基于进化理论与智能搜索的地下水优化模型及其应用
本项目归于地学领域的水文地质学科,内容涉及水文地质、工程地质、环境地质等多个学科,属于资源与环境领域涉及资源开发利用的应用类基础研究。 针对地下水系统非线性与随机性特点,项目组长期致力于“基于进化理论与智能搜索的地下水优化模型及其应用”研究:在理论方面,突破了传统基于梯度寻优或拟线性规划的地下水优化技术,通过融合多种进化算法的优点,提出多种复合智能进化算法,解决了地下水优化模型求解过程中一系列关键技术难题,发展了基于进化算法的地下水模拟优化理论。在应用方面,为提高解决实际问题的能力,及时将理论研究成果推广应用于地下水系统水量、水质和监测网设计等一系列优化工程实际,即利用建立的基于进化理论的单目标和多目标地下水模拟优化模型,来指导地下水开发利用与管理、污染防治与环境保护等多方面的工程实践,为其决策提供相应技术支撑;按国际化标准开发了基于多种进化算法的地下水模拟优化耦合模型的模块化软件,推动了我国地下水模拟优化领域的理论发展与技术创新,简化了地下水模拟优化模型的应用流程,提升了其推广和服务社会的应用能力,获得了显著的社会效益和经济效益。主要科技创新成果及其应用包括: (1)突破了复杂地下水优化模型求解的技术难题。针对传统方法不适用于复杂地下水系统尤其是地下水污染治理或其它非线性地下水优化模型求解的技术难题,系统地开展了复杂非线性地下水系统优化模型求解的科学前沿问题研究,发展和创新了地下水模拟优化理论与求解技术,并应用于地下水水量、水质和监测网设计的优化工程实践,取得了显著社会和经济效益。 (2)率先在国际上提出快速和谐搜索算法。阐明了快速和谐搜索算法的控制参数自适应选取原则,提高了算法的求解效率及其可应用性,由此构建了基于快速和谐搜索算法和概率遗传算法的多目标地下水模拟优化模型,应用于考虑含水层参数不确定条件下地下水模拟优化问题的诸多实践,实现经济、社会和环境等多方面目标的综合协调与优化。 (3)创新了地下水数值模拟技术。针对不同地下水环境问题,研究了相应的数值模拟创新技术,以揭示人类活动影响下的地下水水质演化规律及优化开采模式;创新提出了化学渗透作用下地下水模拟模型,揭示了弱透水粘土层分隔条件下的咸淡水界面运移机理,为指导含水层深井灌注及粘土岩的核废物地质处置提供了理论依据。 (4)按国际化标准开发了基于多种进化算法的地下水模拟优化模型的模块化软件,应用于地下水开采、污染治理和监测网设计等地下水模拟优化的诸多实践,实现了经济、社会和环境等方面的综合协调与优化,推动了我国地下水模拟优化领域的科技创新,提升了其推广和应用水平。 已在国内外重要期刊发表81篇,其中SCI论文30篇,他引139次;8篇代表性论文SCI他引83次。获国家发明专利授权2项,软件著作权2项。成果被江苏、江西、安徽、山东等地的国土、水利、环保、建筑等部门的十多家单位推广应用,近2年新增利润7200多万元。
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