山地城市给水管网优化以及遗传算法的应用

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1、山地城市给水管网优化以及遗传算法的应用重庆大学硕士学位论文（专业学位）学生姓名：吴珊指导教师：王圃教授学位类别：工程硕士（建筑与土木工程领域）重庆大学城市建设与环境工程学院二O一五年五月Mountaincitywatersupplypipenetworkoptimization,andtheapplicationofgeneticalgorithmAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheProfessionalDegreeByWushanSupervisedbyPro

2、f.WangPuSpecialty：ArchitectureandcivilengineeringFieldFacultyofUrbanConstructionandEnvironmentalEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,China.May,2015摘要摘要随着国家经济全面发展，越来越多的山地城市快速发展。如何使得山地城市更好更快的发展成了目前面临的重要课题。在山地城市供水中，城市给水管网既是供水系统中最要的基础设施，又是整个供水系统中投资比例最大的一块。同时山地城市供水通常具有高差大，供水距离远，供水管网压差大，安全系数低等特

3、点，所以提高山地城市给水管网安全性，增强管网的经济性是现在急需解决的问题。介绍了给水管网优化的一般方法。随后对遗传算法的原理，方法以及采用的遗传算子等进行了简要的介绍。结合山地城市地势的特点，对城市串并联分区均匀供水进行能量分析，再结合山地城市用水量随着地势高差变高会减少的特点进行串并联分区能量分析，得到不论水量均匀或者不均匀，串并联分区节约的能量相同的结论。借鉴以往分层分解算法的假设条件，即每一个分区前有一个加压泵站。将分区的管网计算简化成一个流量逐渐减少的输水管分区计算，通过近似算法，再结合流量与山地城市地势高差的函数关系，最后以近似的输水管经济性最优作为适应函数，得到最佳分区计

4、算的模型。在分区模型计算出来的最优分区的前提下，通过遗传算法对各个分区进行管网优化。针对山地城市压差大，易爆管的特点提出改进遗传算法，给出了约束相邻管径差值的惩罚因子。通过改进计算中的系数，并对遗传算法中的遗传，交叉，变异等算子进行一些改进,以年费用折算值为目标函数建立了优化模型。最后通过与西藏某县给水管网工程实例进行对比，验证该模型具有一定的应用价值和可行性。关键词：山地城市给水优化遗传算法能量模型分区模型惩罚因子I摘要II英文摘要ABSTRACTWiththecomprehensivedevelopmentofnationaleconomy，moreandmoremountain

5、cityrapiddevelopment。HowtomakemountaincitydevelopmentbetterfasterandmoresafetybecamemodernChinesepeopleshouldconsiderandputinmoreimportantpositionofaproject。inthemountaincitywatersupply,urbanwatersupplypipenetworkisoneofthemostimportantinfrastructureinawatersupplysystem，oneofthemostimportantnec

6、essarypart。Watersupplypipenetwork’sinvestmentproportionisthelargestinthewholewatersupplysystem,andiscloselyrelatedtohumanwaterinfrastructure。ThemountaincitywaterpronetoanumberofproblemsSuchastheelevationdifferenceisbig,longdistancewatersupply,watersupplypipenetworkpressureisbig,lowsafetyfactor.

7、Soimprovethesafetyofmountaincitywatersupplypipenetwork,enhancetheoptimizationofnetworkeconomyisoneofthemosttasknow.Thispapergenerallyintroducesthegeneralmethodofwatersupplypipenetworkoptimization，Thenbriefintroducttheprincipleofge