直接搜索-模拟退火法在水污染控制系统规划中的应用

在研究新近发展起来的模拟退火算法及其各种改进算法的基础上,提出并构造了一种水污染控制规划的以记忆为基础的直接搜索 模拟退火算法(DSA),并将其应用于新疆乌鲁木齐水磨河排放口最优化处理规划中,在满足水质要求的同时,得到了更优的全局最优解。DSA具有编程简单、易实现、运算效率高、运用方便、结果稳定等优点,为水污染控制系统规划提供了一个新的方法,具有很好的应用前景。     

遗传算法在非线性地下水经济管理模型中的应用

通常采用基于梯度的数学规划方法求解地下水管理模型,如线性规划和非线性规划。但对于高度非线性、非凸的优化问题,尤其是涉及到经济或环境的地下水管理模型,传统方法难以有效地寻找全局最优解。本文介绍了一种求解非线性地下水资源管理模型的遗传算法,并以山东羊庄盆地分布参数地下水系统非线性管理模型为例,给出了用遗传算法在求解这类问题的一般步骤。结果表明该方法能快速有效地找到全局最优解。     

大型洞室群稳定性与优化的进化有限元方法研究

随着地下洞室群规模的日益扩大，迫切需要一种更新的全局优化方法以提高效率、优化结构在保证工程稳定性的同时能最大限度地减小工程造价。遗传算法的最新发现使得大型洞室群稳定性的最优建模和获得全局最优解成为可能。针对某地下洞室群工程，提出了进化有有限元方法，对工程软岩置换方案进行了优化。将有限元与遗传进化算法相结合，由遗传算法产生一组初始可行方案，以洞室开挖引起的破损区体积大小与参考值的增量比为评价指标，经过遗传变异操作，产生一组新的软岩置换方案，对每种方案进行应力分析，确定破损区大小，最终得到损坏区体积最小的方案即为最优软岩置换方案。这种方法可以优化得到全局最优解，并且搜索速度较快，较目前其它方法更易于在微机上实现。运用于实例中，得出了合理的置换方案，并提出了施工的合理化建议。     

大地电磁测深拟二维模拟退火约束反演

大地电磁测深(MT)资料解释的核心是反演问题,其反演方法可分为两大类:局部方法和全局方法。局部方法基于最小方差原理,依赖于目标函数的导数求解,因而其解依赖于初始模型,容易陷入局部极值,难以得到全局最优解。全局方法如模拟退火算法,它是近年发展起来的全局最优化算法。其主要优点是:不用求目标函数的偏导数及解大型矩阵方程组,即能找到一个全局最优解,而且易于加入约束条件,方法易于移植。目前模拟退火算法已开始用于解决非线性地球物理反演问题,但还存在计算效率低的缺陷。以快速模拟退火算法为基础,对大地电磁测深理论数据及实际资料进行快速模拟退火约束多参量的反演,效果较为理想。对H型地电断面的理论曲线反演和根据某盆地预探井实际资料对中生界厚度及基底埋深的反演作了举例说明。     

区域水污染控制系统规划辅助模型研究

在对区域水污染控制系统CAP模型进行需求分析的基础上,采用UML技术进行CAP模型的结构设计,提出了采用Geodatabase作为CAP模型的开发模式。以佛山市水污染控制系统规划为例,介绍了采用CAP模型进行辅助规划的具体步骤。实践证明,采用CAP模型辅助区域水污染控制系统规划,可以提高规划效率及数据完整性,是其便捷的CAP解决方案。     

水环境模型参数识别的一种新方法

通过在格雷码遗传算法进化过程中加入单纯形搜索算子,并利用格雷码遗传算法和单纯形法所得到的优秀个体群,作为变量新的变化范围,逐步缩小搜索空间,自动向最优解收缩,提出了水环境模型参数识别的一种新方法——格雷码混合加速遗传算法(GCHAGA),给出了实施该算法的详细步骤。对GCHAGA的收敛性和全局优化性进行了理论和实例分析,并在确定河流横向扩散系数等参数识别问题中,GCHAGA得到了精度较高的全局最优解。与格雷码遗传算法(GCGA)和常规优化方法相比,GCHAGA具有精度高、速度快和适用性强等特点,是一种既可以较大概率搜索全局最优解,又能进行局部细致搜索的较好的非线性优化方法,可广泛应用于各种水环境优化问题中。     

基于遗传算法的煤层注水渗透特征参数反演

煤层注水是防治矿井冲击地压灾害发生的最有效的方法。确定煤层渗透特征参数，是合理确定注水工艺参数、有效控制防灾效果的关键，有很强的现实意义。遗传算法是全局收敛的方法，用该算法对煤体导水、贮水等渗透特征参数反演，方法稳定可靠。以观测水分增值与计算结果的相对偏差作为最优搜索目标函数，建立GA反演适应度函数及迭代收敛准则；GA操作采用无条件保护最优个体、种群个体无死亡及每个体只有1次参与交换机会等规则。提出通过对已知参数正向问题结果(水分增值)的反演计算，验证遗传算法精度。算例结果表明，繁衍迭代至第41代时，反演参数结果与理论参数几乎完全拟合。达到最优解，精度符合工程要求。     

基于GA-PSO算法的冻土本构模型参数识别

遗传算法(GA)与粒子群算法(PSO)分别具有缺乏目标导向性和易陷入局部最优的缺点,但同时分别具有全局搜索能力强与能有效传递优势信息的优点。本文以GA计算步结合精英保留策略作为PSO计算步的优势信息,避免PSO算法陷入局部最优,以PSO计算步结合非精英优化策略作为GA计算步的导向信息,克服GA算法缺乏目标导向的问题,建立了GA-PSO新算法。其具体过程为,通过采用GA计算步对解空间进行全局搜索并对精英个体进行保留,进一步,将适应度较差的个体利用PSO计算步进行优化。基于多峰函数的验证结果表明,GA-PSO算法在解空间中具有更强的全局搜索能力,同时具有更快的收敛速度。将GA-PSO算法应用到冻土非正交弹塑性本构模型的参数识别中,通过模型的参数识别以及模型预测结果对比与验证,结果表明GA-PSO算法能够有效识别冻土非正交弹塑性本构模型的参数,提升了模型的预测效果。     

基因算法在水利电力系统优化问题中的应用综述

介绍了基因算法的基本思想和计算原理,从水资源优化规划及管理、水污染控制系统规划,水电站优化调度以及电源优化规划、输配电系统优化规划、机组最优组合、电力系统经济调度与优化运行等几方面,综述了基因算法的应用研究现状和动态,指出了存在的问题以及有待更进一步研究的方向.     

波阻抗反演中的全局寻优策略

针对常规基于模型的波阻抗反演方法严重依赖于初始模型的选择和易陷入局部最优等局限性，提出了一种新的全局寻优策略。该反演策略是在常规测井约束反演的框架中加入一定次数的遗传全局搜索机制。如果迭代过程一旦陷入局部最优解；就可以把已经形成的局部最优解作为寻优的新起点，在此基础上进行全局遗传寻优，搜索更优的反演结果。通过模型数值计算和实际资料处理，表明该反演策略具有跳出初始模型控制的优良性能和良好的实际反演效果。     

用解析有限元法嵌入地下水管理模型求最优解

为了弥补当前地下水资源优化管理模型中通用的两种构模方法的缺点,即嵌入法的代数方程组过于庞大、上机困难,和响应矩阵法不保证全局最优,提出了用解析有限元法建立整体非稳定(即带有时间变量)抽水响应矩阵作为约束条件嵌入线性规划模型.这一方法由于具备了空间上表达任一节点在任一时刻的地下水运动规律的能力,克服了上述构模的两大缺点,其推广应用将有利于提高地下水资源的优化开发和管理.     

岩石复电阻率Dias模型及其参数求取方法

Dias模型是众多描述岩石复电阻率的频散特性模型中的一种,它不但参数少,且可由这些参数导出具有特定物理意义的参数。针对Dias模型参数的求取及反演解的不确定性评价,这里提出了一种模拟退火阻尼最小二乘联合反演方法。该方法首先将参数求解空间离散化,利用模拟退火找到全局最优解区间,然后利用阻尼最小二乘法在解空间进行求解。该方法有效地克服了原来两种方法的反演速度慢、反演结果依赖于初值的缺点,并实现了对反演结果多解性的评价。研究结果表明,对于岩石复电阻率数据的处理解释,Dias模型的使用比传统的Cole模型及其变形更具有潜在的优势。     

地下水水量水质的最优控制——几何规划的应用

提出应用几何规划方法求解地下水水量水质的最优控制问题.为便于几何规划的实际应用,对于一堆稳态地下水水量水质控制问题,采用将流速因子从水质方程系数矩阵中分离处理的方法,使得浓度具有显式表示的可能,从而大大减少约束条件的数目.对于地下水水量水质控制中的负系数问题,应用A-W法处理.计算结果表明,提出的方法是可行的.     

高精度多频电法数据采集系统

开发了新一代高精度多频电法数据采集系统.该系统在硬件上采用24位A/D转换器、大规模可编程门阵列和低功耗PENTIUM-166 PC-104工控机;在软件上采用面向对象软件设计与分析、WINDOWS编程及多种程序设计语言混合编程技术;在数据处理中采用数字滤波、相关检测等信噪比增强技术,有效地压制了各种干扰;可开展电阻率法、激电法(时间域或频率域)、复电阻率法、CSAMT等多种电法勘探.     

公主岭市西部水源地地下水系统初步研究

本文以公主岭市西部水源地为例,以地下水系统的观点,对该区进行了全面的系统化、模型化和最优化,建立了地下水系统的预报模型和管理模型,推求了各系统的资源量及水位、水质分布规律,最后得出了该区地下水最佳开采量和取水工程方案。     

水环境逆边界逆动态混合控制精确算法

根据逆边界逆动态控制理论,将河流水污染动态控制问题提为逆边界逆动态混合控制问题。针对多个或单个污染源排放浓度和排放总量计算,提出了一维对流-扩散方程逆控制的精确算法。该方法与现行最优控制方法相比,其优点是充分考虑了河流沿程的稀释混合容量,并能充分考虑水质动态标准和社会经济变化等因素,可获得动态控制精确解的近似解。     

水污染物总量综合权重系数分配方法研究

区域污染物排放总量分配是水污染总量控制的重要内容,分配合理与否将直接影响总量控制工作成效。以陆域排污-水体水质响应空间单元为基础,构建了综合考虑水环境质量、排污及污染治理水平、区域经济实力等因素的总量分配指标体系,提出一套单元的水污染物总量分配综合权重系数计算方法。并将该方法应用于北京市,结果表明本方法较好地解决了目前分配方法中总量目标与水质改善需求衔接不足、分配指标体系过于单一的问题。     

蛟路江河口海域污染非线性扩散数值解法

在分析蚊路江河口海域流态和污染规律的基础上,用有限元解法对盐淡水混合河口海域的污染非线性扩散,进行数值分析计算,并对数值解的稳定性进行了分析探讨,通过计算值与实测值的比较,验证了该解法具有较好的精度。