基于遗传算法的地下水人工回灌系统优化

第13卷第1期2015年2月南水北调与水利科技South2to2NorthWaterTransfersandWaterScience&TechnologyVol.13No.1Feb.2015水文地质与工程地质收稿日期:2014203211修回日期:2014211220网络出版时间:网络出版地址:基金项目:国土资源部公益性行业科研专项经费资助(20121107924);国家重点研究基础发展计划/9730项目(2010CB428804)作者简介:郝奇琛(19862)男,山东滕州人,博士生,主要从事水文地质和地下水管理研究。E2mail:haoqichen1986@163.com。通讯作者:邵景力(19592),男,山东滕州人,教授,博士,主要从事水文地质教学和科研工作。E2mail:jshao@cugb.edu.cnDOI:10.13476/j.cnki.nsbdqk.2015.01.016基于遗传算法的地下水人工回灌系统优化)以北京永定河冲洪积扇为例郝奇琛1,邵景力1,李宇2,谢振华2,崔亚莉1(1.中国地质大学,北京100083;2.北京市水文地质工程地质大队,北京100195)摘要:地下水人工回灌是增加含水层补给资源量的有效方法之一。为评价地下水人工回灌系统的最大回灌效率。以地下水长期超采的北京永定河冲洪积扇为例,建立了地下水人工回灌系统优化模型。为预测地下水对回灌方案的响应,优化模型中嵌入了地下水流模型,模拟预测的结果返回到优化模型中作为约束条件,优化过程最终由遗传算法(GA)求解。GA的选择方法为轮盘赌选择法,并使用罚函数法解决了优化模型的限制条件问题。求解结果显示,优化后的地下水人工回灌系统将更有效的增加含水层的储存资源量,在地下水限高水位约束下,两种方案回灌至含水层的水量将从127.42@106m3和243.48@106m3分别增加到140.46@106m3和275.55@106m3,回灌结束后水位最大升幅为26m。说明开发的优化模型可以高效求得最优回灌方案。关键词:优化模型;遗传算法;地下水人工补给;回灌速率;地下水流模型中图分类号:P641.25文献标志码:A文章编号:167221683(2015)0120067205Optimizationofartificialrechargeofgroundwatersystembasedonparallelgeneticalgorithm-acasestudyinthealluvialfanofYongdingRiverinBeijingHAOQi2chen1,SHAOJing2li1,LIYu2,XIEZhen2hua2CUIYa2li1(1.ChinaUniversityofGeosciences,Beijing100083,China;2.BeijingInstituteofHydrogeologyandEngineeringGeology,Beijing100195,China)Abstract:Artificialrechargeisoneofthemostefficientapproachestoincreasetheaquifergroundwaterstorage.Inordertoeval2uatethemaximumrechargerateoftheartificialrechargesystemtogroundwater,anoptimizationmodelofartificialrechargesystemwasdevelopedforthealluvialfanintheYongdingriverofBeijing,wheregroundwaterisoftenoverextracted.Mean2while,agroundwaterflowmodelwasintegratedintotheoptimizationmodeltopredicttheresponseofgroundwatertotheartifi2cialscheme.Thegroundwatermodelresultswereusedastheconstraintconditionsintheoptimizationmodel,whichwassolvedbythegeneticalgorithm(GA).RoulettewheelselectionwasusedforGA,andpenaltyfunctionmethodwasusedtosolvetheconstraintsoftheoptimizationproblem.Theoptimalresultsindicatedthattheoptimalartificialrechargesystemcanincreaseth