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基于遗传算法的淠史杭灌区渠系配水优化编组模型的研究

作　者: 吴倩
导　师: 张红亚
学　校: 安徽建筑工业学院
专　业: 市政工程
关键词: 淠史杭灌区灌区用水分析大系统分解配水优化模型遗传算法
分类号: S274
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

水资源的短缺已成为我国乃至全球面临的严重问题之一,伴随着人口的不断增加、经济社会的快速发展,水资源短缺呈日益加剧的趋势,因此要求我们在各方面都要节约用水,尽快研究出新的节水技术措施。在社会经济总用水量中,农业灌溉用水量非常大,约占70%,但大部分灌区灌溉用水的利用率很低,仅有0.30～0.50;淠史杭是我国大型灌区之一,目前灌区用水浪费的现象普遍存在且日趋严重,各部门、各地区之间用水矛盾也日益突出,所以,目前只有通过采用现代节水灌溉技术减少渠系输水损失以提高灌溉水的利用效率,增加农民收入,提升灌区农业竞争力以及改善生态环境。本文通过对灌区的工业、农业、城市用水的分析,明确了灌区节水的重要性;对如何协调好各级渠道的配水时间和流量,使灌溉渠系在短时间段内实现大流量输配水,从而使整个渠系的输水损失减小,这是目前灌区迫切需要解决的技术问题。本文在借鉴前人的基础上,结合淠史杭灌区的实际情况,对灌区渠系进行优化配水。具体内容如下:(1)灌区配水系统分解协调模型。杭埠河灌区是一个复杂的多级灌溉渠系,具有多维数、多类变量、复杂偶联等特点;又由于灌区系统的总目标与子系统的目标之间存在着相互联系、相互制约的矛盾;这些因素阻碍了系统的全局优化。对于一个复杂的大规模系统来说,把它按照横向和纵向进行分解,形成一个递阶结构,同一层次的系统不进行信息传递,上下层次的进行传递,这样减少了系统的维数,便于建模。(2)干渠渠系配水优化编组模型。在满足轮期约束、水量约束、水量平衡等约束条件下,以干渠渠系输水损失最小为目标建立干渠渠系配水优化编组数学模型。(3)在干渠的优化模型建立的基础上,在满足各干渠配水流量之和接近干渠渠首设计流量的条件下,以各干渠配水流量均匀且接近设计流量、配水时间短、全灌区输水损失小为目标建模,用于优化分配各干渠配水流量和时间。(4)模型的自适应遗传算法优化求解。由于模型中存在多个约束条件,且存在大搜索空间优化问题,而自适应遗传算法鲁棒性强,搜索度高,因而准备采用此法求解模型。本文方法所得的结果与经验配水方法相比较,明显提高了灌溉用水的利用效率。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
插图与表格清单  10-11
第一章绪论  11-20
  1.1 研究背景与意义  11-14
  1.2 国内外研究现状  14-17
    1.2.1 国外研究现状  15-16
    1.2.2 国内研究现状  16-17
  1.3 本文主要研究内容  17-18
  1.4 技术路线  18-20
第二章淠史杭灌区供需水分析  20-31
  2.1 灌区基本情况  20-21
  2.2 灌区用水分析  21-26
    2.2.1 工业用水分析  21-23
    2.2.2 城市居民用水分析  23-24
    2.2.3 农业用水分析  24-26
  2.3 灌区水资源现状分析  26-31
第三章灌区渠系配水优化编组模型建立  31-36
  3.1 建模思路  31-32
  3.2 渠渠系配水优化编组模型  32-36
    3.2.1 各干渠渠系配水优化编组模型  32-34
    3.2.2 全灌区整体协调模型  34-36
第四章基于遗传算法模型求解  36-48
  4.1 遗传算法原理  37-39
  4.2 编码设计  39-41
  4.3 约束条件的处理和适应度函数设计  41-43
  4.4 遗传参数的确定  43
  4.5 精英保留策略  43
  4.6 遗传算法的终止条件  43-45
  4.7 应用实例  45-48
第五章结论与展望  48-50
  5.1 结论  48-49
  5.2 存在不足与展望  49-50
参考文献  50-54
致谢  54-55
作者简介及读研期间主要成果  55-56

基于遗传算法的淠史杭灌区渠系配水优化编组模型的研究

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