遗传算法在水环境灰色非线性规划中的应用

利用常规最优化方法解水环境中的灰色非线性规划问题难度较大。尝试利用遗传算法与传统非线性规划解法相结合的混合数值算法对此类问题的求解进行了探索。在实例的应用中 ,该方法有效性得到了验证。

利用灰区间解决费用函数线性化区间划分问题

作为水质规划目标的费用函数往往是非线性的 ,解决这种非线性规划问题常常是将目标函数线性化 ,然后利用单纯形法求解 .通过算例证实 :由于分段区间划分的任意性 ,规划结果有很大的不确定性 ,若采用灰色区间的方法能够有效解决该问题 .

费用函数线性化影响因素分析

对非线性的费用函数利用线性化方法求解进行了探讨 ,研究了线性化过程对排放口规划结果的影响因素 .得出区间划分、分段次数。

非线性灰色模型在污染物总量预测中的应用

在前人工作的基础之上介绍了几种修正的GM(1,1)非线性模型 ,并以衡阳市 1990～ 1996年城区污染物总量 (COD)的预测为例 ,探讨了各种模型的应用效果。结果表明 :非线性模型的拟合精度更高 。

污水厂二维沉淀池水流和悬浮物运动数值模拟

以典型城市污水处理厂平流矩形沉淀池速度和浓度分布计算为例,利用涡量-流函数法建立控制方程,并以有限差分法中的控制容积法对方程进行了离散,求出速度分布场后,利用二维浓度迁移方程对沉淀池浓度分布进行了计算.通过与实验数据的对比,验证了方法的有效性与可行性.另外还对沉淀池数值模拟的应用进行了初步探索.

数值模拟方法在二维沉淀池优化设计中的应用

简要介绍了数值方法在沉淀池悬浮物浓度计算中的应用方法 ,并尝试通过数值模拟过程建立起沉淀池沉降效率与几何尺寸间的关系 ,将其作为约束条件之一建立了一个简单的沉淀池优化设计模型。

翻转式堆肥反应装置设计研究

以复合微生物菌剂降解垃圾的适宜条件为出发点 ,根据堆肥小试实验结果 ,确定进料垃圾特性、合理的工艺参数及一次发酵完成时间 ,结合制备装置材料的保温性、堆肥物料平衡、热量平衡 ,合理确定反应装置容积、供气方式、操作运行条件 ,开发了翻转式堆肥反应装置。该装置具有堆料搅拌均匀、进出料简单。

改进GA法在水污染控制系统多目标规划中的应用

本文提出应用一种改进GA法求解水污染控制系统中存在的多目标规划问题,该算法采用十进制编码原理,所有操作均在实数域内进行,从而避免了二进制中编码和解码的麻烦.同时引入变权数综合距离评判模型和多个体交叉机制,对多目标函数进行求解.通过实例研究表明,改进的GA法得到最小适应度函数值在[0.0468,0.0567]之间,当自变量为(0.0337,0.5663,0.4,0,0,0.4,0.1373,0,0.5,0,0.3,0,0.2154,0.1346)T时达到最优.所对应的目标函数分别是:工程费用函数312.785万元,地下水总用量0.30125m3/s和河流断面氧亏值6.69426mg/L.因此,改进的GA法具有很好的全局优化性能,不但可以有效克服传统遗传算法所存在的缺陷,而且求解过程简单,优化结果合理,在水污染控制规划中具有良好的应用前景.

生活垃圾堆肥工艺条件及其反应动力学研究

为了改善堆肥微环境 ,提高生活垃圾堆肥速率 ,研究堆肥工艺条件及其反应动力学是非常必要的。通过控制堆肥工艺条件 ,如初始温度、含水率、C/N比及堆料颗粒大小 ,研究生活垃圾堆肥过程中生物、化学及物理因素的变化。试验结果表明 ,生活垃圾堆肥反应符合一级反应动力学 ;合理控制堆肥初始反应条件 ,能明显提高堆肥效率。

神经网络智能控制系统应用于废水处理

所建立的基于人工神经网络的最优控制模型能够根据废水处理系统中进水水质的变化对出水水质进行预测 ,将预测结果输入非线性优化器后能在线调整控制变量 ,从而使整个系统达到实时的最优控制效果。

改进的遗传算法在水环境模型参数估值中的应用研究

针对传统遗传算法的不足 ,提出了一种采用最优个体保护、适应函数调整、双点交叉相结合的方法进行繁殖操作 ,同时又能自适应地改变交换和变异率的改进的遗传算法 ,最后在水质模型参数估值应用中将此改进法与传统遗传算法的计算结果进行了对比 ,结果证明前者具有更好的收敛性能。

湘江水质随机模拟与风险分析

基于Monte Carlo模拟,完成了湘江随机水质模拟和排放口最优规划风险分析,并考察了风险水平与最少污水处理费用之间的变化关系.结果表明:由传统的确定性模拟得到的水质预测结果不可靠,相应规划的实施导致湘江部分河段BOD超标的概率高达46.77%;一般情况下,污水处理费用将随着风险水平的减小而增加,但是变化曲线不是平滑的,而是在小范围内有所波动,只有基于大量的模拟计算,决策人员才能根据不同的风险水平要求选取最优规划方案.

GSA法在水质模型参数估值中的应用

在传统遗传算法(Genetic Algorithms,GA)基础上引入模拟退火技术(Simulated Annealing,SA)提出了遗传模拟退火算法(GSA),并将其应用到水质模型参数估值中。计算结果表明,GSA法综合了2种优化方法各自的优点,克服了传统GA容易早熟的缺点,加强了算法的收敛速度,因而具有良好的优化性能。不同的参数估值方法比较,进一步验证了新方法的有效性。

遗传模拟退火算法在水质模型参数估值中的应用研究

在传统遗传算法 (GeneticAlgorithms,GA)基础上引入模拟退火技术 (SimulatedAnnealing,SA) ,提出了遗传模拟退火算法 (GSA) ,并将其应用到水质模型参数估值中。计算结果表明 ,GSA法综合了 2种优化方法各自的优点 ,不但克服了传统GA容易早熟的缺点 ,还加强了算法的收敛速度 ,因而具有良好的优化性能。不同的参数估值方法比较进一步验证了新方法的有效性。

改进的遗传算法在城市污水处理厂区间数优化设计模型中的应用

对于高度非线性的城市污水处理厂区间数优化设计模型( IPODM) ,若采用传统的方法求解 ,不仅计算繁琐 ,且难以有效地寻找全局最优解。本文通过引入遗传算法 ( GA) ,与传统的步长搜索法相结合 ,大大提高了问题的求解效率。本文给出了这种改进算法在某一城市污水处理厂优化设计中的应用实例。结果表明 ,不仅解的搜索效率有明显的提高 ,而且目标函数值在原有的基础上改进了 2 0 % ,有着显著的经济效益 ;但是由于遗传算法自身的局限性 。

环境规划中的非线性特征

在实际环境规划中,很少考虑到非线性特征对环境投入的效益影响.以国内外目前主要3类水环境规划为例,研究了环境投入与环境改善之间的关系.对每一类环境规划,环境改善均随投入的增加而迅速减少.由于传统的环境管理或规划在选择下一种措施之前总是将大部分费用投入到前一种措施中,因此传统的环境管理或规划忽略了环境系统有关的非线性特征.应将有关费用投入以保证下一步措施获得最大的环境改善.与传统的环境管理或规划相比,这种考虑环境系统有关非线性特征影响的投入策略可以达到用较少的经费获得迅速的环境改善.

基于不确定的模糊机会约束优化的农业水质管理模型研究

以模糊机会约束规划(FCCP)框架为基础,结合区间线性规划方法(ILP),最终形成基于区间模糊机会约束优化的农业水质管理模型(IFAWQMM)。IFAWQMM有效地改进FCCP和ILP,可以同时处理农业水质管理系统中的模糊和离散区间形式的变量;另外,它允许一些模糊约束只在特定的置信水平条件下满足即可。因此,求解IFAWQMM模型,可以获得不同置信水平条件下的更优解。利用模型处理假定的农业水质管理问题。结果表明,它可以帮助决策者生成高效益的农业生产模式和分析系统经济性和稳定性之间的妥协。

综合性遗传算法用于水质模型参数估值

将一种具有更高收敛速度、更少迭代次数的综合性遗传算法应用于水环境模型参数估值之中 ,通过与简单遗传算法计算结果的对比验证了新方法的有效性。

复合微生物菌剂强化堆肥技术研究

采用复合微生物菌剂对生活垃圾的接种堆肥技术进行了实验研究。通过测定堆肥过程中反应器出口 O2 、CO2 与 H2 S气体浓度及对堆肥样品扫描电镜照片分析 ,比较了 3个接种组与 1个对照组中堆料中微生物总数变化、种群结构演替及堆肥腐熟速度。试验结果表明 ,在原料成分为 :生活垃圾 /成熟堆肥 =80 / 2 0 ,有机物约为 60 % ,初始含水率为 5 5 % ,初始 C/ N=3 0时 ,对于不同接种量的复合微生物接种系统堆料中分别接种 0 .2 %、0 .3 %、0 .5 % (质量百分含量 ) ,与加入 0 .3 %灭活菌的对照组进行对比实验 ,接种复合微生物菌剂堆肥系统不仅微生物总数高于对照组 ,而且其种群结构合理 ,能明显提高堆肥效率 ,有效控制臭气的产生 。

厨余垃圾堆肥蓬松剂技术研究

为解决厨余垃圾好氧堆肥过程中含水率高、有机物含量大等问题 ,分别添加锯末、树叶、秸杆和干马粪为蓬松剂进行厨余堆肥技术研究。采用翻转式堆肥设备 ,利用出口气体检测仪、温度计及扫描电镜 ,研究添加蓬松剂堆肥过程中耗氧速率 ,温度 ,出口 CO2 、H2 S、O2浓度 ,堆料结构及微生物群落变化。试验结果表明 ,添加蓬松剂堆肥 ,堆料所能达到的高温及其停留时间、好氧速率、产 CO2 气体能力均明显优于对照组 ,并能很好地控制出口 H2 S气体浓度。特别是以干马粪和锯末作为蓬松剂 ,可明显改善堆料孔隙率 ,吸收多余水分 ,加速氧和有机物的传输速率 ,改善好氧堆肥微环境。因此 ,厨余垃圾堆肥过程中加入干马粪、锯末等蓬松剂是保证堆肥顺利进行。