蟻群算法在排水管網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化設計中的應用研究.pdf

1、蟻群算法在排水管網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化設計中的蟻群算法在排水管網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化設計中的應用研究應用研究ApplicationResearchofOptimizationDesignfDrainagewkbyAntColonyAlgithm學科專業(yè)：市政工程研究生：陳洪濤指導教師：劉洪波副教授天津大學環(huán)境科學與工程學院二零一二年十二月摘要摘要排水管網(wǎng)是城市市政設施的重要組成部分，投資比例約占整個排水系統(tǒng)投資總額的70~80%，因此對排水管網(wǎng)進行優(yōu)化設計，降

2、低工程投資費用，具有非常重要的經(jīng)濟意義。以往很多研究者在選擇決策變量后，就根據(jù)排水管網(wǎng)水力計算公式過分依靠計算機程序來取舍水力參數(shù)集合，對于各水力參數(shù)之間的關系缺乏認識，對如何篩選出符合設計規(guī)范要求的決策變量集合缺乏研究，同時還使得程序編寫相對復雜，給排水管網(wǎng)優(yōu)化設計的發(fā)展帶來了諸多困難。蟻群算法在求解復雜離散優(yōu)化問題方面表現(xiàn)出了明顯的優(yōu)越性，將其應用于排水管網(wǎng)優(yōu)化設計領域是必要和可行的。本文首先通過分析排水管道水力約束條件，研究建立二

3、維決策變量空間以達到簡化模型約束條件和降低編程難度的目的。之后對蟻群算法進行改進，配合在處理矩陣方面優(yōu)勢明顯的MATLAB實現(xiàn)算法。最后通過算例驗證本文研究方法的優(yōu)化效果。針對已定平面布置下的排水管網(wǎng)優(yōu)化設計問題，本文將管徑與充滿度作為決策變量，在分析管網(wǎng)水力約束條件和水力參數(shù)單調性的基礎上，建立符合設計規(guī)范要求的二維決策變量空間?？紤]到選取決策變量產(chǎn)生的非線性規(guī)劃混合離散變量問題，對充滿度進行離散化處理將二維決策變量空間轉化為二維決策