螞蟻算法在日水量預測與管網(wǎng)數(shù)學模型中的應用研究.pdf

1、隨著計算機技術的發(fā)展,供水管網(wǎng)建模技術在我國城市數(shù)字化系統(tǒng)和供水系統(tǒng)現(xiàn)代化管理中發(fā)揮著日益重要的作用.供水管網(wǎng)是供水系統(tǒng)中的重要組成部分,運行復雜且呈現(xiàn)出很強的動態(tài)性.基于水力學原理,應用現(xiàn)代計算機技術、通訊技術、管理科學和科學計算等技術建立的供水管網(wǎng)模型可實現(xiàn)對供水信息的收集、加工、儲存、計算分析以輔助供水管理、生產調度、優(yōu)化改擴建、水質控制等等.而供水管網(wǎng)模型應用的前提是較為準確用水量預測和供水管網(wǎng)水力計算.本文承擔了國家十五重點科

2、技攻關計劃"城市供水數(shù)字化系統(tǒng)研究"專題,以紹興供水管網(wǎng)系統(tǒng)為示范工程,對城市日用水量預測和供水管網(wǎng)水力計算的理論和實踐進行了深入研究.日用水量預測模型的精度直接影響到供水管網(wǎng)模型的準確性.本文應用神經(jīng)網(wǎng)絡建立日用水量預測組合模型,確定2個隱含層的網(wǎng)絡結構,分別采用BP法和螞蟻算法(AA)對神經(jīng)網(wǎng)絡的權值進行訓練,螞蟻算法在神經(jīng)網(wǎng)絡權值訓練上充分的表現(xiàn)出其全局搜索能力與運算速度快的特點,克服了BP易陷于局部極值等缺點,大大提高了神經(jīng)網(wǎng)絡

3、的訓練速度.應用在紹興市日用水量預測中,對殘差序列進行分析,表現(xiàn)出了良好的預測精度.本文分析和討論了傳統(tǒng)供水管網(wǎng)水力計算方法,介紹了當前供水管網(wǎng)水力計算的一些方法和步驟,在此基礎之上,提出了采用擬牛頓法求解管網(wǎng)節(jié)點方程,并針對傳統(tǒng)方法的不足,建立了采用螞蟻算法求解管網(wǎng)節(jié)點方程的優(yōu)化模型,把管網(wǎng)水力計算轉化為一種尋優(yōu)模型.對兩類供水管網(wǎng)水力計算求解的方法——擬牛頓法及連續(xù)性空間螞蟻算法進行了研究和探討,在國內率先將連續(xù)性空間螞蟻算法引入管