基于多目标GA的灌区水资源优化管理系统设计与实现

论文摘要

本论文论述了水资源优化配置国内外研究现状和发展趋势,在对多目标优化技术和遗传算法进行分析研究的基础上,针对水资源优化配置问题中指标复杂,难以有效寻求最优解的特点,把多目标遗传算法首次引入到引黄灌区的水资源优化配置中来,利用遗传算法的内在并行机制及其全局优化的特性,建立了基于多目标遗传算法的灌区多目标水资源优化配置模型,实现了对灌区多种水资源进行时空优化配置。论文设计并实现了灌区水资源优化管理系统,结合彭楼灌区的实际情况,应用所建立的灌区水资源优化配置模型及软件系统对灌区水资源进行了合理配置,实际应用结果表明该模型准确合理,软件系统运行高效正确,能够为灌区的水资源优化配置提供决策依据和技术支撑。论文取得的主要研究成果有以下3点:(1)采用多目标大系统分解协调理论、多层递阶控制原理和多目标遗传算法,进行了灌区多层次多种水资源多目标优化配置与方案实施的理论研究,并结合实际灌区进行应用。(2)将大系统分解协调理论和遗传算法相结合,建立了灌区多水源多目标优化配置模型,较好地解决了灌区水资源中多水源多种作物多目标配置模型的求解问题。针对模型给出了具体的求解思路及步骤,模型结果合理,能为灌区水资源调度提供决策参考。(3)将论文建立的灌区水资源多目标优化配置模型与方法应用于彭楼灌区的水资源合理配置与可持续利用研究中,设计并实现了灌区水资源优化管理系统,应用效果良好。本论文的研究表明,将多目标遗传算法与大系统分解协调理论相结合对灌区水资源进行优化是切实可行的,这种方法具有一定的优化效果和一定的实用价值。

论文目录

• 表目录
• 图目录
• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景和研究意义
• 1.1.1 研究背景
• 1.1.2 研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 灌溉水资源优化配置的发展趋势
• 1.4 本论文研究的主要内容及成果
• 1.5 本论文的组织结构
• 第二章 多目标优化技术及遗传算法
• 2.1 多目标优化
• 2.1.1 多目标优化的基本概念
• 2.1.2 传统的多目标优化方法
• 2.2 遗传算法
• 2.2.1 遗传算法的产生和发展
• 2.2.2 遗传算法概述
• 2.2.3 遗传算法的基本操作
• 2.2.4 标准遗传算法
• 2.3 多目标遗传算法
• 2.3.1 多目标遗传算法的产生和发展
• 2.3.2 多目标遗传算法概述
• 2.4 水资源多目标大系统优化技术
• 2.4.1 大系统分解协调原理
• 2.4.2 大系统分解协调理论特点
• 2.4.3 多级多目标递阶形式
• 第三章 基于MOGA 的灌区水资源优化配置模型
• 3.1 灌区水资源优化配置模型
• 3.1.1 概述
• 3.1.2 灌区灌溉水资源优化配置的大系统分解协调模型的建立
• 3.2 基于MOGA 的灌区水资源优化配置模型
• 3.2.1 多目标遗传算法的优化过程
• 3.2.2 模型优化求解过程
• 第四章 系统设计与实现
• 4.1 系统需求分析
• 4.1.1 需求分析概述
• 4.1.2 灌区水资源利用与管理现状
• 4.1.3 水资源优化管理系统的设计目标
• 4.2 系统框架与结构
• 4.2.1 系统体系结构图
• 4.2.2 系统数据流图
• 4.2.3 数据访问接口
• 4.3 系统模块设计
• 4.3.1 数据库系统设计
• 4.3.2 供需平衡分析系统
• 4.3.3 监测信息管理系统
• 4.3.4 水资源优化配置系统
• 4.3.5 灌溉模式优选系统
• 第五章 基于MOGA 灌区水资源优化管理系统在彭楼灌区的应用
• 5.1 灌区基本情况
• 5.1.1 灌区总体概况
• 5.1.2 灌区水资源状况
• 5.2 水资供需平衡分析模块的应用
• 5.3 监测信息模块的应用
• 5.4 灌溉模式优选模块的应用
• 5.5 灌区水资源优化配置模块的应用
• 5.6 成果分析
• 5.6.1 基于MOGA 的作物子系统优化成果分析
• 5.6.2 基于MOGA 的各子区优化成果分析
• 5.6.3 基于MOGA 的灌区水资源优化配置模型应用分析
• 5.7 对彭楼灌区水资源优化管理的建议
• 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学期间取得的学术成果