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研究生:蘇東青
研究生(外文):Tung-Chung Su
論文名稱:污水下水道破損管線置換之材質優選模式
論文名稱(外文):Optimization Model for Determining Materials of Damage Sewer Systems
指導教授:楊明德楊明德引用關係
指導教授(外文):Ming-Der Yang
學位類別:碩士
校院名稱:國立中興大學
系所名稱:土木工程學系
學門:工程學門
學類:土木工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:104
中文關鍵詞:污水下水道基因演算法權衡模式地理資訊系統
外文關鍵詞:sewer systemsGenetic Algorithmstrade_off modelGeographic Information Systems
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由於都市人口的增加以及工商業的發展,家庭用水、工業用水、商業用水等各項需求也隨之提高。然而在使用的過程中,水會受到不同程度的污染,這些受污染的水則需透過污水下水道收集,並經過污水處理廠的處理後,才能排入河川中。近年來台灣地區發現到,老舊的污水管線因年久未修,產生裂縫及破損而發生滲漏之現象,嚴重甚至污染到民生用水,造成自來水源的污染,所以水資源管理已逐漸成為大家所關心的課題。
有鑒於以往污水管線大都採價格較為便宜之鋼筋混凝土管(RCP)作設計,其易發生龜裂及樹根入侵等現象造成破碎之缺點,使用年限亦不高。本研究以高雄市第15期市地重劃區之管網為研究對象,在經由電視攝影機(CCTV)檢視後,將破損管段以鋼筋混凝土管(RCP)、瓷化黏土管(VCP)、塑鋼管(ABS)及離心鑄造玻璃纖維管(GRP)等四類管材作置換組合,求解管網系統成本效用最佳化之問題。若要求得最佳資源組合情況只能以窮舉的方式,分別計算每種組合情況的維修成本及年限指標,再從中挑選出一組最佳資源組合,此種作法反而失去電腦模擬「省時」的優點。故利用基因演算法(GA)尋求管網系統破損管段最佳之成本效益權衡模式,在設定族群數300或500、演算世代數400、交配率0.5及突變率0.15的情況下,即可有效率且精確地求得最佳解。並結合地理資訊系統(GIS)於下水道管線圖形與屬性作分析及展示,輔助管線維修單位於有限的維修經費下,達成破損管段置換之材質優選決策。
Due to an increase of the population and industry development, the need of water in all respects is increasing. In process of using water will be polluted; however, it is collected by the sewer systems and drained into rivers after dealing with effluents. The old sewer systems are discovered recently not to be rehabilitated yet in Taiwan, so the chaps and cracks make the phenomenon of leak. The phenomenon could be serious to pollute water for civil; therefore, the government have attached water resources management gradually.
Traditionally, Reinforced Concrete Pipe(RCP) is designed for the. The character of material not only is easy to be invaded to make cracks but it’s life-span also is short. For finding out how to change processes of rehabilitation or choosing which material combination would improve the sewer systems’ performance in Kaoshiung, simulation run all possible alternatives of material combination.Therefore, simulation is not considered as an optimization technique. Since Holland proposed Genetic Algorithms(GAs) in 1975, GAs has been widely used for solving optimization problems in different research areas and gaining good performance. This research presents Decision Supporting System(DSS) used in rehabilitation of sewer system that applies GAs as a pre-processor for filtering the material combination that has good influence on system performance. Then, simulation can be treated as an optimization technique for selecting good material combinations to improve the performance of sewer system. Finally, analysis the results of simulation and show the layouts of the sewer system on Geographic Information Systems(GIS).Help the managers under a limited budget to make the best decision.
目 錄
摘 要 I
ABSTRACT II
致 謝 III
目 錄 IV
表 目 錄 VI
圖 目 錄 VII
第一章 緒論 1
1-1 前言 1
1-2 研究背景與動機 2
1-2-1 研究背景 2
1-2-2 研究動機 3
1-3 研究目的 3
1-4 研究方法 4
1-5 章節結構 7
第二章 文獻回顧 9
2-1 下水道維修管理模式之發展 9
2-1-1 下水道管線的檢查技術 9
2-1-2 下水道的缺失與評估 10
2-1-3 下水道之管線材質 16
2-1-4 下水道管線維修技術 19
2-2 基因演算法之應用 23
2-2-1 排程規劃之應用 23
2-2-2 水資源管理之應用 24
2-3 地理資訊系統之應用 28
2-3-1 都市規劃之應用 29
2-3-2 管線管理之應用 29
2-3-3 運輸規劃之應用 30
2-3-4 成本分析之應用 30
第三章 基因演算法求解下水道維修成本效益權衡問題 34
3-1 下水道保養檢查作業及管理修繕準則 34
3-2 目標函數之建立 35
3-2-1 管網年限指標最大化 35
3-2-2 破損管線置換成本最小化 37
3-2-3 多目標規劃 40
3-3 基因演算法 41
3-3-1 簡介 41
3-3-2 基因演算法則 42
第四章 模式應用說明及分析 53
4-1 解析模式介紹 53
4-2 實例應用 55
4-2-1 研究區域介紹 55
4-2-2 分析與討論 56
4-3 模式驗證 60
4-4 基因運算元參數之敏感度分析 62
4-4-1 初始族群數 62
4-4-2 演化世代數 64
4-4-3 交配機率 66
4-4-4 小結 66
第五章 地理資訊系統之分析與展示 68
5-1 研究地區之特性 68
5-2 污水下水道管線地理資訊系統之建置 69
5-2-1 相關資料的收集與取得 69
5-2-2 屬性資料建置格式 70
5-3 演算結果於地理資訊系統之分析與展示 75
5-3-1 結果展示 75
5-3-2 結果分析 78
第六章 結論與建議 80
6-1 結論 80
6-2 建議與未來研究方向 81
參考文獻 83
附錄 A 88
附錄 B 90
附錄 C 92
附錄 D 96
附錄 E 98
附錄 F 103
中文部份
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英文部分
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QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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