基于多决策变量协同设计的供水管网多目标优化模型研究

在城镇供水管网设计中,管线布置和管径搭配是影响工程经济性和可靠性的重要因素。为提升管网设计的整体优化水平,以管线布置和管径搭配共同作为决策变量,选用"管网建造费用"作为经济性目标函数,选用"管网管段压力均值"、"管网恢复力"和"枝状管流量和"作为管网可靠性目标函数,建立供水管网多目标优化设计模型。使用MATLAB平台搭载EPANET2动态链接库,采用改进的非支配排序多目标遗传算法(NSGA-Ⅱ)求解模型得到帕累托(Pareto)前沿解集,并使用多标准优化和妥协解决方案(VIKOR)法选出最优折衷设计方案。最后以广东省某城镇供水管网设计为例进行验证,得到的前沿解集在多维目标空间中分布均匀,且选出的最优折衷方案综合效益良好,证明了供水管网管线布置和管道尺寸协同设计的科学性和有效性。