基于IGAPSO算法的給水管網(wǎng)優(yōu)化設計研究.pdf

1、給水管網(wǎng)作為城市供水系統(tǒng)的重要組成部分，是由多種供水設施所組成的城市供水輸配系統(tǒng)，是城市建設和經(jīng)濟發(fā)展的重要基礎民生設施，一般要占整個城市供水系統(tǒng)總投資的50～80％。同時，設計的給水管網(wǎng)合理與否會直接影響管網(wǎng)以后每年的運行費用和整個城市供水的可靠性和安全性。鑒于此，在給水管網(wǎng)的設計階段，進行給水管網(wǎng)優(yōu)化設計具有重要實用意義，也已成為了當前市政相關研究人員的研究方向之一。
　　 本文在對給水管網(wǎng)優(yōu)化數(shù)學模型、遺傳算法和微粒群算法

2、進行理論分析研究的基礎上，應用一種改進的微粒群算法和遺傳算法有機融合的混合算法即IGAPSO(ImprovedGeneticAlgorithm-ParticleSwarmOptimization)算法進行給水管網(wǎng)優(yōu)化研究，并應用工程實例進行了驗證，取得了很好結果。本文主要內(nèi)容和結論所得如下:
　　 首先，介紹了給水管網(wǎng)優(yōu)化設計的背景與意義及各種優(yōu)化算法的應用現(xiàn)狀，然后通過對給水管網(wǎng)優(yōu)化設計數(shù)學模型和管網(wǎng)水力計算理論的分析，認為采

3、用動態(tài)的給水管網(wǎng)優(yōu)化目標函數(shù)進行管網(wǎng)技術經(jīng)濟評價，更切合工程實際的需要。
　　 其次，分別闡述了遺傳算法和微粒群算法的原理、計算過程及特點。在此基礎上，本文提出一種改進的由微粒群算法和遺傳算法有機融合的混合算法即IGAPSO算法進行給水管網(wǎng)優(yōu)化研究。
　　 在IGAPSO算法中，針對影響微粒群算法性能較大的慣性權重、認知系數(shù)和社會系數(shù)采用了階梯式線性遞減或遞增的策略，使其既能在迭代過程中充分發(fā)揮最優(yōu)全局微粒和局部微粒的作

4、用，又能兼顧群體進化的穩(wěn)定性。針對基于群體搜索的微粒群算法難以事先得知搜索狀態(tài)和判斷群體早熟等問題，放棄一般GAPSO算法所引入的交叉操作而引入遺傳算法的變異操作，通過控制在可行管徑范圍內(nèi)的鄰域隨機變異來改善GAPSO算法的性能，提高群體多樣性。通過上述改進措施的配合使用，能有效增加種群多樣性，提高算法的全局搜索能力，定程度上有助于克服群體的早熟問題。
　　 最后，通過工程實例的驗證分析表明，應用IGAPSO算法進行管網(wǎng)優(yōu)化設計