自适应遗传算法应用于排水管网优化设计

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1、分类号：密级：UDC：编号：河北工业大学硕士学位论文自适应遗传算法应用于排水管网优化设计论文作者：郝沙学生类别：全日制专业学位类别：工程硕士领域名称：建筑与土木工程指导教师：魏连雨职称：教授DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterofEngineeringDegreeofArchitecturalandCivilEngineeringOPTIMIZATIONDESIGNFORDRAINAGEPIPENETWORKUSINGADAPTIVEGENETIC

2、ALGORITHMbyHaoShaSupervisor:Prof.WeiLianyuNovember2014原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文不包含任何他人或集体已经发表的作品内容，也不包含本人为获得其他学位而使用过的材料。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人或集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：日期：2014.11.04关于学位论文版权使用授权的说明本人完全了解河北工业大学关于收集

3、、保存、使用学位论文的以下规定：学校有权采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供本学位论文全文或者部分内容的阅览服务；学校有权将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流；学校有权向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：日期：2014.11.04导师签名：日期：2014.11.04摘要随着我国城市化进程的加快，城市规模不断扩大，排水管网的新建、改扩建的优化设计成为给排水工程界的一项重要课题，近年来南北方都频频发生洪涝灾害，由于城市地表不透水

4、性的增大，有些排水管道不能及时排除暴雨高峰时的雨水量，给人们生活和安全带来不便有的甚至危害生命。城市给排水管网建设关系到生态环境和城市居民的生活质量，所以优化排水管网的研究就越来越重要。近年来有人尝试将遗传算法应用于排水管网计算，但是针对大中型的排水管网优化的还很少，并且在使用遗传算法时，均使用固定的交叉和变异概率，及其容易陷入局部最优，因为无论适应度大小都用固定的交叉变异概率时，并不能充分模拟大自然“物竞天择，适者生存”的原理。所以针对以上问题本文采用自适应遗传算法，交叉概率和变异概率均根据适应度值变化，使用MATLAB编程。同时还

5、采用Excel表格对可行管径充满度选取之后进行流速和坡度计算，并反复校核保证该管径不会因为水力约束而淘汰，丰富了可行解空间。先通过对主干管的模拟分析，提出自适应概率参数的最适值，并和基本遗传算法优化进行比较，相比能更快收敛到最优值和找到节省经费的排水管道设计方案。然后再采用自适应遗传算法对某地区的中型排水管网进行优化设计，相比Excel表格传统方法计算，能找到节省经费的排水管网设计方案，所以自适应遗传算法适合应用于排水管网优化设计，并能找到节省经费的方案。关键词：排水管网；优化设计；遗传算法；自适应概率IABSTRACTWiththe

6、progressofurbanizationandtheenlargementofcityscaleinChina,theoptimaldesignonrehabilitationandextensionofurbandrainagenetworksposesakeytasktothewaterandwastewaterengineers.Inrecentyears,frequentlyfloodinginthenorthandSouth,duetotheincreasingimpervioussurfaceofthecity,som

7、edrainagepipescannoteliminatethepeakofstormrainwater,bringinconveniencetopeople'slifeandsafetyandsomeevenendangerlife.Thecitywatersupplyanddrainagenetworksrelatedtotheconstructionoftheecologicalenvironmentandthequalityoflifeforcitydwellers,soresearchonoptimizationofdrai

8、nagenetworkisbecomingmoreandmoreimportant.Inrecentyears,therehasbeenanattempttotheapplicationofGeneticAlgorith