1、建立引言香溪河库湾的营养盐和叶绿素主要由实验法测得，不能动态的反映库湾的水质状况，经课题组长期研究，选用立面二维水流水质模型对香溪河库湾水质状况进行模拟，弥补实验法的不足，更好的反映库湾的水质状况，为三峡水库支流库湾今后的水体治理与保护提供决策依据。模型介绍模型于年由和开发，年由美国陆军工程兵团增加水质模块形成的版本。目前已升级到版本，版本的每次升级，都在原有基础上添加新的计算模块，并且细化模型参数，与旧版本相比，用户可以自由的选取控制参数的类型和数值。模型已被广泛应用于美国韩国伊朗加拿大巴西中国等国家水库的水质模拟。模型的控制方程是流体力学三大基本控制方程的特殊简化和。

2、合个体适应值竞争来获得新代种群。差分演化算法最新颖的特征是它的变异操作，当选定个个体后，算法通过在该个体上加上两个个体的带权的差来完成变异。在算法迭代的初期，因为种群中个体的差较大，从而这样的变异操作会使算法本身具有较强的全局搜索能力，而到迭代的后期，当趋于收敛的时候，种群中个体的差较小了，这也使得算法具有较强的局部搜索能力。这种新颖的变异操作也使得该算法在求解函数优化等问题上有着其它同类方法不可比拟的优点。主要优点可以总结为以下三点待定参数少不易陷入局部最优收敛速度快。经过十年的研究，差分演化算法得到了较大的发展。从算法设计上看，些改进的差分演化算法己经被成功的设计出。

3、水华情势设置不同工况，模拟不同类型分层异重流背景下香溪河库湾叶绿素分布规万方数据三峡大学全日制专业学位硕士学位论文律，探明分层异重流背景下库湾的水华情势。技术路线本论文的技术路线见图。图技术路线基于的香溪河库湾模型参数敏感性分析参数率定是否满足精度否是模型验证水动力模型水质模型库湾营养盐分层异重流叶绿素流量气象资料水温营养盐叶绿素不同干支流温差对香溪河库湾营养盐输移规律及通量的影响分层异重流对香溪河库湾营养盐输移规律及通量的影响不同水位调度方式上游来流量对香溪河库湾叶绿素的影响分层异重流对香溪河库湾叶绿素的影响万方数据三峡大学全日制专业学位硕士学位论文香溪河库湾水质模型。

4、关键词分层异重流营养盐叶绿素差分演化算法数值模拟万方数据三峡大学全日制专业学位硕士学位论文,水库蓄水对于控制支流库湾水华具有非常重要的作用三峡水库泄水，对于支流库湾水华具有定的抑制作用，但不能有效控制支流库湾水华。关键词分层异重流营养盐叶绿素差分演化算法数值模拟万方数据三峡大学全日制专业学位硕士学位论文万方数据三峡大学全日制专业学位硕士学位论文人口输移算法等。其中，差分演化算法在首届演化计算竞赛中表现突出。差分演化算法是在年由和提出来的种演化算法，主要目的是用差分演化算法来求解连续全局优化问题。其基本思想是在于应用当前种群个体的差来重组得到中间种群，然后应用直接的父子混。

5、不强收敛速度不够快等方面的不足。上述对差分演化算法搜索性能的思考和通过数值试验看到的差分演化算法的不足，说明差分演化算法的基础应用性研究还有待加强。课题的提出及本文研究工作研究内容香溪河库湾水质模型构建包括模型介绍计算域建模网格划分确立模型的边界条件和初始条件水力学和水化学边界条件模型初始条件模型参数的确定模型输出结果总氮总磷硝氮正磷酸盐叶绿素等模型的率定与验证差分演化算法，营养盐和叶绿素的验证。分层异重流背景下香溪河库湾营养盐输移规律及通量设置不同工况，模拟不同类型分层异重流背景下香溪河库湾营养盐分布，分析库湾营养盐输移规律并计算营养盐通量。分层异重流背景下香溪河库湾。

6、处理，模型假设液体为不可压缩液体，且满足布辛涅斯克近似，即在密度不大的浮力流问题中，只在重力项中考虑液体密度的变化，控制方程的其他项中不考虑浮力作用。模型对速度项的时间和空间进行平均，将般坐标系调整为角度为的修正坐标系，并对控制方程进行简化。由于天然河道的纵向尺度般远大于垂向尺度，使得天然河道的纵向流速大于垂向流速，因此将方向的动量方程简化为水压力方程将方向的连续方程进行横向平均简化对于方向方程中的不稳定加速度对流加速度项剪应力项等进行简化，最终得到模型的基本计算方程，模型的基本计算方程如下连续方程式中为向流速为向流速为侧向单位体积净入库流量为水面宽，。动量。

7、来，这些改进的算法般是从算法的鲁万方数据三峡大学全日制专业学位硕士学位论文棒性算法的收敛速度算法的局部搜索能力算法的全局搜索能力等几个方面或者个方面对基本的差分演化算法进行改进从应用上看，该算法己经在多峰函数优化数据滤波神经网络学习多目标优化等十九个大方向上得到了较好的仿真结果。差分演化算法也正在引起越来越多的学者的重视。十年的时间，差分演化算法已经在十九个大的方向上得到了较好的仿真结果，这足以见得差分演化算法在演化界所受到的重视程度。但是在研究差分演化算法的学者中，大多数学者都专注于差分演化算法在方面的应用研究，而从事算法收敛性理论研究和基础应用性研究的学者却很少。在。

8、九冲河古夫河高岚河条主要支流。香溪河流经区域属温润亚热带大陆性季风气候，其主要特点是四季分明，雨量丰沛，小气候十分明显。海拔较低的地区夏季炎热，据历史记载最高温度达，冬季温暖，且夏季较长冬季较短，全年无霜期为天海拔较高的地区气候温暖，降雨较多，全年无霜期为天高山地区冬季较长夏季较短，冬万方数据分类号密级公开全日制工程硕士学位论文分层异重流背景下香溪河库湾水质模型的建立与应用学位申请人朱冠霖学科专业水利工程指导教师刘德富教授纪道斌副教授二四年五月万方数据,万方数据三峡大学全日制专业学位硕士学位论文三峡大学学位论文独立完成与诚信声明本人郑重声明所呈交的学位论文，是本人在导师。

9、应用差分演化算法进行函数优化的实验中，发现在迭代收敛的种群序列中，随着迭代次数的增加，种群的线性性也随之增强，即迭代后期的种群围绕函数的最优解呈线性分布。可想而知若迭代后期的种群围绕函数的最优解呈多维正态分布以最优解作为正态分布的期望将更有利于种群的搜索。另外，数值试验又表明对具有多个全局最优点的函数如函数，在，上有个局部最小值点，其中有个全局最小值，差分演化算法无法成功地次性求出函数的所有最优值点。这表明差分演化算法的搜索能力有待加强，或者是保持解群的多样性的能力有待加强。再比如，差分演化算法在有约束优化领域的应用，最近有相关文献给出了较好的结果，但同时也表现出稳健性。

10、�为热传导𝐻𝑠𝑟为太阳短波辐射反射量𝐻𝑎𝑟为太阳长波辐射反射量𝐻𝑏𝑟为水表面反射量，。组分输移方程式中为侧向平均条件下热量浓度为向流速为向流速为水面宽为温度纵向扩散系数为温度垂向扩散系数为单元控制体侧向热量出入流的速率为侧向平均的热量源汇项，。计算区域概况与计算网格计算区域概况香溪河是三峡库区坝首第大支流，发源于湖北神农架林区，流经神农架林区的木鱼红花和兴山县的湘坪南阳高阳峡口，于秭归县香溪镇注入长江，全流域跨东经，北纬之间，见图。其干流长度，流域面积，天然落差达，拥有。

11、的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明，本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。学位论文作者签名日期万方数据三峡大学全日制专业学位硕士学位论文内容摘要三峡水库蓄水后，香溪河库湾每年暴发不同情势的水华现象，对当地的社会经济发展带来不利影响。水华暴发过程中，水体中丰富的营养盐提供了充足的物质基础。水体营养盐来源主要包括点源面源及内源。近年来研究发现，由于水库干流与香溪河库湾库湾与上游来水之间存在密度差异，从而形成倒灌异重流，对库。

12、方程式中为向流速为向流速为水面宽为纵万方数据三峡大学全日制专业学位硕士学位论文坐标，是湖面中心线的长度为垂向坐标为代表密度为重力加速度为河底与水平线夹角为控制体在面向的湍流剪应力为控制体在面向的湍流剪应力，。自由水面方程式中η为水位为水面宽度为方向流速为侧向单位体积净入库流量，。水温计算方程𝐻𝑛𝐻𝑠𝐻𝑎𝐻𝑒𝐻𝑐−𝐻𝑠𝑟𝐻𝑎𝑟𝐻𝑏𝑟式中，𝐻𝑛为入射到水表面的净热量𝐻𝑠为太阳短波辐射入射量𝐻𝑎为太阳长波辐射入射量𝐻𝑒为蒸发损失量𝐻�。

参考资料：

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