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一种应对极端降雨的道路大排水行泄路径优化设计方法 

申请/专利权人:重庆大学

申请日:2024-02-19

公开(公告)日:2024-06-25

公开(公告)号:CN117951851B

主分类号:G06F30/18

分类号:G06F30/18;G06F30/27;G06N3/126;G06F111/04;G06F113/14

优先权:

专利状态码:有效-授权

法律状态:2024.06.25#授权;2024.05.17#实质审查的生效;2024.04.30#公开

摘要:本发明公开了一种应对极端降雨的道路大排水行泄路径优化设计方法,涉及市政工程设计领域,包括如下步骤:S1:采集实际道路管网参数,使用实际道路管网参数建立初始SWMM模型;S2:根据遗传算法生成初始父代种群;S3:对父代种群进行交叉和变异操作生成子代种群,将初始父代种群与子代种群合并得到合并种群;S4:使用合并种群中的个体分别对初始SWMM模型进行优化,得到优化SWMM模型;S5:根据评价函数分别对每个合并种群个体生成的优化SWMM模型进行评价,得到对应的评价指标;本发明将水力计算过程完全由SWMM模拟代替,弥补了现有手工计算的设计方法和只考虑某条内涝道路的静态水力公式计算法导致的静态化且计算效率低的局限性。

主权项:1.一种应对极端降雨的道路大排水行泄路径优化设计方法,其特征在于,包括如下步骤:S1:采集实际道路管网参数,使用实际道路管网参数建立初始SWMM模型;实际道路管网参数包括管道信息、道路纵断面的原始高程线、道路坡度和道路宽度;并得到初始SWMM模型的道路参数,所述道路参数包括每条道路的编号、上下游节点编号、道路宽度、上下游节点的高程以及道路长度;S2:根据遗传算法生成初始父代种群,初始父代种群个体即为不同的路径设计方案;S3:对父代种群进行交叉和变异操作生成子代种群,将初始父代种群与子代种群合并得到合并种群;S4:使用合并种群中的个体分别对初始SWMM模型进行优化,得到优化SWMM模型;S5:根据评价函数分别对每个合并种群个体生成的优化SWMM模型进行评价,得到对应的评价指标Cc,所述评价函数为: 其中,k1为单位面积的土地占地费用;k3为单位面积的道路建设费用;Bi为第i条道路的设计宽度;Bi0为第i条道路的原始宽度;Li为第i条道路的长度;k2为单位体积的道路建设土石方费用;y′x为第i条道路纵断面的设计高程线;yx为第i条道路纵断面的原始高程线;m1为道路数量;S6:将合并种群个体的评价指标从小到大进行排序,将前n个个体整合为迭代父代种群,则完成一次迭代优化,设定最大迭代次数,当达到最大迭代次数时,进入步骤S7;否则,返回步骤S3进行再一次进行迭代优化;S7:将评价指标排序第一的种群个体输出作为最优路径方案;所述步骤S2包括如下具体步骤:读取道路参数,计算决策变量数量m=m1+m2;其中,m1为道路数量;为上下游节点数量m2;使用随机函数生成一组二维的随机数组,随机数组即为原始父代种群;其中,随机数组中的包括n个随机数,即n个原始父代种群个体,且每个个体包括m个决策变量;初始父代种群个体生成时对种群个体进行约束,具体为:计算每条道路的坡度其中,Eui为第i条道路的上游节点高程;Edi为第i条道路的下游节点高程;Li为第i条道路的长度;随机数组生成满足如下约束条件:0.003≤Si≤0.08且3.25m≤bi≤3.75m;bi为第i条道路的宽度;所述步骤S4中对初始SWMM模型使用编程开发工具进行优化,具体包括如下步骤:S41:使用编程开发工具打开初始SWMM模型参数文本;S42:通过搜索函数定位改参位置;S43:将合并种群个体的设计参数替换掉初始SWMM模型参数文本中的相应参数,并保存为优化SWMM模型参数文本,使用优化SWMM模型参数文本建立得到优化SWMM模型;所述设计参数包括道路宽度和上下游节点的高程。

全文数据:

权利要求:

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