基于不确定性理论与方法的城市污水处理厂优化决策研究
基于不确定性理论与方法的城市污水处理厂优化决策研究【摘要】:城市污水处理厂的规划、设计和运行是涉及到多变量的、受多种不确定性影响的一系列决策过程。传统的优化决策理论与方法不能有效地
【学位授予单位】:湖南大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:X703
【目录】:
- 摘要5-7
- Abstract7-14
- 第1章 绪 论14-24
- 1.1 我国城市污水处理现状14-16
- 1.2 城市污水处理厂设计和运行中存在的主要问题16-20
- 1.2.1 规划滞后,城市污水处理设施的选址不合理16
- 1.2.2 盲目跟风,污水处理工艺的选择不合理16-17
- 1.2.3 设计保守,规模偏大造成设施能力部分闲置17-18
- 1.2.4 设计落后,传统方法不能获得满意的设计效果18-19
- 1.2.5 管理不规范,实际运行不能达到预期的效果19-20
- 1.3 本研究课题的提出20-22
- 1.4 本课题的研究内容与结构安排22-24
- 第2章 城市污水处理厂优化决策中的不确定性24-37
- 2.1 不确定性的影响因素及分类24-26
- 2.2 城市污水处理厂优化决策中的不确定性26-30
- 2.2.1 自然界固有的不确定性26-27
- 2.2.2 人类活动引起的不确定性27
- 2.2.3 决策过程中的不确定性27-30
- 2.3 不确定性理论与方法30-33
- 2.3.1 随机数学方法30
- 2.3.2 模糊数学方法30-31
- 2.3.3 灰色系统理论31
- 2.3.4 集对分析方法31
- 2.3.5 未确知数学方法31
- 2.3.6 粗糙集理论31-32
- 2.3.7 各种不确定性方法的耦合32
- 2.3.8 人工智能方法32-33
- 2.3.9 混沌理论33
- 2.4 城市污水处理厂不确定性优化决策研究进展33-35
- 2.4.1 污水处理费用模型研究33-34
- 2.4.2 城市污水处理工艺方案的优选34
- 2.4.3 城市污水处理厂数学模型的不确定性分析34-35
- 2.4.4 城市污水处理厂不确定性优化设计模型的建立与求解35
- 2.4.5 城市污水处理厂进水量的短时预测35
- 2.5 本章小结35-37
- 第3章 基于模糊线性回归及BP 神经网络的污水处理费用模型研究37-63
- 3.1 费用模型的概念及应用38
- 3.2 污水处理费用模型的特征及影响因素38-39
- 3.3 国内外污水处理费用函数的研究情况39-44
- 3.3.1 费用函数的研究方法39-40
- 3.3.2 国内外费用模型研究成果40-44
- 3.4 模糊线性回归分析和BP 神经网络44-51
- 3.4.1 模糊线性回归分析44-46
- 3.4.2 BP 神经网络学习算法46-47
- 3.4.3 BP 神经网络建模的基本步骤47-51
- 3.5 基于模糊线性回归分析及BP 神经网络的污水处理厂费用模型——以台湾地区为例51-62
- 3.5.1 样本数据51-53
- 3.5.2 实例研究53-62
- 3.6 本章小结62-63
- 第4章 城市污水处理工艺方案优化决策研究63-86
- 4.1 城市污水处理工艺方案选择的原则63-64
- 4.1.1 技术合理64
- 4.1.2 经济节能64
- 4.1.3 易于管理64
- 4.2 城市污水处理工艺方案优化决策的指标体系64-66
- 4.2.1 经济指标65
- 4.2.2 技术指标65-66
- 4.2.3 管理指标66
- 4.2.4 资源占有及环境指标66
- 4.3 城市污水处理工艺方案优化决策的特点66-67
- 4.3.1 多目标性与目标的相互矛盾性66-67
- 4.3.2 多层次和多指标67
- 4.3.3 定性指标与定量指标相结合67
- 4.3.4 评价指标的相互交错性67
- 4.3.5 不确定性67
- 4.4 城市污水处理工艺方案优化的原理和方法67-73
- 4.4.1 工艺方案优化的原理67-68
- 4.4.2 工艺方案优化的方法68-73
- 4.5 城市污水处理工艺方案的优化模型73-84
- 4.5.1 数据的定量化与标准化处理73-74
- 4.5.2 指标权重的确定74-77
- 4.5.3 多层次的模糊灰色耦合优化决策模型77-81
- 4.5.4 基于集对分析的多属性优化决策模型81-84
- 4.6 本章小结84-86
- 第5章 活性污泥系统优化设计对不确定性参数的灵敏度研究86-102
- 5.1 活性污泥工艺的设计计算方法86-89
- 5.1.1 污泥负荷法87-88
- 5.1.2 数学模型法88
- 5.1.3 泥龄法88-89
- 5.2 活性污泥系统的泥龄法设计数学模式89-93
- 5.2.1 曝气池90-91
- 5.2.2 二沉池91-92
- 5.2.3 费用函数92-93
- 5.3 活性污泥系统优化设计对不确定性参数的灵敏度研究93-101
- 5.3.1 参数不确定性分析93-95
- 5.3.2 活性污泥系统的优化设计与灵敏度分析95-101
- 5.4 本章小结101-102
- 第6章 城市污水处理厂优化设计模型及遗传算法在区间数优化设计模型中的应用研究102-130
- 6.1 城市污水处理厂优化设计模型的发展103-106
- 6.1.1 国外研究现状103-104
- 6.1.2 国内研究现状104-106
- 6.2 几个代表性的典型优化模型106-113
- 6.2.1 Chia 等(1969)建立的动态优化设计模型106-107
- 6.2.2 Paul 等(1970)建立的污水处理厂模型107-108
- 6.2.3 Tyteca 等(1981)建立的非线性规划模型108-109
- 6.2.4 Uber 等(1991)建立的鲁棒优化设计模型109-111
- 6.2.5 林玉鹏等(2000)建立的区间数优化设计模型111-113
- 6.3 改进的遗传算法在区间数优化设计模型中的应用研究113-126
- 6.3.1 城市污水处理厂的区间数优化设计模型113-122
- 6.3.2 模型求解122-124
- 6.3.3 改进的遗传算法求解区间数优化设计模型124-126
- 6.4 实例应用126-129
- 6.5 本章小结129-130
- 第7章 城市污水量的混沌特性及短期预测模型130-146
- 7.1 污水处理厂水量预测研究方法130-133
- 7.1.1 传统预测方法131-132
- 7.1.2 不确定性预测方法132-133
- 7.1.3 混沌理论的发展及其在短期负荷预测中的应用133
- 7.2 城市污水量时间序列的混沌特性分析133-140
- 7.2.1 混沌的概念134
- 7.2.2 相空间重构理论与方法134-137
- 7.2.3 混沌时间序列的确定性检验137-139
- 7.2.4 城市污水量时间序列的混沌特性分析139-140
- 7.3 城市污水量短时预测的混沌神经网络模型140-141
- 7.4 实例应用141-145
- 7.4.1 基本资料141-142
- 7.4.2 污水水量时间序列的相空间重构142-143
- 7.4.3 污水水量时间序列最大Lyapunov 指数的计算143-144
- 7.4.4 神经网络的训练与预测144-145
- 7.5 本章小结145-146
- 结论146-149
- 1. 关于城市污水处理厂优化决策中的不确定性146
- 2. 关于城市污水处理厂费用模型的研究146
- 3. 关于城市污水处理厂工艺方案的优选146-147
- 4. 关于活性污泥系统优化设计对不确定性参数的灵敏度研究147
- 5. 关于城市污水处理厂区间数优化设计模型的高效求解147-148
- 6. 关于城市污水处理厂进水水量短时预测的混沌神经网络模型148-149
- 参考文献149-163
- 附录A 攻读博士学位期间发表的论文目录163-166
- 附录B 攻读学位期间参与编写的著作目录166-167
- 附录C 攻读学位期间参与的研究课题167-168
- 致谢168
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