A Water Line Network Failure Application of Network Design Problems

This study investigated a water supply recovery problem involving municipal water service piping. The problem consisted in recovering full service after network failure, in order to rapidly satisfy all urgent citywide demands. The optimal recovery solution was achieved through the application of so-called network design problems （NDPs）, which are a form of combinatorial optimization problem. However, a conventional NDP is not suitable for addressing urgent situations because （1） it does not utilize the non-failure arcs in the network, and （2） it is solely concerned with stable costs such as flow costs. Therefore, to adapt the technique to such urgent situations, the conventional NDP is here modified to deal with the specified water supply problem. In addition, a numerical illustration using the Sendai water network is presented.

基于多目标的城市给水管网多工况优化设计方法

由于传统给水管网优化设计一般采用单目标单工况的优化模型,设计结果往往不具有全局可行性。因此,本文提出基于多目标的城市给水管网多工况优化设计方法。以管网造价最小为经济性目标、节点富余水头最小为可靠性目标,构建城市给水管网的多目标多工况优化设计模型,通过模型求解得到最佳的优化设计方案。应用结果表明,设计方法优化设计后,不仅确保城市给水管网的多工况供水安全稳定,而且减少了水资源浪费,该方法可靠性较高。

基于改进蚁群算法的给水管网优化设计方法研究

给水管网优化设计中的目标函数具有多峰性和非线性,传统优化算法易陷入局部最优解,因此,本文研究基于改进蚁群算法的给水管网优化设计方法。通过给水管网的水力计算获取管网节点水压数据,引入自适应惩罚函数,将节点水压计算得来的惩罚成本加入经济性目标函数,形成给水管网优化设计的经济性模型,采用二进制编码改进蚁群算法后寻找模型最优解,完成给水管网的优化设计。采用设计方法对给水管网进行优化,可以在确保管网全部节点安全稳定供水的同时,获得更优的造价方案。

二次供水系统的电气设计与优化

二次供水系统作为城市供水体系的重要组成部分,承担着将主干水源输送到用户终端的关键任务。随着城市化进程的加速,对二次供水系统的效率和安全性提出了更高的要求。电气设计在二次供水系统中发挥着核心作用,其不仅关乎系统的稳定运行,更涉及到能源的节约与优化。然而,传统的电气设计通常面临诸如能耗高、调节能力弱、系统响应慢等问题。文章通过分析现有系统中能效低下、可靠性不足等问题,提出了一系列优化方案。研究表明,这些优化措施显著提高了能效,降低了运行成本,并增强了系统稳定性和可靠性。

基于多目标优化算法的市政给排水管网改造设计研究

文章针对市政给排水管网改造设计问题,提出了基于多目标优化算法的研究方法。针对南方某市城市更新中排水管网改造项目开展研究应用。建立了排水管网改造项目中排水管网多目标优化模型,并采用粒子群算法对该模型进行求解。随后通过实例分析,对多目标优化算法结果指导进行管网改造设计,并比较了它们的效果及适用性。该研究为市政给排水管网改造设计提供了一种有效的优化方法,具有重要的理论和实际意义。

给水管网管径优化设计的遗传算法

给水管网管径设计是离散变量的非线性优化问题，常规的数学规划方法采用连续变量求解，其最优解受初始值影响大。本文提出一种新方法——遗传算法，它的特点在于：从多个初始点开始寻优，并采用交迭和变异算子避免过早地收敛到局部最优解，可获得全局最优解，且不受初始值影响。该算法不必求导计算，编程简单。

基于遗传算法的农村供水管网优化设计

农村饮水安全工程的供水管网优化设计,对于节约工程投资、提高工程社会效益具有重要意义。为了对供水管网进行管径优化,从经济性和可靠性出发,以投资成本最低为目标函数,以水力学指标为约束条件,建立管网优化数学模型。运用遗传算法进行模型求解,针对供水管网优化模型的特点,选取自然数编码,建立合适的适应度函数,设置选择、交叉、变异等遗传算子,并选取工程实例进行优化求解,通过与传统方法的计算结果对比,验证了遗传算法用于供水管网优化的实用性。

供给与需求不确定的离散交通网络设计模型

考虑到交通规划中供给需求及决策准则的不确定性,提出了一种基于不确定理论的离散交通网络设计模型.首先,假设供给和需求为随机变量,使用半标准差和风险价值来度量不确定性,建立了考虑决策者风险态度的多目标双层优化模型.随后,使用基于帕累托概念的SPEA2算法对网络优化模型进行求解.以研究中常用的Nguyen-Dupuis网络作为算例进行计算,结果表明:引进风险价值可以有效度量交通规划中决策者的风险态度;多目标规划中不同目标之间存在替代关系;增加建设资金可以有效提高网络性能,但是当投入资金增加到一定额度以后,改善效果并不明显.

优选管径法在给水管网优化设计中的应用

提出应用优选管径法（枚举技术）进行给水管网系统的优化设计计算，并编写ＷＤＯＣ软件系统进行实现。分析了我国目前给水管网系统设计、运行中存在的问题，并对标准优化技术没有在实际工作中广泛应用的原因进行分析，进一步介绍了优选管径法的技术处理和实现过程，最后以算例的形式对这一技术进行应用校核。结果表明，这一技术可完全应用于给水管网系统的新建、改扩建工程当中。

铜川市某农村供水工程优化设计

铜川市某农村供水工程综合利用雷击地区原有农灌设施,在满足居民生活用水水质、水压和水量的条件下,对供水总方案、净水工艺、管网布设等进行了优化设计。优化结果表明,该工程不仅一次性投资小,运行费用低,而且抗冲击能力强,出水水质较好。

遗传算法在井下防尘供水管网优化中的应用

通过建立井下防尘管网优化数学模型,提出了用改进遗传算法求解该模型的新途径,并结合防尘管网优化详细介绍了改进遗传算法运算的各个步骤,建立了带罚函数的适应度计算公式.最后以开滦(集团)有限责任公司荆各庄矿管网优化项目为例,通过编制的改进遗传算法程序计算,得到了井下防尘供水最不利管路最优管径组合.

基于改进遗传算法的矿井防尘供水管网优化

矿井防尘供水管网是一个工程造价高、组成复杂的系统,采用传统经验方法设计管网,无法保证防尘管网设计的全局优化,为解决矿井防尘供水管网优化设计问题,满足综合防尘设备的水量、水压要求,建立了防尘管网优化设计数学模型,并应用改进遗传算法求解模型。改进遗传算法使用整数编码技术,采取精英选择和自适应策略,有效地解决了简单遗传算法全局优化速度较慢和早熟问题,最后以开滦集团钱家营矿管网系统为例,验证了改进遗传算法设计方案经济费用和水力性能优于传统经验设计方法。

给水管网优化设计的混合遗传算法

利用遗传算法全局优化和广义简约梯度法(GRG法)局部收敛速度快的特点,将两者有机结合,构造出一种混合遗传算法应用于新建环状给水管网的优化设计.同时针对遗传算法,采用了实数编码技术,基于扩大采样空间的随机采样、惩罚策略、算术交叉及动态变异技术.最后结合工程实例验证了混合算法的高效性.

基于正交枚举法的给水管网抗震加固优化研究

从系统全局出发,以管道单元动态抗震可靠度和震后给水管网各节点的动态自由水压为参数,以优化加固后的管网系统震后水压总降幅最小或系统加固总投入最小为优化目标,对加固方案进行优选,从而给出管网系统的抗震加固优化策略。根据管网系统的功能要求、震害特点,将优化变量转化为较少的离散变量,并利用正交枚举法进行简化计算,从而避免了大规模非线性规划求解的困难,为给水管网的抗震加固优化提供了实用有效的方法。

改进遗传算法用于给水管网多工况优化设计

为满足给水管网优化设计中多工况约束条件,达到全局优化的范畴,提出以给水管网年折算费用最低的多工况设计数学模型,并从适应度值标定和群体多样化两方面来改进遗传算法,应用该遗传算法求解模型.对工程算例管网进行优化求解,优化结果的对比表明,采用改进遗传算法能在满足管网运行各个工况的约束条件下,年折算费用比采用常规算法节省2.63%.

模糊线性规划在供水管网优化中的应用

供水管网优化设计时,目标函数中某些参数往往是变化的、不确定的,即这些参数具有模糊性。针对这一特点,利用模糊理论建立了管网系统优化设计的模糊线性规划数学模型,在求解模型时,可通过适当的变换,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。与普通线性规划问题相比,这一方法可使设计结果更为符合实际情况。

基于供水安全性的管网管径优化计算改进遗传算法

分析了目前给水管网遗传优化研究仅考虑管网设计方案的经济性而忽略供水安全性的不足,采用罚函数的思想对遗传算法进行了改进,使其能够完成流量分配情况下的管网优化设计。实例计算对比了改进前后的设计方案,改进后设计方案的经济性和供水安全性得到了保证。

给水管网的直接优化设计方法

根据给水管网的水力特性，提出了以管段压力及管段流量为求解变量的给水系统优化设计目标函数，并采用优化效果明显的简约梯度法进行计算，结合罚函数法提出了目标函数变换技术，直接解决了求解管径标准化的难题，经实例验证计算效率高，可靠性强。

高位泵站树状供水管网优化设计及水锤防护问题

讨论了某高位泵站树状管网优化前后,在泵的启停、阀的启闭以及消防等过渡工况中的水锤防护问题。首先基于LINGO软件对武汉市某小区供水管网进行了优化设计,然后利用PIPENET软件,分别对原方案管网在无阀防护下停泵、有阀防护以及逆止阀与空气阀联合防护下的停泵工况进行了水锤分析,发现停泵负压问题很难得到妥善解决。为此,采用优化设计结果,在同样工况下进行有、无逆止阀的停泵水锤计算,结果表明无附加防护措施的情况下,管网负压持续问题自然消失,且无明显停泵倒流,说明对于泵站相对位置较高的管网,可不设逆止阀。最后校核了优化方案在消防工况下的表现,进一步说明泵系统的经济运行与安全性问题可以协调考虑。消除水锤危害是确保供水安全性的一部分,本案例的模拟计算结果为管网供水安全性分析提供了新思路。

供水管网优化模型比较研究

以寻找工程实践中最可行的管网优化模型为目的,通过理论分析和实例计算对工程中常用的单目标线性规划模型、多目标线性规划模型和单目标非线性规划模型进行对比研究。结果表明,单目标非线性规划模型具备较强实用价值。三类模型的比较研究也为进一步改进管网优化设计方法提供了新的思路。