改进蚁群算法和改进混合遗传算法在给水管网优化中的应用

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1、合肥工业大学本论文经答辩委员会全体委员审查，确认符合合肥工业大学硕士学位论文质量要求。答辩委员会签名：(工作单位、职称)主席：导师：剀磁孑从压密绦蛹啦互向毒王删匆岛≯峰躲．3鼍乳了呷委独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标志和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果．也不包含为获得金胆互些走堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明井表示谢意。学位论文作

2、者繇稻谬字盹汶平脏月，咱学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解盒月B王些鑫堂有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅或借阅。本人授权盒目B王些盘堂—可以将学位论文的全部或部分论文内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位做者躲孀№、导师始签字日期渺／p月／o日签字日期：cl龙≯嚣主，鬣抵亏、寺瘾叶脚幅鹏聊㈣f通讯龇于寺兹聊崎南治撼蚴：Lfjg泖致谢衷心感谢我的导师王军

3、教授对我的论文的选题、课题研究以及论文写作等方面提出的宝贵意见。导师严谨的治学态度、刻苦钻研、兢兢业业的工作精神，使我深受启迪，受益匪浅。在此我向导师致以最诚挚的敬意和深深的感谢!在论文的完成过程中，中国社会科学院可持续发展研究中心的储诚山博士后给了我很多的帮助和启发，并为本文的修改和校核提出了许多宝贵的意见；广东广播电视大学南海校区的傅问莲老师，广东省佛山水泵厂有限公司的区国惟副总经理，广东省佛山市城市规划勘测设计研究院的区广晖工程师，哈尔滨工业大学的徐志标同学，合肥工业大学的覃华、李柱同学等为本论文的完成提

4、供了非常大的帮助，在此十分感谢他们!最后感谢我的家人对我研究生学习和生活的关心，谢谢他们对我的培养和鼓励l潘永昌2007年11月7日第一章绪论1．1课题研究背景城市给水系统整体主要是由取水构筑物、水处理构筑物、泵站、输水管线及管网、调节构筑物等组成的一整套工程设施⋯。而输配水管网是城市给水系统的重要组成部分，它通过各级输配水管道把水安全可靠地输送到各个用水点，并满足水量、水压和水质要求。在整个给水系统中管网部分的投资一般要占到工程总投资的50～80％【2l，而且涉及到庞大的能耗和运行管理费用。同时，随着水资源日

5、益紧缺和水资源开发利用律的提高，新系统的兴建和老系统的修复、改建和扩建等所需的工程投入逐渐增大。因此，给水管网系统的规划、设计和运行管理是否科学、经济、实用，直接影响工程总投资、运行管理费及系统可靠性．在工程资金投入有限的情况下，进行管网系统优化设计，寻求能满足水量和水压要求，且能使整个系统的造价最低、系统可靠性最高的设计方案，对于节约投资、降低能耗、提高经济效益和社会效益，落实。科学发展观”、创建“节约型社会”等有重要的现实意义[31。‘给水管网系统的优化研究主要是通过构造抽象或简化的管网优化设计模型，借助于

6、最优化理论和计算机技术，研究如何在管网工程规划设计中合理地选择有关技术参数，从众多可行的设计方案中寻找出既能满足工程设计要求，又能降低工程投资成本的最优或次优设计方案，作为工程建设施工和运行管理的技术依据。一个完整的给水管网系统设计过程包括规划、设计、运行管理三个阶段【2】。规划阶段主要进行管网干支线的布置，力求确定管网总长度最短或投资最小的最佳管网结构形式。设计阶段以最优管网布置形式为依据，通过管网水力计算确定有关技术参数，主要解决管径最佳组合问题，寻求系统造价最低的最优设计方案。一个按最优设计方案施工建设的

7、管网系统还必须通过水泵机组优化组合、阀门开启优化组合、水源联合优化调度等优化运行研究，按最优运行策略运行管理才能发挥系统最佳性能。从管网系统的规划、设计到运行管理，每个阶段的设计任务均依赖于其他阶段的设计结果，彼此之间具有一定的相互影响和制约关系。由于在不同阶段对管网优化研究的对象和侧重点不同，采用的优化模型和算法也不同，故一般来说仍按相对独立的阶段分别进行研究。因此，供水管网系统的优化研究工作按照主要研究对象的内容不同，一般可分为管网优化布置14l、管网优化设计15，6J和管网优化调度17J三个方面。1．2管

8、网优化研究现状管网优化研究始于20世纪60年代末，最先在城市供水系统的规划设计中引起工程设计人员们的重视¨J。经过近40年的发展和完善，管网优化模型和算法在工程实践中得到了较为广泛的应用，成为提高系统设计水平和设计效率的重要工具。而随着计算机的出现及其应用软件的发展，给水管网水力计算有了很大飞跃，在理论和算法上日趋完善。同时，管网可靠性分析作为管网优化的一个重要考虑因素，也有了大量的研