專(zhuān)利名稱(chēng)：一種城市景觀河道整治的經(jīng)濟(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及城市景觀河道整治方法，特別是一種城市景觀河道整治的經(jīng)濟(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。
背景技術(shù)：
城市河道是城市生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，對(duì)城市河道進(jìn)行綜合治理，對(duì)于維護(hù)城市生態(tài)平衡、優(yōu)化城市景觀、改善人居環(huán)境具有重要意義。傳統(tǒng)的城市河道整治模式主要著眼于行洪排澇的要求，進(jìn)行河道疏浚和護(hù)岸建設(shè)，多采用河道的直線(xiàn)化或渠道化以及混凝土化的治理模式，而忽略了河道的生態(tài)景觀功能。近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展和居民生活水平的提高，關(guān)于生態(tài)景觀河道的理念與體系開(kāi)始逐步建立，城市河道治理的目標(biāo)，也從單一的修復(fù)行洪排澇功能目標(biāo)，逐漸發(fā)展成為包括修復(fù)行洪排澇功能、改善水體污染、重塑濱水景觀環(huán)境以及構(gòu)建生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)等多元目標(biāo)。目前，生態(tài)景觀河道治理雖有一定的技術(shù)與理念，但是并沒(méi)有形成系統(tǒng)的通用模式，這就導(dǎo)致了一條河道生態(tài)治理的成功方式并不一定適應(yīng)于另一條河道，此外，河道治理項(xiàng)目多，包括瀉洪、排澇、蓄水、引清、景觀、生態(tài)、航運(yùn)等等，由于沒(méi)有一種綜合評(píng)價(jià)分析的體系方法，使得項(xiàng)目目標(biāo)互相干涉，并且由于設(shè)計(jì)時(shí)未能綜合考慮，只關(guān)注了河道治理后的生態(tài)景觀功能，忽略了治理過(guò)程中經(jīng)濟(jì)成本問(wèn)題，導(dǎo)致總體治理成本很高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題而提供一種通過(guò)建立河道斷面整治經(jīng)濟(jì)優(yōu)化數(shù)學(xué)模型達(dá)到城市景觀河道整治收益最大化的經(jīng)濟(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案是一種城市景觀河道整治的經(jīng)濟(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，包括如下步驟步驟一對(duì)現(xiàn)狀河道分段，根據(jù)各河段斷面結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，分析河段功能是否滿(mǎn)足要求，確定需要整治的河段及其斷面整治型式；步驟二 根據(jù)斷面整治型式確定決策變量，根據(jù)規(guī)劃及標(biāo)準(zhǔn)確定約束條件，并以河道整治收益為目標(biāo)函數(shù)建立河道斷面整治經(jīng)濟(jì)優(yōu)化數(shù)學(xué)模型；步驟三采用優(yōu)化算法對(duì)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行模擬計(jì)算，獲取決策變量的優(yōu)選值。還包括將模擬計(jì)算結(jié)果與實(shí)際經(jīng)驗(yàn)值相比較，反饋修正數(shù)學(xué)模型參數(shù)的步驟。步驟一中所述數(shù)據(jù)分析包括對(duì)河道過(guò)流能力、景觀功能以及生態(tài)功能的現(xiàn)狀數(shù)據(jù)分析。所述優(yōu)化算法為遺傳算法。步驟二中所述約束條件包括水力指標(biāo)約束條件、生態(tài)指標(biāo)約束條件和景觀指標(biāo)約束條件。所述水力指標(biāo)約束條件包括斷面自身約束條件、擴(kuò)寬擴(kuò)深加高約束條件、收縮約束條件、邊坡約束條件、堤岸銜接約束條件、底坡銜接約束條件和水位約束條件。
所述生態(tài)約束條件和所述景觀約束條件轉(zhuǎn)化為流速約束條件、流量約束條件以及水位約束條件。步驟二中所述目標(biāo)函數(shù)數(shù)學(xué)表達(dá)式為Y (X) =Hiax {B (x) _C (x)}，式中Y (x)為河道治理收益，B(X)為河道治理效益，C(X)為河道治理成本。所述河道治理效益包括節(jié)約土地效益，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為
權(quán)利要求
1.一種城市景觀河道整治的經(jīng)濟(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，其特征在于，包括如下步驟步驟一對(duì)現(xiàn)狀河道分段，根據(jù)各河段斷面結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，分析河段功能是否滿(mǎn)足要求，確定需要整治的河段及其斷面整治型式；步驟二 根據(jù)斷面整治型式確定決策變量，根據(jù)規(guī)劃及標(biāo)準(zhǔn)確定約束條件，并以河道整治收益為目標(biāo)函數(shù)建立河道斷面整治經(jīng)濟(jì)優(yōu)化數(shù)學(xué)模型；步驟三采用優(yōu)化算法對(duì)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行模擬計(jì)算，獲取決策變量的優(yōu)選值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市景觀河道整治的經(jīng)濟(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，其特征在于，還包括將模擬計(jì)算結(jié)果與實(shí)際經(jīng)驗(yàn)值相比較，反饋修正數(shù)學(xué)模型參數(shù)的步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市景觀河道整治的經(jīng)濟(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，其特征在于，步驟一中所述數(shù)據(jù)分析包括對(duì)河道過(guò)流能力、景觀功能以及生態(tài)功能的現(xiàn)狀數(shù)據(jù)分析。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市景觀河道整治的經(jīng)濟(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述優(yōu)化算法為遺傳算法。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市景觀河道整治的經(jīng)濟(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，其特征在于，步驟 ~■中所述約束條件包括水力指標(biāo)約束條件、生態(tài)指標(biāo)約束條件和景觀指標(biāo)約束條件。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的城市景觀河道整治的經(jīng)濟(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述水力指標(biāo)約束條件包括斷面自身約束條件、擴(kuò)寬擴(kuò)深加高約束條件、收縮約束條件、邊坡約束條件、堤岸銜接約束條件、底坡銜接約束條件和水位約束條件。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的城市景觀河道整治的經(jīng)濟(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述生態(tài)約束條件和所述景觀約束條件轉(zhuǎn)化為流速約束條件、流量約束條件以及水位約束條件。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市景觀河道整治的經(jīng)濟(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，其特征在于，步驟二中所述目標(biāo)函數(shù)數(shù)學(xué)表達(dá)式為Y(x)=max{B(X)-C(X)}，式中Y(X)為河道治理收益，B(x) 為河道治理效益，C(x)為河道治理成本。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的城市景觀河道整治的經(jīng)濟(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述河道治理效益包括節(jié)約土地效益，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為β = B'吃 +BpJ/2]產(chǎn)1,式中，B表示節(jié)約土地效益，B1表示水平方向單位面積土地效益，Bp表示斷面P河岸收縮距離，Lp表示斷面P與下一斷面距離，η為整治河道斷面數(shù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的城市景觀河道整治的經(jīng)濟(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述河道治理成本的數(shù)學(xué)表達(dá)式為n—I/ C' I C \ —It1-l 7 I rJn-\C = (C1+C2)*X LiiMt'""叫 + C3 - YiBm + Βιιι+ι) /2 +C4* Σ - - + 2 * ^Lm * C5m=lm=lm=l^m=\'- 」 式中，C表示河道治理成本，C1表示橫斷面單位體積挖方成本，C2表示單位體積土運(yùn)輸成本，C3表示沿水平方向單位長(zhǎng)度挪堤、建堤成本，C4表示沿高程方向單位距離挪堤、建堤成本，C5表示沿河道縱剖面方向單位距離邊坡整治成本，Sffl表示斷面擴(kuò)挖面積，Bffl表示斷面水平方向挪堤建堤距離，Zm表示沿高程方向挪堤建堤距離，1^表示斷面m與下一斷面距離，η 為整治河道斷面數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種城市景觀河道整治的經(jīng)濟(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，包括如下步驟步驟一對(duì)現(xiàn)狀河道分段，根據(jù)各河段斷面結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù),分析河段功能是否滿(mǎn)足要求，確定需要整治的河段及其斷面整治型式；步驟二根據(jù)斷面整治型式確定決策變量，根據(jù)規(guī)劃及標(biāo)準(zhǔn)確定約束條件，并以河道整治收益為目標(biāo)函數(shù)建立河道斷面整治經(jīng)濟(jì)優(yōu)化數(shù)學(xué)模型；步驟三采用優(yōu)化算法對(duì)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行模擬計(jì)算，獲取決策變量的優(yōu)選值。本發(fā)明通過(guò)構(gòu)建耦合了水力、景觀、生態(tài)等多種治理目標(biāo)的數(shù)學(xué)模型，通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬計(jì)算，得到最優(yōu)化的決策變量值，從而使治理的收益達(dá)到最大，適于城市景觀河道整治規(guī)劃設(shè)計(jì)。
文檔編號(hào)G06Q10/04GK103020741SQ201210574930
公開(kāi)日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月21日
發(fā)明者練繼建, 徐奎, 馬超, 張雅卓 申請(qǐng)人:天津大學(xué)