混沌优化算法在水文水资源中的应用研究

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1、东北农业大学硕士学位论文混沌优化算法在水文水资源中的应用研究姓名：盖兆梅申请学位级别：硕士专业：农业水土工程指导教师：付强20090620摘要摘要自从20世纪40年代以来，人们一直在利用生物系统的灵感来解决许多实际问题，并构造和设计出许多仿生优化算法。本论文简要介绍了几种目前比较流行的仿生优化算法。混沌优化搜索方法作为一种新颖的优化技术，己引起了许多学者重视。在许多学者的努力下，提出了多种基于混沌机制的优化方法，己取得较好的优化效果。本论文在充分学习前人成果的基础上，对混沌优化算法进行了深入的研究，将其它优化算法与混沌优化算法相结

2、合，建立了一些新的模型，并将之应用于三江平原水文水资源领域。现将本论文的主要研究成果及创新点介绍如下。1、论文主要取得了以下几个方面的成果：（1）应用完全混沌优化算法对位于三江平原的挠力河干流地区水资源进行了配置，取得了较为理想的计算结果。从计算结果可以看出：各分区的工业和城乡居民生活用水，基本上都是由当地的地下水供给，生态环境用水来自区间天然径流，而农业用水则是多水源的供给，这是符合当地的实际情况和发展需要的，其结论是合理的。（2）建立了基于混沌优化算法的模糊神经网络评价模型。模糊神经网络模型具有良好的局部搜索能力，而混沌优化算

3、法的全局搜索能力很强。将二者结合，可以弥补神经网络的不足，充分发挥二者的优势。基于混沌优化算法的模糊人工神经网络评价模型与传统的模糊人工神经网络评价模型相比，具有更高的计算精度和更好的评价效果。应用该模型对三江平原六大分区地下水脆弱性进行了评价。（3）建立了基于混沌蚁群优化算法的投影寻踪分类模型。该模型用混沌蚁群优化算法代替传统的遗传算法，使投影寻踪模型的计算精度进一步得到提高。应用基于混沌蚁群优化算法的投影寻踪分类模型对虎林县月牙自然保护区不同开垦年限的土壤质量进行了综合评价，通过比较分析综合评价值的大小来评价开垦后的土壤变化趋

4、势，取得了较为令人满意的评价结果。（4）建立了基于混沌粒子群优化算法的灰色GM（1，1）模型。通过横向和纵向比较，优化效果良好，模型预测精度得到了提高。应用该模型对三江平原建三江分局创业农场地下水埋深进行了预测。预测结果表明，未来五年内，如果目前的发展模式不发生改变，地下水供需动态平衡将被进一步破坏，导致该地区地下水埋深继续下降。（5）建立了基于混沌粒子群优化算法的小波神经网络预测模型。该模型改善了人工神经网络对初始权值和阈值随机赋值以及网络容易陷入局部极小的缺点。应用该模型对富锦市井灌水稻需水量进行了模拟预测，取得了令人满意的结

5、果。为三江平原井灌水稻地区合理制定灌溉制度提供了强有力的理论依据，为水稻需水量预测提供了新的思路和方法。2、本论文的创新点：本论文首次将混沌蚁群算法、混沌粒子群算法及基于混沌优化算法的模糊神经网络评价模型应用于水文水资源领域，通过比较分析，这几种模型在水文水资源领域的应用效果良好，具有广泛的发展空间，为混沌优化理论在水文水资源领域的应用研究和发展拓展了思路。关键词混沌优化；蚁群算法；粒子群算法；模糊神经网络；小波神经网络；水文水资源；评价；预测IAbstractApplicationofChaosOptimizationAlgor

6、ithminHydrologyandWaterResourcesAbstractSincethe1940's,peoplehavebeeninuseinbiologicalsystemsinspirationtosolvemanypracticalproblemsandalotofbionicoptimizationalgorithmhavebeendesigned.Thispaperbrieflyintroduceseveralpopularbionicoptimizationalgorithminthecurrent.Asan

7、oveloptimizationtechnique,chaosoptimizationsearchmethodhasbeenattractedmuchattentiontoacademics.Intheeffortsofmanyscholars,avarietyofmechanismsbasedonchaosoptimizationmethodhasbeenputforward,andhasbeenoptimizedtoobtainbettereffects.Inthispaper,basedonfullystudingprevi

8、ousresults,chaosoptimizationalgorithmcarriedoutin-depthstudies.Combiningtheotheroptimizationalgorithmwithchaosoptimizational