(54.236.58.220) 您好!臺灣時間:2021/03/04 23:19
字體大小: 字級放大   字級縮小   預設字形  
回查詢結果

詳目顯示:::

我願授權國圖
: 
twitterline
研究生:陳春木
研究生(外文):Chun-mu Chen
論文名稱:禁忌演算法應用於污水下水道系統之最佳化設計
論文名稱(外文):The Application of Tabu Search on the Optimial Design of Sewer Network System
指導教授:吳春生
學位類別:碩士
校院名稱:立德管理學院
系所名稱:資源環境研究所
學門:環境保護學門
學類:環境資源學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2006
畢業學年度:94
語文別:中文
論文頁數:88
中文關鍵詞:下水道系統禁忌演算法最佳化
外文關鍵詞:sewer systemabu searchoptimization
相關次數:
  • 被引用被引用:1
  • 點閱點閱:106
  • 評分評分:系統版面圖檔系統版面圖檔系統版面圖檔系統版面圖檔系統版面圖檔
  • 下載下載:0
  • 收藏至我的研究室書目清單書目收藏:0
摘 要

為了提高環境衛生品質,政府已開始著手計畫提升下水道的普及率,但下水道鋪設成本非常龐大,因此以成本為目標的下水道最佳化設計,才能符合台灣現況需要。
禁忌演算法(TS)已經被證實能解決各種最佳化的問題,例如配水管最佳化、地下水優選問題和推銷員旅行問題,雖然TS運用在下水道最佳化設計的研究並不多見,但利用其求解的能力來做本研究下水道最佳化的演算法。
本研究以台南市某區域的下水道建設計畫為案例。首先按照其已固定的路線和下水道系統已知的設計流量,並求出管徑尺寸和挖深之成本函數後,變化五種不同禁忌名單長度參數值,分別以鄰近解數目的20%、40%、60%、80%和Glover建議的Magic number 7,對下水道管網系統進行最佳化設計,探討各個禁忌名單長度之求解能力,經1000疊代數之TS演算搜尋後發現,以實強化策略和多樣化策略後,禁忌名單長度為鄰近解數目的80%能求得的成本最低,並以此最低成本的相對應的管徑組合和水理數據來做本研究案例的下水道設計。
Abstract

For the improvement of environmental sanitation, the government has already being undertaken sewer-construction program to promote sewer popularity. However, sewer building always cost tremendously and thus optimizing the design work of sewer network system to reach least cost seems important.
Tabu search (TS) could be used for solving different optimization problems, for example, optimization in designing water supply network system, optimal selection in groundwater resource, and determination of the shortest route in salesman's traveling problem. However, applying TS (i.e., an efficient tool in search of optimal solution) on the sewer optimization was not many and to explore in this study.
One of the sewer construction projects in Tainan city was selected as a study case. The design flow rate of the sewer system based on the existed route was calculated firstly. Then, cost functions of different pipe size and excavation depth were established. By varying five lengths of tabu list (i.e., 20%, 40%, 60% and 80% of the number of nearest solution and the Glover's Magic number 7), TS was performed (based on the trunk sewer system) to examine solution-search ability of each tabu list. After the search of 1000 iterations, the least cost was achieved with tabu list of 80% of the number of nearest solution, and results of the corresponding optimal combination of sewer size and hydraulic data could be applied in constructing sewer system.
總目錄
中文摘要…………………………………………………………………..………………i
英文摘要.…...……….……………..…………………………………..…………………ii
誌謝……………………………………………………………………………………….iii
總目錄…………………………………………………………………..…………...……iv
圖目錄……………………………………………………………...…………………..…vi
表目錄……………………………………………...………………………………...….viii

第一章 緒論……………………………………………….….……………….……….…1
1.1 研究動機…………………………………………….………...………….………1
1.2 研究目的……………………………………….……….……..………….………2
第二章 文獻探討…………………………………….…...……….……………………3
2.1 管網最佳化模式……………………………………...….….……………………3
2.2 禁忌演算法文獻探討…………………………….……….…...…………………5
第三章 研究方法………………………….……….………………………….………12
3.1 概述………………………..……………………………….……………………12
3.2 假設條件…………………….…….…………………….………………………12
3.3 水理設計準則…………………..………………………….……………………13
3.4 模式建立流程…………………..……………………….………………………13
3.5 下水道水理模式的建立………………………………..….……………………17
3.6 下水道成本目標函數與限制式之最佳化模式…………………...……………20
3.7 禁忌演算法參數設定………………..……………………………….…………23
3.8 程式演算軟體─Matlab…………..……………………….………….…………30
第四章 結果與討論……………..……………………………………………………31
4.1 實驗設計……………………..…………………………………………….……31
4.2 強化策略和多樣化策略對搜尋結果的影響……………………..…….………35
4.3 禁忌名單長度對搜尋結果的影響………………..…………………….………37
4.4 案例研究……………………..………………………………………….………37
1.主幹管(Bjb)之管線配置………………………….………………….….……39
2.Bj支幹管管線之配置…………………………………….………………..…46
3.Bja支幹管管線之配置…………………………………….…………………49
4.Bjaa支幹管管線之配置……………………………………………...………53
5.Bjba支幹管管線之配置………………………………………………...……56
6.Bjbb支幹管管線之配置…………………………………….…………..……59
7.Bjc支幹管管線之配置…………………………………….…………………62
8.Bjd支幹管管線之配置…………………………………….…………………66
9.Bjda支幹管管線之配置…………………………………….…………..……70
10.Bje支幹管管線之配置………………………………………..…….…..……73
11.Bjf支幹管管線之配置…………………………………….…………………76
4.5 結果比較……………………..………………………………………….………84
第五章 結論……………..………………………………………………………..……85
參考文獻……………..………………………………………………………….………86

圖目錄
圖2-1兩兩交換法的移步方式……………………………….………...………….………7
圖2-2插入法的移步方式………………………….…….……….……..………….………8
圖2-3禁忌演算法搜尋流程圖…………………………..……….……..………...………11
圖3-1模式最佳化流程圖………….…………………….……….……..………….…..…14
圖3-2下水道系統配置圖………….…………………….……….……..………….……..16
圖3-3污水管線未滿管水力示意圖……………………..……….……..………….……..17
圖3-4隨機產生初始管徑組合的流程圖………..……….……..………………….…..…24
圖3-5本研究禁忌演算法流程圖………………..……….……..………………….…..…29
圖4-1各種禁忌名單長度最低成本收斂比較圖……….…………………..…….………34
圖4-2主幹管(Bjb)成本收斂圖……………………..………...….……..………….……..43
圖4-3主幹管(Bjb)管線分佈剖面圖……………………..……….……..………....…..…44
圖4-4 Bj支幹管成本收斂圖……………………..……………....……..………….……..47
圖4-5 Bj支幹管管線分佈剖面圖……………………….……….……..………….…..…48
圖4-6 Bja支幹管成本收斂圖……………………..……………....……..…..………...…50
圖4-7 Bja支幹管管線分佈剖面圖……………………..……………....……..…..……...51
圖4-8 Bjaa支幹管成本收斂圖……………………..……………....……..………….…..54
圖4-9 Bjaa支幹管管線分佈剖面圖……………………..…..…………....……….……..55
圖4-10 Bjba支幹管成本收斂圖……………………..……………....…………….……..57
圖4-11 Bjba支幹管管線分佈剖面圖……………………..……………....…………...…58
圖4-12 Bjbb支幹管成本收斂圖……………………..……………......……..…………...60
圖4-13 Bjbb支幹管管線分佈剖面圖……………………..……………....……….……..61
圖4-14 Bjc支幹管成本收斂圖……………………..……………....……..…………...…63
圖4-15 Bjc支幹管管線分佈剖面圖……………………..……………....……..………...64
圖4-16 Bjd支幹管成本收斂圖……………………..……………....……..………….…..67
圖4-17 Bjd支幹管管線分佈剖面圖……………………..……………....……..………..68
圖4-18 Bjda支幹管成本收斂圖……………………..……………....……....……...……71
圖4-19 Bjda支幹管管線分佈剖面圖……………………..………..……....……..…...…72
圖4-20 Bje支幹管成本收斂圖……………………..……………....……..……….……..74
圖4-21 Bje支幹管管線分佈剖面圖……………………..……………....……..………...75
圖4-22 Bjf支幹管成本收斂圖……………………..……………....……..………….…...77
圖4-23 Bjf支幹管管線分佈剖面圖……………………..……………....……….……….78


表目錄
表3-1禁忌演算法的參數設定…………………….………….………...………….……..27
表4-1各主、支幹管禁忌名單的長度………………….…….………...…..……….…..…31
表4-2禁忌名單長度與十次搜尋十次最後收斂成本…………………………….…..…33
表4-3實驗組─實施強化策略和多樣化策略的最低成本和平均成本….……….…..…35
表4-4對照組─未實施強化策略和多樣化策略的最低成本和平均成本….…….……..35
表4-5實施強化策略和多樣化策略收斂至最低成本的疊代數……………….….……..36
表4-6主幹管(Bjb)管長、流量和地面高程表…….…….………..........…..……...………40
表4-7主幹管(Bjb)管徑、流速和覆土深之最佳化設計統計表…….……...….…...……41
表4-8 Bj支幹管管長、流量和地面高程統計表………..………..........…..……….……..46
表4-9 Bj支幹管管徑、流速和覆土深之最佳化設計統計表…….……...…..…………..46
表4-10 Bja支幹管管長、流量和地面高程統計表………..………..........…..……...……49
表4-11 Bja支幹管管徑、流速和覆土深之最佳化設計統計表…….…….......…….……49
表4-12 Bjaa支幹管管長、流量和地面高程統計表………..………..........……….……..53
表4-13 Bjaa支幹管管徑、流速和覆土深之最佳化設計統計表…….…….......…...……53
表4-14 Bjba支幹管管長、流量和地面高程統計表………..………..........…..….………56
表4-15 Bjba支幹管管徑、流速和覆土深之最佳化設計統計表…….…….....….....……56
表4-16 Bjbb支幹管管長、流量和地面高程統計表………..………..........…..….………59
表4-17 Bjbb支幹管管徑、流速和覆土深之最佳化設計統計表…….……...…..…….…59
表4-18 Bjc支幹管管長、流量和地面高程統計表………..………......…..………...……62
表4-19 Bjc支幹管管徑、流速和覆土深之最佳化設計統計表…….……...…..……...…62
表4-20 Bjd支幹管管長、流量和地面高程統計表………..………......…..…….…..……66
表4-21 Bjd支幹管管徑、流速和覆土深之最佳化設計統計表…….……...….…..…..…66
表4-22 Bjda支幹管管長、流量和地面高程統計表………..………..........………...……70
表4-23 Bjda支幹管管徑、流速和覆土深之最佳化設計統計表…….……...…..….……70
表4-24 Bje支幹管管長、流量和地面高程統計表………..………............………...……73
表4-25 Bje支幹管管徑、流速和覆土深之最佳化設計統計表…….……...…..……...…73
表4-26 Bjf支幹管管長、流量和地面高程統計表………..………..........…………..……76
表4-27 Bjf支幹管管徑、流速和覆土深之最佳化設計統計表…….……...…...……...…76
表4-28污水下水道管網系統水理數據表………...............................…………..………79
表4-29本研究與原計畫各主、支幹管成本比較一覽表………..........…………..………84
參考文獻

Dajani, J.S., Hasit, Y., 1974. Capital Cost Minimization of Drainage Networks. Jour. Env. Eng .Div. ACSE 100 (EE2), 325-337.

Holland, M.G., 1966. Computer Model of Wastewater Collection System. Water Resources Group, Harvard University, Cambriage, Mass.

Hsu, C.L. 1984. Computer Aided Design for Large Sewerage System. Thesis presented to Asian Institute of Technology, in partial fulfillment of the requirements for the degree of Master of Engineering.

Glover, F., 1986. Future Path for Integer Programming and Links to Artificial Intelligence. Computers and Operations Research 13 (5), 533-549.

Glover, F., 1989. Tabu Search Part І. Operation Research Society of America Journal on Computing 1, 190-209.

Glover, F., 1990. Tabu Search Part �D. Operation Research Society of America Journal on Computing 2, 4-32.

Glover, F., 1990. Tabu Search: A tutorial. Interfaces 20, 74-94.

Glover, F., 1993. A user's guide to tabu search. Annals of Operations Reseach. 41, 3-28.

Glover, F., Laguna, M., 1999. Tabu search. Kluwer Academic Publishers.

Gupta, A., Mehndiratta, S.L., Khanna, P., 1983. Gravity waste water collection systems optimization. Journal of the Environmental Engineering Division ASCE 109 (5), 1195-1208.

Lee, I., 2001. Artificial intelligence search methods for multi-machine two stage scheduling with due date penalty, inventory, and machining cost. Computer & Operations Research 28, 835-
852.

Liang, L.Y., Thompson, R.G.., Young, D.M., 2004. Optimising the design of sewer networks using genetic algorithms and tabu search. Engineering Construction and Architectural Management 11(2), 101-112.

Mays, L.W., Yen, B.C., 1975. Optimal Cost Design of Branched Sewer Systems. Water Resources Research 11 (1), 37-47.

Mays, L.W., Wenzel, H.G., 1976. A serial DDDP Approach for Optimal Design of Multi-level Branching Storm Sewer System. Water Resources Research 12 (5), 913-917.

Meredith, D.D., 1971. Dynamic Programming with Case Study on Planning and Design of Urbana Water Facilities. Sec. IX, Treatise on Urbana Water Systems, Colorado State University, 590-652.

Merrit, L.B., Bogan, R.H., 1973. Computer Based Optimal Design of Sewer System. Jour. Env Eng. Div. ASCE 99 (EE1), 35-53.

Zepp, P.L., Leary, A., 1969. A Computer Program for Sewer Design and Cost Estimation. Regional Planning Council, Baltimore, Md.

內政部營建署,污水下水道建設現況及政策,污水下水道規劃講習班第一、二冊,2001。

內政部營建署,台灣地區污水下水道用戶接管模式之研究,2003。

內政部營建署,污水下水道第三期建設計畫(九十二至九十七年度)修正計畫核定本,2005.

林碧亮,污水下水道最佳系統配置與最佳水力設計模式之建立,淡江大學水資源及環境工程研究所碩士論文,1990。

林睿暘,改進的平行塔布搜尋法,清華大學工業工程與工程管理研究所碩士論文,2000。

林禹豪,平行禁忌搜尋法於配水管網最佳化設計之應用,中興大學環境工程究所碩士論文,2002。

台灣省住宅及都市發展局,環境工程技術研究班講義集,1984。

劉恆昌,台灣污水下水道之推動與發展,中興工程,第八十七期,2005年4月。

何智超,遺傳演算法應用於雨水下水道最佳化設計,中華大學土木工程學系碩士論文,2001。

李顯宏,Matlab程式設計與應用技巧,2005,初版,台北市,文魁資訊股份有限公司。

邱林鑫,動態調配對下水道設計之應用,成奶j學環工研究所碩士論文,1982。

洪志銘,管網系統之最佳化設計,中興大學土木工程學系碩士論文,2000。

郭宏文,線性規劃與混合整數線性規劃對下水道設計之應用與比較,成奶j學環工研究所碩士論文,1982。

陳莉、何智超,遺傳演算法於優選雨水下水道管徑之研究,農業工程學報,第48卷第3期,2004年9月。

童慶斌、周俊安,禁忌演算法應用於決定最佳化地下水參數分區,農業工程研討會論文集,2000。

馮正民、邱裕鈞, 研究分析方法,2004,新竹市,建都文化事業股份有限公司。

黃寄萍,間斷微分動態規劃應用於雨水下水道及抽水站系統之優選設計,台灣大學土木工程研究所碩士論文,1985。

黃政賢,污水工程,2004,台北縣,高立圖書有限公司。

劉吉峰,分散搜尋法於配水管網最佳化設計之應用,中興大學環境工程研究所碩士論文,2004。

劉盈利,螞蟻演算法與禁忌搜尋法混合模式於配水管網設計最佳化之應用,中興大學環境工程研究所碩士論文,2004。

歐陽嶠暉,下水道工程學, 2001,三版,台北市,長松文化公司。
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
第一頁 上一頁 下一頁 最後一頁 top
系統版面圖檔 系統版面圖檔