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第一章 绪论1

第一节 概述1

一、系统的概念1

二、系统的结构与功能2

三、系统的属性3

四、系统的类型4

五、系统的模型化方法5

六、系统模型的优化方法7

第二节 水资源系统的优化及其应用软件7

一、水资源系统的概念7

二、水资源系统的优化9

三、水资源系统优化的研究进展11

四、应用软件12

第三节 本书的主要内容27

习题28

第二章 水资源系统线性规划模型及其应用29

第一节 概述29

一、线性规划模型的实例29

二、线性规划模型的一般形式31

三、线性规划模型的标准型32

第二节 线性规划模型的有关概念及解的基本性质33

一、线性规划的有关概念33

二、线性规划的图解法34

三、线性规划解的几种情况36

四、线性规划的基本定理37

第三节 单纯形法38

一、单纯形法的基本思路38

二、单纯形法的基本原理38

三、单纯形法的计算过程41

四、单纯形高斯消去法举例41

五、单纯形表42

六、确定初始基可行解的人工变量法43

第四节 修正单纯形法47

一、修正单纯形法的基本思路47

二、修正单纯形法的计算步骤47

三、可行基B逆矩阵的求解方法47

四、修正单纯形法的计算实例48

第五节 随机线性规划模型51

一、概率规划52

二、机会约束规划52

第六节 线性规划模型及其计算机求解的应用实例54

一、流域规划问题54

二、水库优化调度最优供水问题58

三、水资源优化配置问题62

习题66

第三章 水资源系统线性规划的对偶模型及其应用69

第一节 概述69

一、线性规划对偶问题的数学模型69

二、原问题与对偶问题数学模型的类型72

三、对偶问题的性质76

四、原线性规划（LP）与其对偶模型（LD）的对应关系77

第二节 对偶单纯形法78

一、对偶单纯形法的概念78

二、对偶单纯形法的计算步骤78

三、影子价格80

第三节 灵敏度分析82

一、资源向量的变化对线性规划模型解的影响83

二、价值向量的变化对线性规划模型解的影响85

三、约束条件中系数矩阵的变化对线性规划模型解的影响86

四、增加决策变量对线性规划模型解的影响86

五、增加约束条件对线性规划模型解的影响89

第四节 对偶模型的实例应用89

一、水电站发电的水价制定问题89

二、水源地的供水问题91

习题92

第四章 水资源系统整数线性规划模型及其应用94

第一节 概述94

一、整数规划的概念与类型94

二、整数规划的数学模型94

三、整数规划的求解方法95

第二节 分支定界法与割平面法97

一、分支定界法97

二、割平面法100

第三节 0-1型整数规划及指派问题103

一、0-1型整数规划103

二、指派问题107

第四节 整数线性规划的实例应用112

一、投资建设项目的选址问题112

二、投资建设项目选择问题116

三、项目开发建设次序优化问题117

四、工程建设中材料的优化问题122

习题124

第五章 水资源系统非线性规划模型及其应用126

第一节 概述126

一、非线性规划的数学模型127

二、非线性规划的图解法128

三、非线性规划的类型与特点130

四、非线性规划的相关基础知识130

第二节 一维最优化搜索方法133

一、解析法134

二、消去法136

三、多项式插值法137

第三节 无约束非线性规划的解析搜索法138

一、梯度法139

二、牛顿法141

三、共轭梯度法142

四、变尺度法143

五、解析搜索法小结146

第四节 无约束非线性规划的直接搜索法146

一、坐标轮换法146

二、模式搜索法147

三、单纯形搜索法149

四、共轭方向法151

第五节 有约束非线性规划的求解方法152

一、约束非线性规划的可行方向与起作用约束153

二、拉格朗日乘子法154

三、约束极值的最优性理论（Kuhn-Tucker理论）155

四、罚函数法158

五、二次规划162

第六节 非线性规划模型的实例应用165

一、非线性回归分析问题165

二、灌溉水量的合理分配问题168

三、河流水质规划问题169

四、城市排水方案的优化问题170

习题172

第六章 水资源系统动态规划模型及其应用175

第一节 概述175

第二节 动态规划的基本原理和基本方程176

一、多阶段决策过程的数学描述176

二、动态规划的基本概念177

三、动态规划的基本原理179

四、动态规划的基本方程179

五、动态规划模型的基本形式180

六、建立动态规划模型的一般步骤180

七、动态规划的优越性和局限性181

第三节 确定性动态规划模型及其实例应用181

一、最优线路问题182

二、资源优化分配问题186

三、水库优化调度的动态规划模型191

第四节 随机性动态规划模型及其实例应用198

一、多阶段决策过程中的随机性199

二、随机最优策略与基本方程199

三、随机变量相互独立时的动态规划问题201

四、随机变量具有马尔可夫链关系的动态规划问题203

习题205

第七章 水资源系统多目标规划模型及其应用206

第一节 概述206

一、水资源系统的多目标问题206

二、多目标规划的数学模型及特点207

三、多目标规划的解207

四、多目标规划问题的求解方法210

第二节 评价函数法210

一、主要目标法211

二、线性加权和法213

三、理想点法224

四、乘除法225

五、功效系数法226

第三节 分层求解法228

一、分层序列法228

二、重点目标法234

三、分组序列法234

第四节 目标规划法234

一、目标规划法的基本思路234

二、最小偏差法234

三、线性目标规划235

第五节 多目标线性规划的逐步法237

一、逐步法的基本思路237

二、逐步法的计算步骤237

第六节 多目标规划模型及其实例应用239

一、供水系统的目标规划模型239

二、水资源优化配置的多目标规划模型242

三、加权优序法在水质评价中的应用246

习题249

第八章 现代智能算法在水资源系统优化中的应用251

第一节 概述251

第二节 遗传算法253

一、遗传算法的概念253

二、遗传算法的主要参数254

三、遗传算法的操作步骤254

四、遗传算法的应用实例257

第三节 人工神经网络257

一、人工神经网络的基本概念257

二、人工神经网络的网络类型259

三、人工神经网络的应用实例261

第四节 粒子群优化算法265

一、粒子群优化算法的基本原理265

二、粒子群优化算法的操作步骤267

三、粒子群优化算法的两种模式267

四、粒子群优化算法的应用实例268

第五节 模拟退火算法270

一、模拟退火算法的起源270

二、模拟退火算法的基本原理271

三、模拟退火算法的分类272

四、模拟退火算法的操作步骤及参数选择273

五、模拟退火算法的应用实例275

第六节 混沌优化算法276

一、混沌理论276

二、混沌优化算法的概念277

三、混沌优化算法的基本原理277

四、混沌优化算法的分类278

五、混沌优化算法的操作步骤278

六、混沌优化算法的应用实例279

习题281

参考文献282