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基于基因表达式编程算法的数据驱动型平板闸门流量计算方法

作  者:
冯敏;章少辉;白美健;张宝忠
单  位:
流域水循环模拟与调控国家重点实验室
关键词:
数值模拟;平板闸门;流量;基因表达式编程
摘  要:
灌区是国家水网建设的重要内容,精准量测和控制过闸流量过程是灌区用水管理的关键。为实时获取高精度的平板闸门过流量,以物理试验为基础,首先采用仿真模型分析了不同工况下闸前闸后流线与流速分布、水深-流量变化关系,其次,以仿真模型的模拟结果作为训练集,采用基因表达式编程算法(Gene Expression Programming,GEP)构建了融合闸前/后水深与开度的闸门过流量算法,并以更多的仿真模型模拟结果作为测试集,对比分析了该算法的性能。结果表明:(1)fluent数值模拟能在不同闸门开度和流量组合下重现复杂流线和流速分布过程,且模拟的流量过程与实测结果拟合良好,但效率低下,无法满足实际闸控的实时性需求;(2)GEP算法能够保持仿真模型的精度,且能达到实时计算;(3)与存在多个率定参数的经典闸孔出流分段公式相比,无任何率定参数的GEP算法的精度更高;(4)以仿真模型的模拟结果为基准,GEP算法比BP神经网络的精度更高、泛化性更好。因此,GEP算法更适宜平板闸门过流量的计算,可为灌区用水管理提供技术支撑。

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