[发明专利]一种提高雨水管网设计方案适用性的工程优化方法

摘要

本发明公开了一种提高雨水管网设计方案适用性的工程优化方法，包括以下步骤：建立雨水管网模型；确定雨水管网初始方案；根据雨水管网初始方案，应用公式为每一根管道建立概率密度函数；确定每一根管道的初始管径分布概率；建立雨水管网拓扑关系矩阵，并按照上下游关系对管道进行编号；基于初始管径分布概率，为蚁群算法产生初始种群，选取典型降雨过程曲线，建立雨水管网单目标优化算法模型，设置总迭代代数G，启动蚁群算法；在蚁群算法种群迭代更新过程中，按照管道编号顺序从上游到下游为每一根管道进行优化迭代。本发明能够确保生成的每个设计方案都满足工程要求，提高优化方法的工程适用性。

主权项

1.一种提高雨水管网设计方案适用性的工程优化方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)根据雨水管网所在地区选定其对应的暴雨强度公式及其参数，依据设计标准给定暴雨重现期P，选取典型降雨过程曲线，建立雨水管网模型；(2)根据步骤(1)确定的暴雨强度公式和暴雨重现期P，通过推理公式法计算管道设计流量Q和雨水管网中各管道的管径,以形成雨水管网初始设计方案；(3)根据步骤(2)所确定的雨水管网初始方案，应用如下公式为每一根管道建立概率密度函数式中dk为第k根管道在步骤(2)中所确定的初始管径，i为dk对应的所有可选管道按照管径从小到大顺序排列的编号，所有可选管道的总数为M，j为所有可选管道按照管径从小到大顺序排列的编号；f(dk,j)为第j编号管道在第k根管道上的产生概率，当j＝i时，f(dk,j)最大；a>0，a为规模参数；(4)根据概率密度函数确定每一根管道的初始管径分布概率(5)建立雨水管网拓扑关系矩阵，在矩阵中明确每一根管道的上下游管道索引号,并按照上下游关系对管道进行编号；(6)基于初始管径分布概率即式2，为蚁群算法产生初始种群，且在初始种群产生过程中，根据步骤(5)中编号的顺序依次产生管道初始解；若发现下游管道管径值比上游管道管径小，则应用式2重新产生该管道的初始管径，直到下游管道管径不小于其上游管道管径；(7)选取典型降雨过程曲线，建立雨水管网单目标优化算法模型，以雨水管道管径d为决策变量，以管道投资成本最低为优化目标函数，设置总迭代代数G，启动蚁群算法；(8)在蚁群算法种群迭代更新过程中，基于蚁群算法的信息素更新公式和选择概率公式以及上下游拓扑关系，按照管道编号顺序从上游到下游为每一根管道进行优化迭代；在迭代过程中，如发现下游管道管径值比上游管道管径小，则应用信息素更新公式重新产生该管道管径值，以确保下游管道管径不小于其上游管道管径，优化算法迭代到G代结束。