基于改进的区间多目标优化的堆石坝土石方调配优化方法技术

本发明专利技术公开一种基于改进的区间多目标优化的堆石坝土石方调配优化方法，步骤如下：(1)获取堆石坝土石方调配建模信息。(2)确定堆石坝土石方调配参数。包括调配成本参数和调配时间参数。(3)建立堆石坝土石方调配区间多目标优化模型。(4)基于改进的区间多目标演化算法求解步骤(3)中的堆石坝土石方调配区间多目标优化模型。(5)基于区间数VIKOR多属性决策方法对步骤(4)中获得的土石方调配方案解集进行决策优选，确定最理想土石方调配方案。

【技术实现步骤摘要】
基于改进的区间多目标优化的堆石坝土石方调配优化方法
本专利技术属于调配优化领域，具体涉及一种基于改进的区间多目标优化的堆石坝土石方调配优化方法。
技术介绍
堆石坝具有能够充分利用当地材料，适应各种不同的地形地质和气候条件，抗震能力强，造价低廉以及结构简单等特点，已经发展成为国内外水利水电工程建设中使用最广泛的坝型之一[1]。堆石坝施工的坝料供应涉及到诸多料源，需要依据土石方调配计划展开。土石方调配是指在工程施工阶段，对自然状态下的土石方通过开采、运输、转存、弃料以及卸料等步骤进行合理调配从而形成具有特定属性及功能的建筑物的复杂系统[2]。对于堆石坝施工而言，土石方调配计划的合理性会对工程的施工进度、建设费用及工程质量等方面产生显著影响。土石方调配本质上是一个优化问题，建立合理的土石方调配优化模型是土石方调配研究的核心，当前已有的土石方调配模型可以分为单目标调配优化模型和多目标调配优化模型[3]。单目标土石方调配优化模型研究有：StarkandNicholls[4]基于线性规划数学方法提出了最早的土石方调配模型，该模型以最小化土方活动成本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于改进的区间多目标优化的堆石坝土石方调配优化方法，其特征在于，包括以下步骤/n(1)获取堆石坝土石方调配建模信息；/n(2)确定堆石坝土石方调配参数，包括非区间参数、短序列区间参数和长序列区间参数；/n(3)建立堆石坝土石方调配区间多目标优化模型；/n(4)通过对区间多目标演化算法进行改进以求解步骤(3)中的堆石坝土石方调配区间多目标优化模型，得到一组互不支配的土石方调配最优方案集；/n(5)基于区间数VIKOR多属性决策方法对步骤(4)中获得的土石方调配最优方案集进行决策优选，确定最理想土石方调配方案。/n

【技术特征摘要】
1.基于改进的区间多目标优化的堆石坝土石方调配优化方法，其特征在于，包括以下步骤
(1)获取堆石坝土石方调配建模信息；
(2)确定堆石坝土石方调配参数，包括非区间参数、短序列区间参数和长序列区间参数；
(3)建立堆石坝土石方调配区间多目标优化模型；
(4)通过对区间多目标演化算法进行改进以求解步骤(3)中的堆石坝土石方调配区间多目标优化模型，得到一组互不支配的土石方调配最优方案集；
(5)基于区间数VIKOR多属性决策方法对步骤(4)中获得的土石方调配最优方案集进行决策优选，确定最理想土石方调配方案。


2.根据权利要求1所述一种基于改进的区间多目标优化的堆石坝土石方调配优化方法，其特征在于，
步骤(1)中堆石坝土石方调配建模信息包括土石方调配施工计划信息、土石方调配道路信息以及土石方调配费用信息；
首先，从施工组织设计中获取土石方调配施工计划信息，包括堆石坝工程料源分类和性质、坝体填筑的分区分期规划、各分区填筑进度约束、各料源的容量和开挖强度；其次，结合工程道路布置CAD图获得土石方调配道路信息，包括出渣道路和调配运输道路的道路名称、线路长度、最大坡度、路面宽度、道路等级、承载能力和道路的使用分期和高程；最后，根据工程费用预算书获得土石方调配费用信息，包括单位坝料开采费用、单位坝料运输费用、单位车辆装载费用和存储费用。


3.根据权利要求1所述一种基于改进的区间多目标优化的堆石坝土石方调配优化方法，其特征在于，步骤(2)具体如下：
(201)确定堆石坝土石方调配非区间参数；土石方调配非区间参数包括调配时段划分、调配料源参数、料源优先约束、调配匹配矩阵和机械设备配置等，能够根据步骤(1)中的土石方调配建模信息确定；
(202)确定堆石坝土石方调配短序列区间参数；土石方调配短序列区间参数参考数据量小的区间参数，包括成本参数；成本参数能够根据施工现场的工程量清单及工程量单价分析表获得场地平整、土(石)方开挖、土(石)方回填、土方外运、人工费成本数据，然后分别计算调配路径从开挖、运输、转存到上坝全过程的运输成本单价，在不同时间的成本单价会有上下波动，成本参数数据选取数据的上下阈值作为短序列区间参数；
(203)基于Bootstrap方法确定堆石坝土石方调配长序列区间参数；土石方调配长序列区间参数参考数据量大的区间参数，包括时间参数；时间参数能够根据堆石坝实时监控中实际运输数据构造，实时监控能够监控大坝从开始施工到结束施工过程中每辆运输车每秒车辆类型、供料源、受料源、运料种类、载货状态、速度信息；由于实时监控每分钟获取一个数据，贯穿整个施工过程，时间长且数据量大，属于长序列数据，根据Bootstrap方法对施工数据重抽样进行区间估计获取长序列区间参数。


4.根据权利要求1所述一种基于改进的区间多目标优化的堆石坝土石方调配优化方法，其特征在于，步骤(3)中建立的堆石坝土石方调配区间多目标优化模型如下：
目标函数：



上式中，土石方调配区间多目标优化模型的变量为Xijt和bijtk，Xijt为t时段内从供料源i到受料源j的调配方量(万m3)，bijtk表示在t时段内从供料源i到受料源j是否通过路径k运输坝料，是为1，否为0；ark表示路段r是否在路径k上，是为1，否为0；表示土石方调配费用目标，为t时段内从供料源i到受料源j的单位方量调配费用(元)；表示土石方调配工期目标，为t时段内全部调配路径的最长调配持续时间(h)，为t时段内从供料源i到受料源j调配路径全部可用运输机械的总运输生产率(万m3/h)，N为t时段内从供料源i到受料源j调配路径上的可用调配机械的数量；qijt为t时段内从供料源i到受料源j调配路径单台调配机械的载重量(t)，Ke表示土壤可松系数，Kch表示汽车装满系数，Ksm表示运输损耗系数，为运输机械进行一次运输循环过程所需时间(h)，其中，Lijtr表示t时段内从供料源i到受料源j的路段r的长度，表示空车速度(km/h)，表示重车速度(km/h)，及分别表示装车时间及卸料时间(h)；
以上目标函数需要满足如下约束：



约束条件中，其中T表示整个工期内的时间段个数；N表示供料点的个数，直接开挖料源有n1个，中转料场n2个；M表示受料点的个数，填筑受料点有m1个，中转料场有m2个，弃渣场有m3个；第一项为非负约束；第二项为道...

【专利技术属性】
技术研发人员：余佳，王晓玲，张君，关涛，吴斌平，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12