水电工程明渠导流多目标优化模型

发布时间：2020-03-23 11:53

【摘要】：明渠导流是水电工程建设中常用的一种导流方式,导流明渠具有施工简单、泄流能力强等优点。根据水电工程地形地质特点、施工规模、施工布置及施工组织管理的不同,通常有多种明渠设计方案可供决策者选择,而不同的设计方案在协调导流建筑物成本、施工强度及导截流风险等方面具有一定的差异性。因此,明渠导流优化合理与否直接影响到整个导流过程的费用、工期及安全性,如何综合考虑影响明渠导流优化的各因素,使明渠导流过程达到多目标综合最优,是明渠导流设计及施工阶段面临的重要问题。已有的导流建筑物优化研究多是针对不同优化结果在导流建筑物成本、施工强度及导流风险等方面的差异性进行分析,鲜有文献研究考虑施工截流风险对优化结果的影响,未能全面反映施工导流过程的影响因素。此外,有关隧洞导流优化成果较多,对明渠底孔和明渠坝体缺口联合导流的优化研究较少。因此,本文基于施工导截流的整体视角,将施工截流风险纳入导流建筑物优化目标体系,研究以明渠底板高程及明渠坝体缺口高程为优化变量的明渠导流多目标优化问题。研究内容概括如下:1、从明渠导流建筑物成本、施工强度及导截流风险三方面入手,定性研究明渠底板高程及坝体缺口高程与上述目标间的影响关系,构建一种新明渠导流优化的递阶层次结构;2、分析熵权法和层次分析法在计算目标权重方面的优势和不足,把熵权法和层次分析法的中间过程结合起来,提出一种新的目标权重推求方法;3、以明渠底板高程及坝体缺口高程为优化变量,建立水电工程明渠导流多目标优化模型,应用粒子群算法,将其与施工仿真计算相结合对模型进行求解;4、基于某水电工程实例,仿真计算量化明渠底板及坝体缺口高程与导流建筑物成本、施工强度及导截流风险的关联特性,运用粒子群算法实现明渠底板及坝体缺口高程的优化调整,达到明渠导流多目标综合最优的效果。结果表明,提出的优化模型能够实现明渠导流建筑物成本、施工强度及导截流风险的综合考虑,尤其是考虑截流风险的对明渠导流优化的影响,能够有效降低施工截流风险及风险损失。
【图文】：

示意图,围堰,纵断面,明渠

线求得；为混凝土围堰安全超高。逡逑设明渠挖方单价为力，纵向围堰混凝土浇筑单价为／Ａ，则明渠成本Ｃ，为：逡逑Ｃｄ＝Ｃ＾Ｃｄｔ＾ＶＪｄ－ｖＶＪｈ逦（３－４）逡逑／逡逑Ａ逦邋Ｈ0逡逑＇邋Ｂｚｗ￣；逡逑Ｈｚｗ逦ｚ，邋／逡逑填Ｖ４？——上入逡逑／１邋Ｂｄ逡逑／逡逑／逡逑ｙ逡逑图３．１明渠及混凝土纵向围堰横断面图逡逑（２）围堰填筑成本逡逑假定围堰的剖面设计形式如图３．２所示，逡逑ｂｉ邋ｂｉ邋ｂｓ，邋ｂ４邋ｂｓ逡逑逦逦１＾逦ｆ逦１逡逑

横断面图,混凝土纵向围堰,明渠,横断面图

图３．１明渠及混凝土纵向围堰横断面图逡逑（２）围堰填筑成本逡逑假定围堰的剖面设计形式如图３．２所示，逡逑ｂｉ邋ｂｉ邋ｂｓ，邋ｂ４邋ｂｓ逡逑逦逦１＾逦ｆ逦１逡逑ｎ＼逡逑／邋ｆ邋’细石嫇逦ｔ邋＼邋，，逡逑／邋／。。：０邋。名。。％邋’逡逑＃邋／逦。邋ｙ逦。。逡逑却混栙细石渣料逦、逡逑／ａｍ邋／逦邋逦＼0＾ｔｘ逡逑图３．２围堪纵断面７Ｋ意图逡逑图中的６、６３、６４、ｈ分别为上游堆石料、上游细石渣料、垂直混凝土防逡逑渗墙、下游细石渣料及下游堆石料的顶部宽度，堆石料的上游坡面及下游坡面、细逡逑石渣料上下游坡面的坡度分别为１：叫、ｌ：ｗ４、ｌ：ｗ２和：Ｌ％，则围堰沿水流方向的逡逑断面面积５；为：逡逑２８逡逑
【学位授予单位】：武汉大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TV551.1

【参考文献】