[发明专利]一种基于多目标分层选择的多工况给水管网优化方法

权利要求书

1.一种基于多目标分层选择的多工况给水管网优化方法，包括：

步骤1，采集管网基本参数和确定优化计算参数；

步骤2，根据管网基本参数和优化计算参数，通过优化算法生成一组管道直径组合D₁，D₂，…D_P；

步骤3，分别对多工况进行水力计算，获得各工况节点水压；

步骤4，判断每个节点水压是否满足各工况最小允许水头，若判断为是，则进入步骤5，若判断为否，则返回步骤2；

其特征在于，所述的方法还包括如下步骤：

步骤5，分别对基于管道直径组合D₁，D₂，…D_P的目标函数进行计算，并得出各目标函数的目标值；

目标函数：F₁(D₁,D₂,…D_P)

F₂(D₁,D₂,…D_P)

...

F_m(D₁,D₂,…D_P)

约束条件：

式中，F₁、F₂……F_m为第1至m个目标函数，D_i为第i根管段的管径；P为管网中管道个数；q_i为与节点j直接连接的第i根管段的流量；Q_j为节点j的节点流量；S_K为与节点i直接连接的管段集合；N为管网中节点个数；H_Fi为管段i的上端节点水头；H_Ti为管段i的下端节点水头；h_i为管段i的压降；S为管的摩阻系数；l_i为第i管段长度；H_j,s为工况s时节点j的服务水头；为工况s时节点j的最小允许水头；q_i为第i根管段流量；q_mini为第i根管段最小设计流量；

步骤6，分别对各目标函数的目标值进行排序，根据各目标函数设定的分层优选比a_m％确定所求解总量的各层最优解集P_m；

步骤7，判断是否满足依照步骤1所选择的优化算法的退出准则，若判断为是，则进入步骤8，若判断为否，则返回步骤2；

步骤8，在满足各层最优解集P_m中，按照目标函数进行排序获得最优目标函数的一组管道直径即为最优结果。

2.如权利要求1所述的一种基于多目标分层选择的多工况给水管网优化方法，其特征在于所述的目标函数包括：管网总费用minW(D₁,D₂,…D_P)，管网熵值总和maxS(D₁,D₂,…D_P)和管网可靠度maxR(D₁,D₂,…D_P)。

3.如权利要求1所述的一种基于多目标分层选择的多工况给水管网优化方法，其特征在于所述的分层优选比a_m％的可取范围为20％-60％。

4.如权利要求1所述的一种基于多目标分层选择的多工况给水管网优化方法，其特征在于所述的步骤8具体如下：在第一层的最优解集P₁的范围中，选取满足第二层的最优解集P₂的管径组合，并以此为新的第二层的最优解集P₂；在新的第二层的最优解集P₂的范围中，选取满足第三层的最优解集P₃的管径组合，并以此为新的第三层的最优解集P₃.......以此类推，获得最终的满足F₁、F₂、F₃....F_m目标函数的最优解集P_m，并选择排序的最优作为整个项目的最优解。