基于模拟退火算法的供水管网抗震优化设计

本文以管网造价为优化目标,管网拓扑结构为优化参数,管网节点最低可靠度为约束条件,建立了供水管网抗震拓扑优化模型。在供水管网功能可靠性分析方法的基础上,结合单元概率重要度分析方法,利用模拟退火算法提出了供水管网的抗震拓扑优化方法,并对一典型供水管网进行了拓扑优化分析。分析表明,对于管网抗震拓扑优化这样一个组合优化问题,模拟退火算法提供了一类很好的途径,以此为基础进行供水管网抗震可靠性优化设计具有很好的效果。     

A hybrid inversion method of damped least squares with simulated annealing used for Rayleigh wave dispersion curve inversion

Surface wave methods are becoming increasingly popular in many geotechnical applications and in earthquake seismology due to their noninvasive characteristics.Inverse surface wave dispersion curves are a crucial step in most surface wave methods.Many inversion methods have been applied to surface wave dispersion curve inversion,including linearized inversion and nonlinearized inversion methods.In this study,a hybrid inversion method of Damped Least Squares(DLS) with Very Fast Simulated Annealing(VFSA) is developed for multi-mode Rayleigh wave dispersion curve inversion.Both synthetic and in situ fi eld data were used to verify the validity of the proposed method.The results show that the proposed method is superior to the conventional VFSA method in aiming at global minimum,especially when parameter searching space is adjacent to real values of the parameters.The advantage of the new method is that it retains both the merits of VFSA for global search and DLS for local search.At high temperatures,the global search dominates the runs,while at a low temperatures,the local search dominates the runs.Thus,at low temperatures,the proposed method can almost directly approach the actual model.     

近岸二类水体生物光学模型参数优化

为了优化生物光学模型中的悬浮物后向散射模型系数（b^_bx）和双向反射因子（f/Q）,基于珠江口、韩江河口、徐闻珊瑚礁保护区实测数据（遥感反射率、叶绿素a质量浓度、悬浮物质量浓度、CDOM吸收系数）,采用模拟退火算法同时优化了b_bx以及f/Q（N＝43）,并开发了生物光学正演模型（N＝22）。文章优化的f/Q为0.104 9,悬浮物在参考波长531 nm处后向散射系数b_bx为0.268×[TSS]^0.295。通过输入实测的水质数据模拟出531 nm处的遥感反射率,并外推到其他波段（412、443、490、551、667 nm）。模拟得到的531 nm处遥感反射率与实测值的均方根误差RMSE＝0.000 8,N＝22,除了模拟的667 nm处遥感反射率误差较大外（RMSE＝0.003 6,N＝22）,其他波段都具有较好的精度（RMSE＜0.002 3）。结果表明,该研究区与其他研究区（如黄、东海）的bbx和f/Q不一致,这2个参数需要根据研究区的数据进行优化。验证结果说明迭代优化的b_bx以及f/Q能够适用于广东近岸河口生物光学参数模拟。     

不同物候模型对作物发育期模拟的对比分析

作物发育期预报在农业气象业务中具有重要意义。通过比较4种作物发育期模型的模拟效果,为中国东北地区作物发育期预报提供参考。基于东北地区玉米、水稻和大豆的发育期观测数据及其对应的气象资料,利用模拟退火算法估算了4个发育期模型的参数值,并对模型进行内外部验证。结果表明：在参数本地化过程中,高亮之模型和沈国权模型的效果较好,均方根误差平均分别为3.31d和3.72d。在模型验证过程中,沈国权模型的模拟效果较好,均方根误差平均为5.22d,因此,相对而言,沈国权模型对作物发育期模拟效果较好。     

波阻抗反演正则参数估计

为了解决用正则化方法能够将波阻抗反演的病态问题转为良态问题,通过统计方法合理地选择正则参数的初值,在反演过程中用极大似然（ML）方法实时进行正则参数值估计,提高反演收敛速度,改善反演结果。同时,在具体反演中将正则化方法与快速模拟退火算法相结合,充分发挥正则参数作用,可以获得全局最优解,取得了好的实际应用效果。     

单纯形--模拟退火混合算法及其在参数估计中的应用

在综合分析单纯形算法与模拟退火算法的优缺点的基础上,将单纯形算法与模拟退火算法相结合,提出了一种单纯形——模拟退火混合算法,有效地避免了原有两种算法的缺陷,提高了参数求解的质量,并用算例验证了其在参数估计中的应用。     

模拟退火算法反演水文地质参数算例研究

基于模拟退火算法(SA)这一全局优化技术,耦合地下水模拟的有限元模型,给出水文地质参数的反演方法.并用水文地质参数反演算例来验证反演模型的可用性和适用性.结果表明,用"变尺度"产生新的渗透系数反演结果明显优于"随机法",当初始温度在500～650、降温系数在0.92～O.95时,模拟退火法在正常情况获得了很好的反演结果,在考虑减少观测孔个数和观测水头值有误差的情况下,也取得了较为满意的反演结果.为了提高运算效率,可考虑与传统反演方法或其它人工智能算法相结合.     

雷云荷电模型量子反演

雷电物理学的发展和雷电防护新理论与新技术的研究需要对雷云荷电结构进行深入探索.利用地面电场观测数据对雷云荷电模型进行地球物理学反演是一个可行的研究途径.实际雷云荷电结构复杂多变,反演目标函数高度非线性,传统的反演方法往往显得无能为力,利用量子反演方法可尝试解决此问题.在总结分析近年发展比较成熟的量子遗传算法(QGA)、量子退火算法(QA)和量子粒子群算法(QPSO)的基础上,针对Amoruso和Lattarulo提出的带电圆盘雷云荷电模型建立反演模型,分别用三种改进的量子反演算法对理论模型计算结果进行了反演实验,发现QA对此模型的反演准确度最高,而QGA的全局收敛速度最快.通过用QGA对一组实际观测数据分别进行的三层、四层、五层带电圆盘模型的反演,对比分析了不同模型结构对实际反演结果的影响.     

用于弹性波方程数值模拟的有限差分系数确定方法

有限差分方法是波场数值模拟的一个重要方法,交错网格差分格式比规则网格差分格式稳定性更好,但方法本身都存在因网格化而形成的数值频散效应,这会降低波场模拟的精度与分辨率.为了缓解有限差分算子的数值频散效应,精确求解空间偏导数,本文把求解波动方程的线性化方法推广到用于求解弹性波方程交错网格有限差分系数;同时应用最大最小准则作为模拟退火(SA)优化算法求解差分系数的数值频散误差判定标准来求解有限差分系数.通过上述两种方法,分别利用均匀各向同性介质和复杂构造模型进行了数值正演模拟和数值频散分析,并与传统泰勒展开算法、最小二乘算法进行比较,验证了线性化方法和模拟退火方法都能有效压制数值频散,并比较了各个算法的特点.     

沈阳市主干供水管网系统抗震可靠性优化

供水管网是城市生命线系统中的薄弱系统,易于遭受地震破坏.通过管网拓扑优化,可以达到经济、合理的抗震设计目的.选用模拟退火算法作为系统抗震优化设计的工具,提出了一种结合单元灵敏度分析进行基于网络功能可靠性分析的抗震优化设计方法.将该方法应用于沈阳市主干供水管网的抗震可靠性优化设计中,针对三种不同的节点最低可靠度约束条件,给出了不同的优化改造方案.结果显示,采用建议的优化方法对系统进行优化改造,不但系统可靠度可以大幅度提高,而且系统造价大大降低.