng)系統(tǒng)各因素之間的關系,因此該方法能提高計算精度。因此,該方法對小型樹狀管網(wǎng)能得到最優(yōu)解。該法對模型中的目標函數(shù)和約束條件的形式要求不高,以標準管徑為變量計算結果不需要調整。該算法目前應用較少。目前常用的幾種算法。1987年Goldberg開始應用遺傳算法求解管網(wǎng)優(yōu)化模型，隨后Simpson等也分別建立遺傳模型并取得了良好的效果。之后,Prasad[3]以管網(wǎng)建造費用為目標函數(shù),管網(wǎng)可靠度采用節(jié)點剩余能量與整個管網(wǎng)的供入能量和節(jié)點所需能量(此時要滿足節(jié)點最小水壓要求)的差值之比度量。 1999年,Hyun一Gonshin[3]通過對給水管網(wǎng)連接特點的分析,建立了以管段基建費用最小為目標的數(shù)學模型。因而模型的尋優(yōu)過程是通過去除系統(tǒng)的某些冗余條件為前提而實現(xiàn)的，這些冗余條件在某些特定用水情況下是可以不予滿足的，但是在管網(wǎng)實際運行過程中的多用水情況下，這些冗余條件必須滿足。最早的給水管網(wǎng)優(yōu)化模型是針對樹狀網(wǎng)建立的，如Kanneli(1968)[3]等人的模型，這些模型能夠獲得全局最優(yōu)解，但是模型僅僅適用于樹狀網(wǎng)，不利于實際工程運用。許多專家和學者對管網(wǎng)設計中諸如經(jīng)濟流速，加壓泵站和水庫的選址、容量選擇等作了有益的探討，并對流量分配進行了研究；方永忠用生成樹變換法求輸配水系統(tǒng)最短供水路線，解決了多水源輸配水系統(tǒng)中有一個以上節(jié)點流量為負值的最短供水路線問題；王榮和、顧國維等編制HYPNW和PCAD軟件系統(tǒng)，建立了青島高科技開發(fā)園區(qū)給水管網(wǎng)優(yōu)化設計模型，該模型屬地形起伏大、水源多、分區(qū)供水的大型給水管網(wǎng)優(yōu)化設計數(shù)學模型，并對輸入、輸出數(shù)據(jù)進行特殊處理，建立圖形菜單和數(shù)據(jù)庫，繪制水力計算成果圖、等壓線圖，并且在給定平面圖的情況下自動生成縱剖面圖。蔣懷德提出了以管網(wǎng)總費用年折算值最小、管網(wǎng)供水可靠度及供水均勻性為目標的多目標優(yōu)化設計模型。與標準優(yōu)化技術相比較，有優(yōu)化結果準確、實用性強、工程性強的特點，尤其是可以同時進行多種工況優(yōu)化。它能夠獲得全局最優(yōu)解而不是局部最優(yōu)解，這是由于它的初始值不是一個點，而是多個初始點。王彤、趙洪賓、鞏馴[19]等針對我國城市給水管網(wǎng)改擴建過程中遇到的實際問題，提出了采用直接優(yōu)化方法一約束非線性混合離散變量規(guī)劃方法(MDOD算法)進行管網(wǎng)優(yōu)化改擴建模型的計算，從而確
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