基于差分进化算法的水位流量关系曲线优化率定.pdfVIP

第 1期 广东水利水电 No．1 2011年 1月 GUANGDONG WATER RES0URCESAND HYDROPOWER Jan．2011 基于差分进化算法的水位流量关系曲线优化率定 段曹斌 ，黄燕荣 (1．江西省水利规划设计院，江西 南 昌 330029；2．江西抚 州市水文局 ，江西 抚州 344000) 摘 要：针对水位流量关系常规模型率定时中高水、低水无法兼顾的问题，该文采用一类保凸保单调 函数的新水位流量关 系模型 II，可以有效解决这一不足，而且易于水位流量关系曲线的自动优化率定。同时采用差分进化算法求解该模型，实 例表 明，该模型可以更好地拟合水位流量关系曲线，避免了人工率定的任意性并降低 了人工操作的复杂性。 关键词：差分进化算法；水位流量关系曲线；优化率定；自适应；智能算法 中图分类号：TV131．4 文献标识码：B 文章编号：1008一Ol12(2011)01—0015—03 水文工作中，水文资料整编是从水文资料收集到使 于群体个体间差异的进化计算方法 J，具有对初始值 用之间不可缺少的重要环节。在水文资料中，流量资料 无要求、控制参数少 、收敛快 、对各种非线形函数适应性 是水文站最重要 的资料之一 ，其整编的核心是正确地确 强、有并行运算特性、程序实现简单等优点。本文将采 定水位流量关系。目前，处理水位流量关系的传统方法 用差分进化算法求解新的水位流量关系模型 中的模型 是曼宁公式 ，该公式是基于宽浅人工渠道推导而来 的。 参数，在满足定线约束的条件下推求出合格的水位流量 因为天然河道形状复杂，因而在近似化为宽浅人工渠道 关系曲线，避免人工定线时的反复修改率定，实现了计 并用曼宁公式处理时不可避免地带来模型误差 。此外， 算机的自动求解 ，完成水位流量关系的自动优化率定。 由于直接采用曼宁公式计算比较 困难 ，因此传统算法在 1 水位流量关系的保 凸保单调 函数模型 实际计算时采取 了一些近似方法 ，而这些近似方法带来 定义分段多项式 了额外的误差。为了解决传统方法的种种缺陷，不少学 P()= ( 一 ) (J一1)! 亭 ≤ +1 (1) 者进行了新的探索，提出了一些新的思路和方法，如加 速遗传算法_2、蚁群算法 、免疫进化算法l4J、混沌算 式 中 为分段断点，c为参数 令 =2，则 法 、粒子群算法 等。当然也有的是采用了其它模 1 型取代曼宁公式处理水位流量关系 ，如零点误差消除、 P()=c，+c2。(一 )+—}c3(— ) (2) 厶 多项式拟合等。 显然，每段曲线的起点为p()=c 在使用多项式进行水位流量关系曲线拟合时，多项 要保证分段多项式 曲线在断点处连续，则 式阶次太低则拟合精度不高，而阶次高时易出现反曲现 1 c1 +1=P(+1)=cl+c2△ + _c3(△ ) 象，不符合率定要求。使用单一多项式时一般只能使得 ．