城市燃?xì)夤芫€網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究.pdf

1、　　燃?xì)夤芫€網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱燃?xì)夤芫W(wǎng)系統(tǒng))是目前世界上進(jìn)行燃?xì)廨斔偷闹饕绞?，包括燃?xì)忾L(zhǎng)輸管線系統(tǒng)和城市燃?xì)夤芫W(wǎng)系統(tǒng)兩部分。采用先進(jìn)的優(yōu)化技術(shù)獲得最佳管網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)方案是十分必要的?！　”疚脑诜治霰容^了燃?xì)夤芫W(wǎng)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法以及前人的優(yōu)化方法基礎(chǔ)上，結(jié)合城市燃?xì)猸h(huán)狀管網(wǎng)的特點(diǎn)，提出從可靠性角度出發(fā)對(duì)城市燃?xì)猸h(huán)網(wǎng)進(jìn)行全面的優(yōu)化設(shè)計(jì)研究。在對(duì)燃?xì)夤芫W(wǎng)進(jìn)行可靠性理論分析的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)研究了優(yōu)化設(shè)計(jì)中的兩大問題——基于可靠性的城市燃?xì)猸h(huán)網(wǎng)布局優(yōu)化以

2、及帶有可靠性約束的城市燃?xì)猸h(huán)網(wǎng)管徑參數(shù)優(yōu)化?！　”疚奶岢鋈?xì)夤芫W(wǎng)可靠性的間接量度思想。根據(jù)信息論中的熵理論，將熵作為燃?xì)夤芫W(wǎng)可靠性的間接度量指標(biāo)，定量量度管網(wǎng)系統(tǒng)的水力可靠性能。推導(dǎo)并建立了燃?xì)夤芫W(wǎng)路徑熵函數(shù)表達(dá)式，求取水力狀況已知的燃?xì)夤芫W(wǎng)的各個(gè)節(jié)點(diǎn)熵和整個(gè)系統(tǒng)的熵值，為管徑參數(shù)優(yōu)化模型中可靠性約束條件的確定提供依據(jù)。根據(jù)最大熵原理，分別推導(dǎo)并建立了單氣源燃?xì)夤芫W(wǎng)和多氣源燃?xì)夤芫W(wǎng)的最大熵模型。　　針對(duì)燃?xì)猸h(huán)狀管網(wǎng)布局優(yōu)化問題，摒棄

3、了以總長(zhǎng)度最小或路徑最短為目標(biāo)的常規(guī)思路。在環(huán)狀管網(wǎng)特定約束條件下，建立了基于最大熵的布局優(yōu)化模型。提出應(yīng)用遺傳算法優(yōu)化環(huán)狀燃?xì)夤芫W(wǎng)布局的基本思路。在遺傳算法現(xiàn)有理論和成果的基礎(chǔ)上，改進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)遺傳算法，設(shè)計(jì)出適當(dāng)?shù)倪z傳算子和進(jìn)化控制策略，并以簡(jiǎn)單管網(wǎng)為對(duì)象通過計(jì)算機(jī)模擬試驗(yàn)進(jìn)行遺傳參數(shù)優(yōu)化配置?！　”疚膹慕?jīng)濟(jì)性和可靠性兩個(gè)角度出發(fā)，對(duì)城市燃?xì)夤芫W(wǎng)管徑參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行了全面而深入的探討。提出將燃?xì)夤芫W(wǎng)實(shí)際熵與最大熵的比值——相對(duì)熵作為衡

4、量管網(wǎng)可靠性能實(shí)現(xiàn)程度的指標(biāo)，在此約束條件下，建立燃?xì)夤芫W(wǎng)總投資最小的數(shù)學(xué)模型。此外，建立了燃?xì)夤芫W(wǎng)水力分析模型并求解，以便在優(yōu)化過程中評(píng)價(jià)各個(gè)方案的水力性能。　　針對(duì)管徑參數(shù)優(yōu)化問題，在比較分析傳統(tǒng)方法的弊端之后，本文采用遺傳算法求解，并進(jìn)行了適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)——引入懲罰因子建立適應(yīng)度函數(shù)，并對(duì)其進(jìn)行線性尺度變換；改進(jìn)編碼方式，采用整數(shù)編碼方法；根據(jù)具體問題設(shè)計(jì)恰當(dāng)?shù)倪z傳算子等，從而求得燃?xì)夤芫W(wǎng)參數(shù)優(yōu)化模型的全局最優(yōu)解?！　⊥ㄟ^北京市亦