本發(fā)明涉及管道布設(shè)，具體而言，涉及一種用于裝配式排水管的布設(shè)優(yōu)化方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、在管道工程領(lǐng)域，尤其是裝配式排水管的施工與布設(shè)過程中，土壤承載力的準(zhǔn)確評估與優(yōu)化至關(guān)重要。傳統(tǒng)方法往往依賴于經(jīng)驗(yàn)判斷和簡單的地質(zhì)勘查，難以全面、精確地反映施工區(qū)域土壤在排水管道施工過程中的動態(tài)變化。這不僅可能導(dǎo)致施工效率低下，還可能引發(fā)地基沉降、管道破損等安全隱患。

2、因此，本發(fā)明旨在提供一種更為科學(xué)、高效的裝配式排水管布設(shè)優(yōu)化方法及系統(tǒng)，以克服上述技術(shù)難題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于此，本發(fā)明提出了一種用于裝配式排水管的布設(shè)優(yōu)化方法及系統(tǒng)?，旨在解決當(dāng)前技術(shù)中難以全面、精確地反映施工區(qū)域土壤在排水管道施工過程中的動態(tài)變化，不僅可能導(dǎo)致施工效率低下，還可能引發(fā)地基沉降、管道破損等安全隱患的問題。

2、一個方面，本發(fā)明提出了一種用于裝配式排水管的布設(shè)優(yōu)化系統(tǒng)，包括：

3、采集模塊，用于采集待施工區(qū)域的土壤地質(zhì)數(shù)據(jù)，根據(jù)所述土壤地質(zhì)數(shù)據(jù)判斷所述待施工區(qū)域是否適合排水管道施工；當(dāng)判定適合進(jìn)行所述排水管道施工時，采集所述待施工區(qū)域的氣象數(shù)據(jù)，根據(jù)所述土壤地質(zhì)數(shù)據(jù)和所述氣象數(shù)據(jù)構(gòu)建土壤承載力預(yù)測模型；

4、模擬預(yù)測模塊，用于在所述待施工區(qū)域內(nèi)劃分若干個監(jiān)測區(qū)域，利用土壤承載力預(yù)測模型預(yù)測在排水管道施工時每一所述監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的預(yù)測土壤承載力變化量，并建立第一土壤承載力數(shù)據(jù)集；根據(jù)所述第一土壤承載力數(shù)據(jù)集確定所述排水管道的布設(shè)路徑、布設(shè)深度和砂墊層厚度；

5、監(jiān)測分析模塊，用于在排水管道施工時采集每一所述監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的實(shí)際土壤承載力變化量，并建立第二土壤承載力數(shù)據(jù)集；還用于根據(jù)所述第一土壤承載力數(shù)據(jù)集和所述第二土壤承載力數(shù)據(jù)集計(jì)算承載力影響因子，將所述承載力影響因子與歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，根據(jù)比對結(jié)果判斷是否對所述排水管道的布設(shè)深度和砂墊層厚度進(jìn)行優(yōu)化；

6、優(yōu)化模塊，用于當(dāng)判定對所述排水管道的布設(shè)深度和砂墊層厚度進(jìn)行優(yōu)化時，根據(jù)所述第二土壤承載力數(shù)據(jù)集獲得土壤的平均實(shí)際承載力變化量，根據(jù)所述平均實(shí)際承載力變化量與所述平均預(yù)測承載力變化量的差值對所述排水管道的布設(shè)深度和砂墊層厚度進(jìn)行優(yōu)化，并將優(yōu)化后的排水管道的布設(shè)深度和砂墊層厚度進(jìn)行存儲。

7、進(jìn)一步地，采集待施工區(qū)域的土壤地質(zhì)數(shù)據(jù)，根據(jù)所述土壤地質(zhì)數(shù)據(jù)判斷所述待施工區(qū)域是否適合排水管道施工時，包括：

8、將所述待施工區(qū)域內(nèi)各點(diǎn)的土壤地質(zhì)數(shù)據(jù)分別與數(shù)據(jù)閾值進(jìn)行比對，根據(jù)比對結(jié)果判斷是否適合排水管道施工；

9、當(dāng)所述待施工區(qū)域內(nèi)各點(diǎn)的土壤地質(zhì)數(shù)據(jù)中存在大于所述數(shù)據(jù)閾值的數(shù)據(jù)時，判定不適合排水管道施工；

10、當(dāng)所述待施工區(qū)域內(nèi)各點(diǎn)的土壤地質(zhì)數(shù)據(jù)均小于或等于所述數(shù)據(jù)閾值時，判定適合排水管道施工。

11、進(jìn)一步地，所述土壤地質(zhì)數(shù)據(jù)包括土壤類型、土壤密度、土壤含水量、土壤強(qiáng)度、土壤滲透性和土壤強(qiáng)度；所述氣象數(shù)據(jù)包括溫度、濕度、風(fēng)速、降水量和日照時長。

12、進(jìn)一步地，當(dāng)判定適合進(jìn)行所述排水管道的施工時，采集所述待施工區(qū)域的氣象數(shù)據(jù)，根據(jù)所述土壤地質(zhì)數(shù)據(jù)和所述氣象數(shù)據(jù)構(gòu)建土壤承載力預(yù)測模型時，包括：

13、選取所述待施工區(qū)域內(nèi)土壤地質(zhì)數(shù)據(jù)小于或等于所述數(shù)據(jù)閾值對應(yīng)的點(diǎn)作為有效采樣點(diǎn)；

14、利用所述有效采樣點(diǎn)的土壤地質(zhì)數(shù)據(jù)和氣象數(shù)據(jù)，采用機(jī)器學(xué)習(xí)算法構(gòu)建所述土壤承載力預(yù)測模型，并通過交叉驗(yàn)證方法對所述土壤承載力預(yù)測模型進(jìn)行訓(xùn)練和驗(yàn)證；

15、將構(gòu)建好的所述土壤承載力預(yù)測模型應(yīng)用于所述待施工區(qū)域。

16、進(jìn)一步地，在所述待施工區(qū)域內(nèi)劃分若干個監(jiān)測區(qū)域，利用土壤承載力預(yù)測模型預(yù)測在排水管道施工時每一所述監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的預(yù)測土壤承載力變化量，并建立第一土壤承載力數(shù)據(jù)集時，包括：

17、采用gis技術(shù)對所述待施工區(qū)域進(jìn)行空間分析，確定排水管道施工的關(guān)鍵區(qū)域和敏感區(qū)域；

18、根據(jù)所述關(guān)鍵區(qū)域和敏感區(qū)域的分布情況，結(jié)合所述土壤地質(zhì)數(shù)據(jù)將所述待施工區(qū)域劃分為若干個所述監(jiān)測區(qū)域；

19、在每個所述監(jiān)測區(qū)域內(nèi)，利用土壤承載力預(yù)測模型預(yù)測每一所述監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的所述預(yù)測土壤承載力變化量；

20、將預(yù)測土壤承載力變化量整理并建立為第一土壤承載力數(shù)據(jù)集。

21、進(jìn)一步地，根據(jù)所述第一土壤承載力數(shù)據(jù)集確定所述排水管道的布設(shè)深度、布設(shè)路徑和砂墊層厚度時，包括：

22、根據(jù)所述第一土壤承載力數(shù)據(jù)集獲得土壤的平均預(yù)測承載力變化量，根據(jù)所述平均預(yù)測承載力變化量確定所述排水管道的布設(shè)深度和所述砂墊層厚度；

23、將每一所述監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的預(yù)測土壤承載力變化量與所述平均預(yù)測承載力變化量進(jìn)行比對，根據(jù)比對結(jié)果判斷所述排水管道在施工時是否經(jīng)過所述監(jiān)測區(qū)域；

24、當(dāng)所述預(yù)測土壤承載力變化量大于或等于所述平均預(yù)測承載力變化量時，判定所述排水管道在施工時不經(jīng)過所述監(jiān)測區(qū)域；

25、當(dāng)所述預(yù)測土壤承載力變化量小于所述平均預(yù)測承載力變化量時，判定所述排水管道在施工時經(jīng)過所述監(jiān)測區(qū)域，并采用所述gis技術(shù)確定所述布設(shè)路徑。

26、進(jìn)一步地，根據(jù)所述第一土壤承載力數(shù)據(jù)集和所述第二土壤承載力數(shù)據(jù)集計(jì)算承載力影響因子，所述承載力影響因子通過下式獲得：

27、

28、其中，表示所述承載力影響因子；表示所述預(yù)測土壤承載力變化量；表示所述實(shí)際土壤承載力變化量。

29、進(jìn)一步地，將所述承載力影響因子與歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，根據(jù)比對結(jié)果判斷是否對所述排水管道的布設(shè)深度和砂墊層厚度進(jìn)行優(yōu)化時，包括：

30、當(dāng)所述歷史數(shù)據(jù)中存在與所述承載力影響因子相同數(shù)據(jù)時，對所述排水管道的布設(shè)深度和砂墊層厚度不進(jìn)行優(yōu)化；

31、當(dāng)所述歷史數(shù)據(jù)中不存在與所述承載力影響因子相同數(shù)據(jù)時，確定對所述排水管道的布設(shè)深度和砂墊層厚度進(jìn)行優(yōu)化。

32、進(jìn)一步地，確定對所述排水管道的布設(shè)深度和砂墊層厚度進(jìn)行優(yōu)化時，包括：

33、根據(jù)所述第二土壤承載力數(shù)據(jù)集獲得土壤的平均實(shí)際承載力變化量，根據(jù)所述平均實(shí)際承載力變化量與所述平均預(yù)測承載力變化量的差值確定所述排水管道的布設(shè)深度和砂墊層厚度；

34、其中，所述差值與所述排水管道的布設(shè)深度成正比；所述差值與所述砂墊層的厚度成反比。

35、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明提供的裝配式排水管的布設(shè)優(yōu)化系統(tǒng)的采集模塊能夠?qū)崟r獲取待施工區(qū)域的詳細(xì)土壤地質(zhì)信息，從而確保排水管道施工的可行性與安全性；模擬預(yù)測模塊能夠通過土壤承載力預(yù)測模型對排水管道施工過程中各個監(jiān)測區(qū)域的土壤承載力變化進(jìn)行精確預(yù)測；通過建立第一土壤承載力數(shù)據(jù)集，模擬預(yù)測模塊能夠科學(xué)地確定排水管道的布設(shè)路徑、布設(shè)深度和砂墊層厚度，從而提高排水管道的穩(wěn)定性和使用壽命；監(jiān)測分析模塊通過實(shí)時采集每一監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的實(shí)際土壤承載力變化量，建立第二土壤承載力數(shù)據(jù)集，監(jiān)測分析模塊能夠及時發(fā)現(xiàn)施工過程中可能出現(xiàn)的問題；通過計(jì)算承載力影響因子并與歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，監(jiān)測分析模塊能夠?yàn)榕潘艿赖牟荚O(shè)深度和砂墊層厚度提供優(yōu)化建議，確保排水管道的長期穩(wěn)定運(yùn)行；優(yōu)化模塊利用計(jì)算機(jī)優(yōu)化算法，根據(jù)承載力影響因子與歷史數(shù)據(jù)的比對結(jié)果，對排水管道的布設(shè)深度和砂墊層厚度進(jìn)行科學(xué)優(yōu)化；優(yōu)化后的數(shù)據(jù)存儲功能確保了優(yōu)化結(jié)果能夠被記錄和參考，為未來類似工程提供寶貴經(jīng)驗(yàn)。

36、本發(fā)明提供的裝配式排水管布設(shè)優(yōu)化系統(tǒng)能夠顯著提高排水管道施工的科學(xué)性和安全性，降低施工成本，延長排水管道的使用壽命，具有顯著的實(shí)用價值和經(jīng)濟(jì)效益。

37、另一個方面，本發(fā)明還提出了一種用于裝配式排水管的布設(shè)優(yōu)化方法，包括以下步驟：

38、s100:采集待施工區(qū)域的土壤地質(zhì)數(shù)據(jù)，根據(jù)所述土壤地質(zhì)數(shù)據(jù)判斷所述待施工區(qū)域是否適合排水管道施工；當(dāng)判定適合進(jìn)行所述排水管道的施工時，采集所述待施工區(qū)域的氣象數(shù)據(jù)，根據(jù)所述土壤地質(zhì)數(shù)據(jù)和所述氣象數(shù)據(jù)構(gòu)建土壤承載力預(yù)測模型；

39、s200:在所述待施工區(qū)域內(nèi)劃分若干個監(jiān)測區(qū)域，利用土壤承載力預(yù)測模型預(yù)測在排水管道施工時每一所述監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的預(yù)測土壤承載力變化量，并建立第一土壤承載力數(shù)據(jù)集；根據(jù)所述第一土壤承載力數(shù)據(jù)集確定所述排水管道的布設(shè)路徑、布設(shè)深度和砂墊層厚度；

40、s300:在排水管道施工時采集每一所述監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的實(shí)際土壤承載力變化量，并建立第二土壤承載力數(shù)據(jù)集；還用于根據(jù)所述第一土壤承載力數(shù)據(jù)集和所述第二土壤承載力數(shù)據(jù)集計(jì)算承載力影響因子，將所述承載力影響因子與歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，根據(jù)比對結(jié)果判斷是否對所述排水管道的布設(shè)深度和砂墊層厚度進(jìn)行優(yōu)化；

41、s400:當(dāng)判定對所述排水管道的布設(shè)深度和砂墊層厚度進(jìn)行優(yōu)化時，根據(jù)所述第二土壤承載力數(shù)據(jù)集獲得土壤的平均實(shí)際承載力變化量，根據(jù)所述平均實(shí)際承載力變化量與所述平均預(yù)測承載力變化量的差值對所述排水管道的布設(shè)深度和砂墊層厚度進(jìn)行優(yōu)化，并將優(yōu)化后的排水管道的布設(shè)深度和砂墊層厚度進(jìn)行存儲。

42、可以理解的是，上述用于裝配式排水管的布設(shè)優(yōu)化方法及系統(tǒng)?具備相同的有益效果，在此不再贅述。