计算智能在水利水电工程中的应用研究.pdf

2014年5月建材与装饰水利建设计算智能在水利水电工程中的应用研究浦仕虎（云南双寅建筑工程有限公司云南昆明650217）摘要：在水利水电工程中，计算智能有着很好的应用，主要是在水电站的运行、水污染控制系统和水文模拟参数估计等方面的应用。笔者在本文当中，首先介绍了计算智能的内涵与特点，在此基础上，从水文预测与评价、模拟优化后的水电补偿调节，以及模糊理论的优选、评价和水质管理等方面分析了该命题。关键词：计算智能；水利水电工程；神经网络；模糊理论中图分类号：TV214文献标识码：B文章编号：1673-0038（2014）21-0219-02水利水电工程，尤其是水电站，在日常的管理中，对水文情传算法（GeneticAlgorithm，GA）、进化规划（EvolutionProgram原况、水污染控制等，均要作出相应的预测，以便采取预防措施。而ming，EP），以及进化策略（EvolutionStrategy，ES）、遗传编程（Ge原计算智能在这方面发挥着重要的作用。在水利水电工程中应用neticProgramming，GP）。计算智能，对水利水电系统中各种问题的解决，有着积极的促进进化计算主要着眼点在于自然进化的各个方面，而目前，遗作用，同时可优化日常的管理系统。本文即分析计算智能在水利传算法在算法和理论结构方面相对比较完善，也被人们广泛接水电工程中的应用。受。上述技术的发展历程经过几十年，可并未引起足够的重视，主1计算智能的内涵与特点要是因为：淤当时方法不成熟；于计算机软硬件的限制。但是目前智能通常分为三个层次：淤最高层次，为生物智能（Biological其已经成为一个新的研究热点。Intelligence，BI）；于人工智能（ArtificialIntelligence，AI）；盂最低在计算智能中，计算与传统意义上的计算内涵差别很大，但层次，即计算智能（ComputationalIntelligence，CI）。在美国，1994是从传统计算的拓展，不仅包括数字和符号，还被赋予了新的含年举行了第一届计算智能大会，把模糊系统、神经网络和遗传算义。而模糊系统主要是用来描述和利用以往的经验，而神经网络法等三个各不同的领域有机结合起来。其中，计算智能包括三部是分析数据，进化计算是复杂问题的直接求解，因此稳定性和优分：淤模糊技术；于神经网络；盂进化计算。而进化计算又包括遗化性比较强。而模糊系统所具有的推理能力较强，进化计算的学3.2地级市以下应建立健全水利技术审查机构或机制同双方自觉履行合同。另外，建设管理中须树立危患意识，制定建议设立水利技术审查中心机构，落实专职审查人员；或设应急管理措施，及时组织处理和化解建设过程遇到技术或协调立专门的专家审查备选库，选择各类既有高素质、又具备一定实问题，以促进工程建设顺利完成。践经验的专业技术人才进入备选库，专门从事水利技术审查工3.6强化各级水利工程质量监督作，同时，要求技术审查提前介入，在设计过程中（特别是重大技严格按照《水利工程质量管理规定》要求，完善建设单位负术和方案问题）给予监督指导，从而提高技术审查质量，促使决责、施工单位保证、监理单位控制、政府部门监督的质量管理体策更切合实际，为日后建设管理夯好基础。系，各级政府应健全质量监督机构，落实质量监督职能，加强质3.3逐步完善水利建设中介服务、规范市场量检测，使质量管理工作始终处于层层有人抓，处处有人管的局淤建议各级政府进一步理顺和明确各职能部门的监督管理面，以确保工程质量。职责，对交叉部分形成协商沟通机制。于加强水利行业中介服务4结语从业备案管理工作，对在住建部取得资质的中介服务组织要从综上所述，水利建设建设管理项目从决策、设计、实施到竣工事水利招投标、造价咨询或监理等中介服务工作的应到市级主投产，基建程序建设方式循序渐进周期相对较长，影响工程建设管水利部门备案，并建立信息档案，同时，纳入水利建设市场主管理因素较多，在现代视野角度下要做好水利工程建设管理工体信用体系。盂加强巡视监督，规范市场，促进水利建设项目管作，就必须树立正确的建设管理观念，创新的建设管理模式，制理工作良性发展。定完善健全的工程建设规范招标投标、合同管理等管理制度，明3.4严格项目法人人员配备确相关人员的责任，提高水利工程建设相关人员的专业技能、职人员配备要与其承担的项目管理工作相适应，法定代表人、技业素养，杜绝违法行为，实现水利产业的可持续发展。术负责人和财务负责人应为专职人员，人员结构合理，不仅专业齐全，而且人员素质要高，有一定经验。同时，建立完善的工程质量、参考文献安全、进度、投资、合同、档案、信息管理等方面的规章制度。[1]曹庆业.关于水利建设管理体制改革的思考[J].科技风，2013（06）.3.5严格执行基建程序，切实抓住建设管理重点，强化[2]王志辉.基于现代视野角度下对水利工程建设管理的认识[J].科技向导，2013（06）.招投标管理、合同管理及应急风险管理[3]史庆军，蔡强，王海霖.水利工程建设现代化管理[J].科技向导，2013.水利工程建设管理从前期咨询至施工，合同管理都是重要内容，而招投标文件又是合同双方协商制定的重要依据，合同管理收稿日期：2014-5-4应从招标时介入，并积极推广使用行业招标和合同示范文本，同作者简介：赖国建（1979-），男，工程师，本科，主要从事水利工程时，制定和履行招标文件、合同审查制度，在合同执行过程中，应技术管理工作。定期检查合同执行情况，加强对合同执行情况跟踪检查，督促合·219· 水利建设建材与装饰2014年5月习、搜索能力比模糊系统要好。因此，这三种技术各有各的特点，在相对隶属度基础之上的两级模糊识别模型，应用绝对隶属度三者结合之后便会迸发出强大的生命力，在经济预算、工程优化来确定相对隶属度。因此，在一定程度上从理论上消除了确定隶和过程控制等领域应用效果良好。属度中的主观性缺陷。通过分析施工组织方案，提出了方案评价2计算智能在水利水电工程中的应用的相关指标体系，并建立完善的施工组织方案多目标模糊优选计算智能在水利水电工程中的应用时间还比较短，目前正处模型，防止综合评价的综合评价值倾向于均值的不足。于初步应用阶段，笔者在下文中，将系统分析遗传算法、神经网在水利水电工程规划中，项目的重要内容之一便是决策，经络和模糊理论等系统在水利水电工程中的应用。过方案提出、技术论证和可行性等数个阶段才能完成立项，然后才能投资、施工。因此，在一定时期内，一个地方如果计划修建几2.1遗传算法在水利水电系统中的应用座水电站，则应按照当地电网的实际情况，并综合考虑经济、社遗传算法在水库优化、水污染控制和水电站的优化运行等领会和生态效益等，确定水电站最优开发次序。域中得到应用，且应用的效果非常好、卓有成效。Robin把遗传算（2）水质管理。水电站的水质管理有两个难点，因此相应的提法用于4座水库运行之中，应用之后，与传统方法比较，发现GA出了模糊多目标规划防范，一些学者从不准确、不确定的生态信鲁棒性相当强，在复杂系统中便于应用，在未来可取代随机动态息入手，通过应用模糊专家系统来划分水质，并通过利用传统的规划，同时由于实数编码比二进制码的速度快，因此结果更为准专家系统。使曲线趋于光滑，与实际更为接近。确。而把GA用户水库能量中，为了得到实时最大水电能，其首次（3）评价。水资源开发利用程度的评价指标，在区域水资源开提出了水库管理规范。发利用程度中的应用有着很好的效果。该方法在西安水资源的可刘首文利用GA求解水污染控制中的最优排放口，通过罚函持续开发中得到了应用，为科学决策提供了依据。而结合水电站的数法把约束条件列入到目标函数之中，并进行了实例说明，结果特点，构建了一个水利水电工程可行性评价的模糊层次模型，而且表明，遗传算法游湖非线性规划方法。其它一些学者研究发现，还建立了一套科学的评价方法，从而有效克服了低价决策和主观GA中的杂交、变异功能会随着进化迭代次数增加，出现减弱，因决策的缺点，有助于评标定标工作朝着规范化的方向发展。此，进化迭代两次可发挥基因算法的功能，从而把迭代中优秀个体参数变化区间看作是基因方法被估参数的新区间，重新运行2.4杂合系统在水利水电工程中的应用该算法，时间复杂度便会大幅降低。加速基因算法在水文建模中把神经-遗传杂合系统应用于多模型参数估计，主要是用来估得到了成功的应用。计模型中每一代中个体的信用函数，在模型之下复制下一代的概率，而且把这种方法应用到废水处理厂参数估计的数值模拟中。2.2神经网络在水利水电系统的实际应用通过优化模糊规则和子集，把染色体的基因分为两类，呈现在水文分析、预测中，神经网络有着很重要的应用。通过两个阶层结构，一类是控制其他的基因，主要用于恒压泵站系统，从应用实例发现，样本的复杂性对BP网络结构的影响是显著的，而而提出了在模糊系统GB基础之上的水力发电规划、约束模糊化问题的复杂性指标可用输入、输出间的线性系数来表示，而主要探的GA调整隶属函数。讨的是收敛准则问题，如果一味追求拟合度会付出较大的代价。通过本文的分析，可得出的结论为：淤遗传算法和神经网络，BP网络属于高精度水文预测模型，有学者提出了一种新型在实际应用中取得了一定的成绩，而模糊理论应用的范围广，之的径流长期分级预报的识别模式，但是这种方法不是用来直接间的杂合系统应用依旧在初级阶段。于神经网络模型非常多，而描述径流的形成机理，而是通过组织神经网络学习历史样本，从其中的BP网络由于具有思路清晰、精度高的优点，应用最为成而有效识别蕴含在样本之中的各种影响因子之间的规律。比如功。盂水利水电系统与计算智能之间的结合点更多，可探讨和优辽宁省的一水库在实践中便利用了这一方法，证明了该方法的化CI在水利水电工程中的应用，主要是寻找适用于水系统的方有效性与可行性。如果低流量其的水流流速比较低，则自然废水法和模型。便会出现同化作用，主要包括混合、转移、冲刷等。其中，一个重要的问题便是污染问题。把神经网络用在预测低流量时期的流3结语速，可为水质管理提供一定的参考数据。在大坝安全监控之中，在水利水电工程中应用计算智能，可以说是未来的一个发展通过回归分析方法来预测坝体的位移，由于影响的因素比较多，方向。通过本文的分析可以知道，计算智能在水利水电系统中的因此，很难精确描述位移。应用，在水文预测、水污染控制等方面可以收到良好的效果。但但是由于人工神经网络方法的非线性动态处理能力相当强是同时也应看到应用中的不足之处，主要在于杂合应用尚在应大，因此不需要知道d力学参数与位移之间的关系式，可完成高用的初级阶段，无法有效发挥作用。因此，在未来寻找水利水电度的非线性影射，由于其具备较强的学习、存储和并行能力，因系统与计算智能的更多结合点，应深入研究各种杂合系统。此可实现力学参数与位移之间的非线性影射。把这种方法用于误差算法，对水轮发电机组的非线性建模，取得了良好的效果。参考文献而水质富营养化BP网络的建立，可用于水质指标的训练样[1]孙春鹏，魏文秋.模糊神经网络水质评价模型[J].武汉水利电力大学学本，在2010~2013年之间对某水库的水质监测值进行了分析、归报，2009（09）.类和评价等。而其他的一些学者提出了在Hopfield网络基础之上[2]杜庆东，赵海，徐凌宇.嵌入式水电事故预测系统中信息融合的方法[J].东北大学学报（自然科学版），2010（21）.的水电补偿调节模型，结合模拟退火技术，可综合求解算法，在[3]徐世刚，索立生.计算智能在水利水电工程中的应用研究进展[J].水利乌江梯级水电站中得到了应用，解决了补偿调节的优化问题，计水电科技，2012（02）.算的效率大幅提高。2.3模糊理论在水利水电工程中的实际应用收稿日期：2014-5-3（1）模糊优选。用两级模糊识别系统分析了抽水蓄能水电站作者简介：浦仕虎（1974-），男，助理工程师，本科，从事水利水电的优选问题，通过工程实例的计算，与模糊评判的结果一致，而工程项目建设工作。·220·