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論文中文名稱:遺傳演算法及模糊多目標法應用於水資源之規劃 [以論文名稱查詢館藏系統]
論文英文名稱:Genetic Algorithm and Fuzzy Multi-objective Programming Approach to Water Resources Management [以論文名稱查詢館藏系統]
院校名稱:臺北科技大學
學院名稱:工程學院
系所名稱:環境規劃與管理研究所
中文姓名:李宜臻
英文姓名:I-Jean Li
研究生學號:92608013
學位類別:碩士
語文別:中文
口試日期:2005-06-17
論文頁數:106
指導教授中文名:林鎮洋;陳彥璋
口試委員中文名:童慶斌
中文關鍵詞:遺傳演算法模糊多目標規劃法
英文關鍵詞:Fuzzy multi-objective programmingGenetic Algorithm
論文中文摘要:在環境中水質和水量受到許多因素的影響,如水量需求的增加、多用途的使用、水體的優養化及水處理的成本增加。近來,季節性的評估、社會和生態的改變使水庫的管理已變得更重要,應用序率和人工智慧(AI)技術,如模糊集合理論或遺傳演算法,在決策發展方面支援系統能夠提供分析所有這些複雜關聯性和不確定性的合適方法。以遺傳演算法為基礎的人工智慧可用於分類、模型選擇、預報應用和其他的優化工作;通常它為發展低成本而設計;基於適者生存,以人工系統加以模仿自然遺傳與演化機制模擬基因組合的變化,並利用每一個體不同的適存值來進行篩選,而能選擇出更好的下一代。利用模糊集合理論,可以將真實狀況所產生的不確定性融入數學模式中,克服以往確定性數學模式的缺點,而使其更具有說服力,並受到了廣泛的注意於環境管理計畫,例如:水源之供應、水污染控制、空氣污染控制和固體廢棄物管理等。Zimmermann的模糊目標規劃法基本上是一模糊多目標規劃法的特別案例,為對多目標水質和水量問題設計來找出模糊多目標妥協後的妥協點。
本研究利用遺傳演算法及模糊多目標規劃法來規劃金門太湖集水區的水資源。此模式利用三種方案:現有海水淡化廠、增設三級處理之活性碳設備及建造人工溼地來降低非點源污染、改善水質及增加水量。方案一產水成本較低,而方案二產水成本較高其總金額多了三千七百多萬元。如果不需經過高級處理(活性碳設備)即可達到陸域水體水質標準,則方案一為較佳之選擇,則可用較少成本得到好的水質、較多的水量其滿意度也相對提高。
論文英文摘要:The water quality and water quantity in the environment under the influence of many factors, such as demand increase, multiple use, the eutrophication of water body, and the cost increment of the water process. Recently, the assessment of season, the variation of society and ecosystem, which have made the management of reservoir become important. Applying stochastic and intelligence technique(AI),for example, fuzzy set theory or genetic algorithm, which can provide the analysis all of these complicate connections and the fit method of the uncertainties in the support system development. Genetic algorithm based artificial neural networks are used in several classification, model selection, forecasting applications and other optimization tasks. It has been usually developed for lower cost design. Based on survival of the fittest, the artificial system simulates natural inheritance and evolution mechanism that imitate the change of gene combination, and make use of each individual different of proper save value to carry on the sieving, and can choose the better neat generation. Making use of the fuzzy set theory can use the uncertainties of the real situation melt into the mathematic mode, which can overcome the weakness of certainties of mathematic mode, and making it has more conviction, and being subjected to the extensive attention in the environmental management. For example, water supply, water pollution control, air pollution control, and solid waste management etc.. The Zimmermann's fuzzy programming approach is one of the fuzzy multiobjective programming special cases. The aim of a fuzzy compromise programming approach to multiobjective water quality and quantity problems that want to find the compromise goal.
In this paper, we use genetic algorithm and fuzzy multi-objective programming model to plan water resources in Tai Lake watershed. In this model plans three case, such as desalination facility of sea water, activated carbon equipment, and constructed wetland to reduce nonpoint source pollution, improve water quality, and increase water quantity. The case one produces the water cost lower, and the case two produced higher and its total amount of money of the water cost have more than 37 million dollars. If it didn’t need through advanced treatment (the activated carbon equipment) and can achieve land area of water body standards, then the case one is better of the choice, so it can get good water quality and more water quantity with less cost and the satisfaction is also opposite exaltation.
論文目次:中文摘要 i
英文摘要 ii
誌謝 iv
目錄 v
表目錄 vii
圖目錄 viii
第一章 緒論 1
1.1研究動機(緣起) 1
1.2研究目的 5
1.3研究方法與架構 7
第二章 文獻回顧 11
2.1模式參數最佳化方法 11
2.1.1 線性規劃法 12
2.1.2 類神經網路法 13
2.1.3 遺傳演算法 15
2.1.3.1 簡單遺傳演算法 16
2.1.3.2 微基因遺傳演算法 16
2.1.4 多目標規劃法 20
2.1.5 模糊多目標規劃法 22
第三章 研究方法 24
3.1遺傳演算法與模糊多目標規劃之發展 24
3.2遺傳演算法 24
3.2.1 遺傳演算法之基本概念與理念分析 25
3.2.2 遺傳演算法之基本學理分析 28
3.2.3 遺傳演算法之演算架構 31
3.2.4 遺傳演算法於求解最佳化模式上之應用 41
3.3模糊多目標規劃理論 42
3.3.1 基本理論介紹 42
3.3.2 模糊多目標規劃模式之求解 43
第四章 研究區域集水區管理特徵與發展 47
4.1太湖集水區介紹 47
4.1.1 水文 47
4.1.2 地文 47
4.1.3 社會人文 48
4.1.4 氣候 49
4.2相關文獻 49
4.3金門集水區管理之特徵 50
4.3.1 集水區管理的多目標特徵 52
4.3.2 集水區管理的不確定性 53
4.3.3 集水區土地利用型態與污染負荷之推估 55
4.4集水區管理之發展 59
第五章 太湖集水區水資源系統分析與最佳化模式之建立與發展 60
5.1太湖水質模擬之基本假設與理論建立 60
5.1.1水質模擬之基本假設 60
5.2太湖水資源系統分析 61
5.2.1 太湖水資源需求分析 63
5.2.2 太湖水資源成本函數/效益分析 64
5.3最佳化模式說明 64
5.3.1 目標函數 65
5.3.2 限制式 66
5.3.3 太湖水資源系統規劃最佳化模式整理 70
5.4結果與討論 83
第六章 結論與建議 84
6.1結論 84
6.2建議 85
參考文獻 86
附錄
A 方案一之GA程式內容 92
B 方案二之GA程式內容 98
C 方案三之GA程式內容 104
論文參考文獻:參考文獻

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