一种基于模糊聚类分析类比的隧道地下水排放量确定方法技术

本发明专利技术涉及一种基于模糊聚类分析类比的隧道地下水排放量确定方法，属于隧道技术领域。该方法包括以下步骤：S1：确定影响隧道地下水排放量的相应指标；S2：进行具体应用分析。本发明专利技术对不同隧道的相关指标进行聚类分析，根据定量计算结果将不同隧道进行分类，最终基于既有隧道实测的地下水排放量给出待测隧道的地下水排放量。本发明专利技术可从定量角度确定隧道地下水排放量，解决传统工程类比法过度模糊化、无法定量化的问题。法定量化的问题。法定量化的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于模糊聚类分析类比的隧道地下水排放量确定方法


[0001]本专利技术属于隧道
，涉及一种基于模糊聚类分析类比的隧道地下水排放量确定方法。

技术介绍

[0002]隧道地下水排放量的确定涉及多种因素，往往采用单一手段难以获取准确的地下水排放量，工程设计中常常采用工程类比法进行研究，但传统的工程类比法对多种因素难以进行类比分析，得到的结论带有一定主观性，因此提出基于模糊聚类分析的工程类比方法，对不同隧道的相关指标进行聚类分析，根据定量计算结果将不同隧道进行分类，最终基于既有隧道实测的地下水排放量给出待测隧道的地下水排放量。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种基于模糊聚类分析类比的隧道地下水排放量确定方法。
[0004]为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0005]一种基于模糊聚类分析类比的隧道地下水排放量确定方法，该方法包括以下步骤：
[0006]S1：确定影响隧道地下水排放量的相应指标；
[0007]S2：进行具体应用分析。
[0008]可选的，所述S1中，相应指标包括隧道长度、地表水发育程度、地质构造活动、岩溶发育程度、岩体渗透系数、涌水量预测、水头高度、人口数量、年平均降水量、水生生物多样性、植被覆盖率和物种香农多样性指数。
[0009]可选的，对所述相应指标进行分级，分级如下：
[0010]隧道长度单位为设为x1，单位为m，指标分级为：<500，500～1000，1000～3000，3000～5000，≥5000；
[0011]地表水系发育程度设为x2，指标分级为：0表示无地表水，0.25表示不发育，0.5表示一般，0.75表示较发育，1.0表示发育；
[0012]地质构造活动设为x3，指标分级为：0表示无，0.25表示不强烈，0.5表示一般，0.75表示较强烈，1.0表示强烈；
[0013]岩溶发育程度设为x4，指标分级为：0表示无，0.25表示不发育，0.5表示一般，0.75表示较发育，1.0表示发育；
[0014]岩体渗透系数设为x5，单位为cm/s，指标分级为：<10
‑5，10
‑5～10
‑4，10
‑4～10
‑3，10
‑3～10
‑2，≥10
‑2；
[0015]涌水量预测设为x6，单位为m3/d，指标分级为：<5000，5000～10000，10000～20000，20000～30000，≥30000；
[0016]水头高度设为x7，单位为m，指标分级为：<50m，50～100，100～300，300～500，≥
500；
[0017]人口数量设为x8，单位为人，指标分级为：<50，50～100，100～300，300～500，≥500；
[0018]年平均降水量设为x9，单位为mm，指标分级为：<200，200～400，400～800，800～1600，≥1600；
[0019]水生生物多样性设为x
10
，指标分级为：0表示无水生生物，0.25表示季节性分布、物种一般，0.5表示物种丰富，0.75表示分布有珍稀濒危物种，1.0表示重要湿地、水生生态类型自然保护区；
[0020]植被覆盖率设为x
11
，单位为％，指标分级为：<30％，30％～50％，50％～70％，70％～90％，≥90％；
[0021]物种香农多样性指数设为x
12
，指标分级为：<0.5，0.5～1.5，1.6～2.5，2.6～3.5，≥3.5。
[0022]可选的，所述S2具体包括以下步骤：
[0023]S21：设论域U＝{x1，x2，
…
，x8}表示隧道单元，每个隧道地下水的排放取决于12个指标：隧道长度、地表水系发育程度、地质构造活动、岩溶发育程度、岩体渗透系数、涌水量预测、水头高度、人口数量、年平均降水量、水生生物多样性、植被覆盖率、物种香农多样性指数，即：
[0024]x
i
＝(x
i1
,x
i2
,...,x
i12
)i＝1,2,...,12
[0025]S22：得到原始数据矩阵；
[0026]S23：采用平移极差变化对原始数据进行标准化：
[0027][0028]S24：得到标准化的矩阵，然后完成标定即建立模糊相似矩阵R；
[0029]设论域U＝(x1,x2,
…
,xn)，xi＝{xi1,xi2,
…
,xim}，依照聚类方法确定相似系数，建立模糊相似矩阵，xi与xj的相似程度为rij＝R(xi,xj)；采取绝对值减数法进行矩阵标定，方法如下：
[0030]r
ij
＝1
‑
cd(x
i
,x
j
)
[0031][0032]标定后得到模糊相似矩阵R；
[0033]S25：将R改造成模糊等价矩阵R
※
；用二次方法求R的传递闭包t(R)，t(R)就是所求的模糊等价矩阵R
※
，即t(R)＝R
※
；再让λ由大变小，得到分类情况；
[0034]通过循环计算得到R的传递闭包矩阵t(R)；
[0035]依次取λ∈[0,1]，截关系R，确定相应的λ截矩阵，则将其分类：
[0036]根据截矩阵得到动态聚类图；
[0037]S26：聚类结果分析：
[0038]对所得的聚类结果进行分析，把具有相似性指标的隧道分在一起，并根据隧道的不同特征进行区分；
[0039]从聚类结果进行分析结果知：八个隧道分成五类，且隧道1、隧道2、隧道3和待分析隧道处于同一类别；待分析隧道地下水排放量参考同一类别的隧道1、隧道2及隧道3；若隧道1、2或3有实测值，待分析隧道地下水排放量取实测值作为参考。
[0040]本专利技术的有益效果在于：本专利技术可从定量角度确定隧道地下水排放量，解决传统工程类比法过度模糊化、无法定量化的问题。
[0041]本专利技术的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本专利技术的实践中得到教导。本专利技术的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
[0042]为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作优选的详细描述，其中：
[0043]图1为动态聚类图。
具体实施方式
[0044]以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于模糊聚类分析类比的隧道地下水排放量确定方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：S1：确定影响隧道地下水排放量的相应指标；S2：进行具体应用分析。2.根据权利要求1所述的一种基于模糊聚类分析类比的隧道地下水排放量确定方法，其特征在于：所述S1中，相应指标包括隧道长度、地表水发育程度、地质构造活动、岩溶发育程度、岩体渗透系数、涌水量预测、水头高度、人口数量、年平均降水量、水生生物多样性、植被覆盖率和物种香农多样性指数。3.根据权利要求2所述的一种基于模糊聚类分析类比的隧道地下水排放量确定方法，其特征在于：对所述相应指标进行分级，分级如下：隧道长度单位为设为x1，单位为m，指标分级为：<500，500～1000，1000～3000，3000～5000，≥5000；地表水系发育程度设为x2，指标分级为：0表示无地表水，0.25表示不发育，0.5表示一般，0.75表示较发育，1.0表示发育；地质构造活动设为x3，指标分级为：0表示无，0.25表示不强烈，0.5表示一般，0.75表示较强烈，1.0表示强烈；岩溶发育程度设为x4，指标分级为：0表示无，0.25表示不发育，0.5表示一般，0.75表示较发育，1.0表示发育；岩体渗透系数设为x5，单位为cm/s，指标分级为：<10
‑5，10
‑5～10
‑4，10
‑4～10
‑3，10
‑3～10
‑2，≥10
‑2；涌水量预测设为x6，单位为m3/d，指标分级为：<5000，5000～10000，10000～20000，20000～30000，≥30000；水头高度设为x7，单位为m，指标分级为：<50m，50～100，100～300，300～500，≥500；人口数量设为x8，单位为人，指标分级为：<50，50～100，100～300，300～500，≥500；年平均降水量设为x9，单位为mm，指标分级为：<200，200～400，400～800，800～1600，≥1600；水生生物多样性设为x
10
，指标分级为：0表示无水生生物，0.25表示季节性分布、物种一般，0.5表示物种丰富，0.75表示分布有珍稀濒危物种，1.0表示重要湿地、水生生态类型自然保护区；植被覆盖率设为x
11
，单位为％，指标...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹鹏，胡学兵，方林，陈璜，郭鸿雁，汪志强，吴国荣，李浩，武立超，
申请(专利权)人：重庆市城市建设投资集团有限公司，
类型：发明
国别省市：