加速混合遗传算法及其在暴雨强度公式参数优化中的 - 湖南科技大学.pdf

第２７卷 第４期 湖南科技大学学报（自然科学版） Ｖｏｌ．２７Ｎｏ．４ 　　 　 ２０１２年　 １２月 ＪｏｕｒｎａｌｏｆＨｕｎａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ） Ｄｅｃ．　２０１２ 加速混合遗传算法及其在暴雨强度 ① 公式参数优化中的应用 任伯帜，吴学莉，周义，周红涛，张学 （湖南科技大学 土木工程学院，湖南 湘潭４１１２０１） 摘　要：根据重现期Ｐ～降雨历时ｔ～暴雨强度ｉ的关系表，推求暴雨强度公式参数，是一个已知关系式的非线性模型参 数优化求解问题．在理论分析及前人研究的基础上，把求解无约束最优化问题的变尺度ＤＦＰ算法嵌入到改进浮点编码遗传算 法中，得到一种基于变尺度ＤＦＰ算法和改进浮点编码遗传算法的加速混合遗传算法．该方法兼顾了改进浮点编码遗传算法和 ＤＦＰ算法的优点，既有较快速的收敛速度，又能求得最优化问题全局精确解．经求解暴雨强度公式参数的实例表明，该法是有 效的和可行的，且求解结果优于其它方法． 关键词：城市排水；暴雨强度公式；混合遗传算法；参数优化 中图分类号：ＴＵ９９１　　　文献标识码：Ａ　　　文章编号：１６７２－９１０２（２０１２）０４－００９８－０４ 　　暴雨强度公式是市政基础设施的设计与管理中 传统方法进行了改进，在求解的快速与简洁性、通用 计算工程设计流量、以及环境污染控制中计算地面 与灵活性、精度等方面有所提高，但求解过程的自适 径流量的最基础公式，公式的正确性直接关系到市 应与稳定性、全局最优与精确度等方面还存在不足， 政基础设施建设和径流污染控制的科学性［７］．我国 有待改进．基于以上问题，针对遗传算法（Ｇｅｎｅｔｉｃ ［８－９］ 《室外排水设计规范》指出，城市排水设计中暴雨强 Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ，简称 ＧＡ） 在实际应用中存在的不 ［１］ 度应按以下模型计算 ： 足，对ＧＡ进行改进，并把求解无约束最优化问题的 Ａ（１＋ｃｌｇＰ） 变尺度算法（简称ＤＦＰ算法）嵌入到改进遗传算法 ｉ＝ １ ｎ ． （１） （ｔ＋ｂ） 中，构建一种基于ＤＦＰ算法和改进遗传算法的加速 式（１）为已知关系式的暴雨强度公式，式中：ｉ为设 混合遗传算法，并进行暴雨强度公式参数优化．经对 计暴雨强度，ｍｍ／ｍｉｎ；ｔ为降雨历时，ｍｉｎ；Ｐ为设计 比计算表明，本文所得方法不仅显著提高了遗传算 重现期，ａ；Ａ，ｂ，ｃ，ｎ为模型参数． 法收敛到最优解的概率，还可全局最优求解暴雨强 １ 式（１）为一非线性表达，求解式（１）中Ａ，ｂ，ｃ， 度公式参数，且具有快速与简洁性、通用性和稳定性 １ ｎ参数，传统的方法有：图解法、最小二乘法、或两者 特点． ［１］