用广义简约梯度法求管网经济管径

本文针对提水灌溉管网设计中，管段流量分配对经济管径的影响，采用了非线性优化中的广义简约梯度法，构造了一个无需假定流量分配的管径优化设计算法．本文算例表明这一算法具有良好的收敛性，并且在管径优化的同时，作为从属状态的管段流量也达到了最佳的分配形式．该算法通过求解线性规划模型最终得出经济规格的管径，获得了较满意的效果     

用广义简约梯度法求管网经济管径

本文针对提水灌溉管网设计中，管段流量分配对经济管径的影响，采用了非线性优化中的广义简约梯度法，构造了一个无需假定流量分配的管径优化设计算法。本文算例表明这一算法具有良好的收敛性，并且在管径优化的同时，作为从属状态的管段流量也达到了最佳的分配形式。该算法通过求解线性规划模型最终得出经济规格的管径，获得了较满意的效果。     

基于广义简约梯度算法的落差指数法参数优选

传统落差指数法计算中存在多变量、非唯一解的问题，为此，提出了将落差指数法参数优选问题视为非线性约束优化问题。以长江大通水文站为例，利用广义简约梯度算法求解落差指数法中的参数，并将计算结果与传统方法进行了精度对比。结果表明：该算法准确度高且实用性强，实现了参数的全部优化并得到最优解，提高了流量整编精度，简化了计算步骤且不需要人工干预。该方法可为落差指数法的参数求解提供新思路。     

扩建给水管网的直接优化计算方法

本文根据扩建管网的特性，构造了直接以管段直径为求解变量的优化设计目标函数，利用约束条件的水力特点，采用了优化效果明显的广义简约梯度法（ＧＲＧ）进行计算，并通过目标函数变换，一次性解决了求解管径标准化的难题，并通过了实例验证。     

给水管网优化设计的新方法—广义简约梯度法

本文讨论了城市给水管网设计中管段流量分配对经济管径的影响,采用非线性优化中普遍认为是行之有效的广义简约梯度法(GRG)构造了一个无需假定流量分配的管径优化设计算法。本文算例表明这一算法具有良好的收敛性,并且在管径优化的同时,作为从属状态的管段流量也达到了最佳的分配形式。该算法通过求解线性规划模型最终绘出标准规格的管径。     

图论法用于供水管网水力计算的研究

图论理论是网络分析的主要工具，现用于管网的水力平衡计算，既充分发挥了图论理论的优势，使计算变得简便、迅捷，又可将管网附件加入计算，使结果更准确、更符合实际．文中采用峰阵输入管网结构，使输入数据的工作量大大减少，易于编制程序，计算大型的复杂管网．     

线性信赖域算法在给水管网优化设计中的应用

提出了将给水管网优化设计分解成管径优化和流量优化的方法.对于管径优化,以不同管径管长为优化变量,建立某一流量分配下的线性规划模型.利用管道造价公式和水力计算公式,建立以流量分配为优化变量的非线性规划模型.在计算过程中,采用单纯型法求解线性规划模型,用带有约束的信赖域法求解非线性规划模型,两种算法交替计算.算例表明这一方法是可行的,能得到管网的优化设计方案.     

利用遗传算法进行供水管网压力监测点优化布置

通过分析节点水压相关性及其量化标准,建立了供水管网压力监测点优化布置的数学模型。叙述了利用遗传算法对建立的优化模型进行求解的方法与步骤。通过算例的计算验证了优化模型的正确性及求解算法的可行性。     

图论在农村自来水管网设计中的应用

图论具有设计巧妙、灵活多样、应用广泛的特点。结合农村自来水管网优化设计指标,应用图论优化自来水管网布置,并以运城市万荣农村自来水管网建设为例,应用图论的最短路径等方法分析了农村自来水管网优化设计方法,结果显示图论方法在农村自来水管网设计中具有很好的应用优势。     

树状给水管网布置形式优化设计

以管网年费用折算值作为管段的权值建立目标函数,以基于破圈法及Mayeda-Seshu算法的列队竞争算法作为求解方法,用于进行树状给水管网系统的优化,并将该方法用于实例研究。结果表明:该算法既可以完全避免以往各种优化算法在进化过程中产生不可行解的弊端,又继承了普通列队竞争算法寻优速度快的优点,使得算法的计算效率显著提高,计算结果的准确性也得以保证。该优化算法的提出对树状给水管网布置形式优化设计具有重要意义。     

自压式树状管网神经网络优化设计

应用Hopfield神经网络模型的优化计算原理与方法, 建立了自压式树状管网神经网络优化设计模型, 并用计算机软件模拟方法求解. 研究表明: 人工神经网络法是快速求解自压式树状管网非线性规划模型的一种新方法, 结合两级优化算法可以实现树状管网全局最优设计.     

灌区自压微灌独立管网系统优化设计研究

微灌管网系统由田间管网系统和骨干管网系统两部分组成,田间管网入口所需压力只与灌水器设计工作水头及田间管网允许水头差有关,因此两部分的优化问题是相互独立的。目前田间管网优化设计主要是在限定面积且布置已定的情况下进行支毛管管径组合优化。本研究在不限定管网系统面积的情况下建立了单向毛管田间管网、双向毛管田间管网及自压微灌骨干管网的优化设计数学模型,可同时完成相应管网的优化布置和优化设计且能得到最佳控制面积。利用解的不可行度对随机产生的初始种群进行选择以改善种群质量,利用罚函数法处理约束条件,应用遗传算法进行优化计算。结果表明:双向毛管田间管网在控制面积及单位面积投资两方面均优于单向毛管田间管网,推荐以双向毛管田间管网优化结果为基础进行骨干管网的优化,算法收敛性能稳定,具有较高的计算精度,此优化设计研究成果对自压微灌系统设计及区域管网优化设计具有一定的实际意义。     

模糊线性规划在微灌干管管网系统优化中的应用

微灌干管管网各支管入口处压力具有模糊性，即该处压力在一定范围内变化不会影响工程正常运行。针对这一特点，本文分别建立了起点水压未给和已给的微灌干管管网系统优化设计的模糊线性规划数学模型，在模型的求解过程中，通过适当的变换，将模糊线性规划问题转化成一般线性规划问题，采用单纯形法求解。根据所建立的起点水压未给的微灌干管管网系统优化设计的模糊线性规划数学模型，可确定泵站扬程未定的机压微灌干管管网系统优化设计方案；根据所建立的起点水压已给的机压微灌干管管网系统优化设计的模糊线性规划数学模型，可确定泵站扬程已定的加压和自压微灌干管管网系统优化设计方案。与普通线性规划问题相比，这一方法可使设计结果更为经济合理。     

树状给水管网的优化

本文根据树状给水和网的特点，分别建立了重力和泵站加压树状管网优化计算的一规划模型，应用上述模型，可进行单水源树状管网的优化计算。     

泵站加压式树状供水管网优化设计研究

针对传统供水管网优化设计时未考虑整个管网的首末水头约束问题,提出了以管网系统年折算费用最小为目标函数,以水泵扬程和具有标准管径的干、支管管道长度为决策变量的泵站加压式树状供水管网优化设计数学模型。在该模型中,假定水泵扬程已知,将管网优化问题转化成管网投资线性子模型问题,并采用大系统分解-动态聚合方法对该子模型进行求解。研究结果表明,该方法寻优能力强,且计算时间短,计算结果精度较高,为泵站加压式树状供水管网系统优化设计提供了一种可行而有效的新方法。     

分形理论在城市给水管网布置中的应用

通过对分形理论和给水管网特点的研究,建立了一种新的定量描述给水管网空间分布状态的评价指标--管网覆盖度和管网覆盖深度。采用盒计数法计算给水管网规划布置的分形维数,将给水管网的规划布置由定性分析改为定量分析,从而为给水管网的定线和布局做出合理的指导,使给水管网的平面布置更加科学可靠。     

基于神经网络的管网漏失定位实例研究

为了在复杂且不直观的供水管网中快速实时定位漏点,以某城市区域管网为对象,在其上游、中游和下游各选取3条没有经过训练的管道,进行不同损坏程度的漏损模拟,利用BP神经网络可以逼近任意的非线性映射特点,将模拟数据作为训练样本训练神经网络,建立漏损点位置与测压点压力之间的非线性关系,构建基于BP神经网络的实时漏点定位模型。结果表明,模型预测的漏点位置横纵坐标的平均相对误差分别为4.16%和1.40%,预测的漏点偏移距离最小为6 m。当漏损面积比为0.01时,泄漏流量只有1 L/s,完全可以达到快速定位。此研究成果对实际管网的应用提供了理论基础和技术支持。     

基于整数编码遗传算法的树状灌溉管网优化设计方法

针对树状管网布置中较多依赖设计人员经验的特点,提出了一种基于整数编码遗传算法的树状管网两级优化方法.第一级优化是根据树状管网单点供水的原则,建立了融合工程设计经验的树状管网优化布置整数编码遗传算法模型,克服了传统二进制编码方法易产生不可行解的问题,可快速寻找出一组符合工程实际情况的管网布置方案.第二级优化在确定管网布置方案组的基础上采用整数编码的遗传算法,以投资最小为目标,建立了管径优化模型与算法.编制了灌溉管网两级优化设计Matlab程序,进行了工程实例验证.与单亲遗传算法(SPGA)和管网布置经验设计方法进行了比较,表明本文提出的基于整数编码的管网优化设计方法可方便地将设计经验融合到优化计算过程中.能降低管网优化设汁的复杂性和求解难度,快速有效求解符合工程实际的管网优化方案.     

应用单亲遗传算法进行树状管网优化布置

树状管网布置优化属于典型的组合优化问题。本文针对树状管网布置的特点，以图论和遗传算法为理论基础，应用改进遗传算法 单亲遗传算法进行树状管网优化布置，并设计了相应的适应度函数、单亲换位算子和逆转算子。与Dijkstra算法和Kruskal算法相比，单亲遗传算法直接以管网投资最小为优化目标，能够获得一批管网投资最小的布置方案，且算法的寻优效率较高，收敛性和稳定性较好。     

不同灌溉工作制度下的灌溉管网优化设计研究

采用基于人工神经网络的两级优化设计模型 ,对自压式灌溉管网进行优化设计 ,并分析了不同灌溉工作制度对管网投资的影响。研究表明 ,通过灌溉管网优化设计 ,可以得到不同灌溉工作制度下的管网投资最小的优化设计结果。与原始设计方案相比能够节约大量的投资 ,并可用于选择合理的灌溉工作制度。