自適應(yīng)粒子群算法的改進(jìn)及其在給水管網(wǎng)優(yōu)化中的應(yīng)用.pdf

1、城市的發(fā)展離不開水資源，而給水管網(wǎng)系統(tǒng)可以將水資源從水源地傳輸?shù)角Ъ胰f戶，以此來滿足人們的日常生活用水。在現(xiàn)代化城市建設(shè)中，供水系統(tǒng)為城市居民與工業(yè)生產(chǎn)提供用水，是一個城市發(fā)展的重要保障，是一個城市走向現(xiàn)代化的生命源泉。給水管網(wǎng)系統(tǒng)是城市供水系統(tǒng)的一部分，卻也是極為重要的一部分，從投資額度的角度考慮給水管網(wǎng)系統(tǒng)的地位更能說明問題，在城市供水系統(tǒng)投資中，給水管網(wǎng)投資占比甚至要超過整個供水系統(tǒng)的70％。一個給水管網(wǎng)系統(tǒng)通常由水源、壓閥、節(jié)點(diǎn)

2、、管段等部分組成，這些設(shè)施直接影響著給水管網(wǎng)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益與水力保障，直接關(guān)系到老百姓生活用水的正常補(bǔ)給。隨著中國經(jīng)濟(jì)騰飛，很多大中城市不斷擴(kuò)張，在給水管網(wǎng)設(shè)計(jì)初期，無法考慮到城市發(fā)展后的供水需求，而給水管網(wǎng)系統(tǒng)也逐漸從簡單的樹狀管網(wǎng)向大規(guī)模的復(fù)雜環(huán)狀管網(wǎng)發(fā)展，導(dǎo)致許多舊的給水管網(wǎng)系統(tǒng)無法達(dá)到新型城市發(fā)展的標(biāo)準(zhǔn)。因此，為了跟上城市發(fā)展的快速腳步，對舊管網(wǎng)系統(tǒng)的改擴(kuò)建變得尤為重要，對給水管網(wǎng)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)也變得意義非常。
　　粒子群

3、優(yōu)化算法因其可調(diào)參數(shù)少，算法全局搜索能力強(qiáng)等特點(diǎn)逐漸被國內(nèi)外學(xué)者應(yīng)用到給水管網(wǎng)優(yōu)化問題的研究上。本文先建立了給水管網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)模型，通過管網(wǎng)總建造費(fèi)用來衡量管網(wǎng)經(jīng)濟(jì)性目標(biāo)函數(shù)，并找出了管網(wǎng)經(jīng)濟(jì)性與可靠性的相關(guān)聯(lián)系，通過富余節(jié)點(diǎn)水頭來衡量給水管網(wǎng)的可靠性目標(biāo)函數(shù)模型，建立起了以管網(wǎng)經(jīng)濟(jì)性和可靠性為多目標(biāo)函數(shù)的數(shù)學(xué)優(yōu)化模型。在模型求解方法中，本文通過改進(jìn)的粒子群優(yōu)化算法對管網(wǎng)模型進(jìn)行求解。定義了粒子群復(fù)雜度概念來定量衡量粒子群優(yōu)化算法中粒子

4、群多樣性程度，并通過粒子群復(fù)雜度對粒子群算法重要參數(shù)慣性權(quán)重進(jìn)行動態(tài)調(diào)整，以增強(qiáng)算法的尋優(yōu)能力。針對粒子群算法迭代后期復(fù)雜度降低、收斂速度下降等特點(diǎn)，對粒子進(jìn)行選擇變異。又因?yàn)榱Ｗ尤核惴Ｗ幼儺愰撝惦y以確定等問題，本文基于粒子群復(fù)雜度提出了單個粒子復(fù)雜度的概念來確定算法中粒子的變異閾值，使得算法后期粒子仍能夠保持一定的復(fù)雜度，在信息交互中有用信息增多，從而提高算法收斂速度。
　　最后，將改進(jìn)粒子群算法應(yīng)用于湖南省某市某城區(qū)的給水管