基于水力模型的雨水蓄水池優(yōu)化研究.pdf

1、近幾年，隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的加快以及全球氣候的變化，造成城市極端內(nèi)澇災(zāi)害頻繁發(fā)生，如此頻繁嚴(yán)重的城市內(nèi)澇災(zāi)害對(duì)人民群眾的生命安全和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展都造成了巨大影響。
　　雨水蓄水池作為一種低影響開(kāi)發(fā)設(shè)施可以有效地削減洪峰流量，降低城市內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)。目前，國(guó)內(nèi)外的研究主要集中在雨水蓄水池控制非點(diǎn)源污染及其設(shè)計(jì)方法上，本文從排水管網(wǎng)水力模型的角度，基于水池造價(jià)和城市內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)的考量，研究雨水蓄水池的優(yōu)化選址和優(yōu)化設(shè)計(jì)問(wèn)題，本文的主要研究?jī)?nèi)容可

2、分為3個(gè)部分。
　　首先，本文進(jìn)行了排水管網(wǎng)建模的研究。本文對(duì)排水管網(wǎng)模型理論進(jìn)行了介紹，重點(diǎn)對(duì)SWMM模型的基本原理進(jìn)行了研究。作為排水管網(wǎng)模型的重要輸入?yún)?shù)——暴雨強(qiáng)度公式，對(duì)其推求方法進(jìn)行了相關(guān)研究，進(jìn)行了基于不同適線準(zhǔn)則的頻率分布曲線調(diào)整研究，研究發(fā)現(xiàn)基于降雨強(qiáng)度殘差平法和最小的適線準(zhǔn)則可以取得很好的適線效果；基于一種改進(jìn)高斯-牛頓法進(jìn)行了暴雨強(qiáng)度公式參數(shù)求解研究，并與粒子群優(yōu)化算法（PSO）和實(shí)數(shù)編碼遺傳優(yōu)化算法（RCG

3、A）進(jìn)行了對(duì)比，研究結(jié)果表明該方法具有較高的求解精度。本文以所推求的暴雨強(qiáng)度公式為基礎(chǔ)，應(yīng)用SWMM軟件建立了W市某排水區(qū)的排水管網(wǎng)水力模型。
　　其次，本文進(jìn)行了多目標(biāo)進(jìn)化算法 NSGA-II的研究。基于主從式模型，提出了一種并行NSGA-II算法，并通過(guò)基本多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題對(duì)該算法進(jìn)行了相關(guān)測(cè)試，測(cè)試結(jié)果表明該算法是一種快速、有效的算法。
　　最后，本文進(jìn)行了雨水蓄水池優(yōu)化研究?；赟WMM模型和優(yōu)化問(wèn)題，開(kāi)發(fā)了11個(gè)外部

4、接口函數(shù)，擴(kuò)展了SWMM的API函數(shù)。以水池的位置和設(shè)計(jì)參數(shù)為決策變量，水池造價(jià)、溢流總量以及溢流節(jié)點(diǎn)總數(shù)為目標(biāo)函數(shù)建立了雨水蓄水池多目標(biāo)優(yōu)化模型，并利用并行 NSGA-II算法對(duì)所建立的優(yōu)化模型進(jìn)行了求解。優(yōu)化結(jié)果表明最優(yōu)解的空間分布（雨水蓄水池位置）與城市內(nèi)澇點(diǎn)的空間分布基本吻合；同時(shí)，位于不同位置的解對(duì)兩個(gè)水力目標(biāo)的干擾的效果，從上游到下游呈現(xiàn)明顯的過(guò)渡規(guī)律，位置位于中上游的解對(duì)于降低溢流節(jié)點(diǎn)總數(shù)更有優(yōu)勢(shì)，而位置位于下游的解對(duì)降低