[发明专利]一种基于响应曲面法的植草沟设计参数优化方法

权利要求书

1.一种基于响应曲面法的植草沟设计参数优化方法，其特征在于，具体步骤：

1)指标选取：

根据目标工程的特点和需求确定植草沟的控制效能指标；

2)参数确定：

根据水文模型建模要求确定设计植草沟所需的参数水文模型中植草沟需设置的参数；

3)单因素取值:

对照植草沟设计规范及工程实际确定各参数的取值，然后对各参数在合理范围内对各单因素进行多水平取值，并在水文模型平台中对各参数分别进行多次取值得出各因素多水平条件下的控制效能指标；

4)参数取值:

在单因素模拟实验的基础上筛选合理控制效能指标下的单因素取值范围，从而得出多因素多水平取值；

5)方案形成：

根据确定的多因素多水平取值利用Design-Expert软件在Box-Behnken Design中设计多组实验方案；

6)效能模拟：

将Box-Behnken Design设计的多组实验方案带入水文模拟软件进行模拟，得到不同实验设计方案的工程模拟效能指标；

7)结果分析：

将水文模型模拟所得的效能指标整理代回Box-Behnken Design中对应的实验方案中进行二次多项回归拟合，得到响应面方程，并对方程进行方差分析及响应面分析和优化，分析多因素间的交互作用影响，进行因素优先级排序寻找主要影响因素；

8)参数优化:

通过Design-Expert软件得出最优径流控制率下的设计方案组合，确定初步最优集合；

9)确定最优方案。

2.根据权利要求1所述的一种基于响应曲面法的植草沟设计参数优化方法，其特征在于，所述步骤2)中参数包括：面积、宽度、蓄水深度、纵向坡度、曼宁系数、下渗参数，其中下渗参数包括Horton模型：最大渗入速率、最小渗入速率、入渗衰减系数。

3.根据权利要求1所述的一种基于响应曲面法的植草沟设计参数优化方法，其特征在于，所述步骤3)中水文模型建模步骤如下：

(1)模型的准备：建模前期的准备工作是收集研究区域内的基础资料，包括地形图、卫星影像图、排水管网、降雨数据以及相关规划措施等；

(2)模型的建立：在模型资料准备的基础上，构建研究区域水文模型；

(3)模型的应用：完成模型建立和参数的调整后，便将模型应用到径流控制效能指标的优化当中。

4.根据权利要求1所述的一种基于响应曲面法的植草沟设计参数优化方法，其特征在于，所述步骤4)中取值时主要根据植草沟的控制效能指标、植草沟设计指南、拟建工程地形及水文特点、水文模型参数选取范围等选取合理的参数范围。

5.根据权利要求1所述的一种基于响应曲面法的植草沟设计参数优化方法方法，其特征在于，所述步骤5)中方案包括三因素三水平设计17组实验，四因素三水平设计29组实验。

6.根据权利要求1所述的一种基于响应曲面法的植草沟设计参数优化方法，其特征在于，所述步骤3)中水文模型平台包括SWMM、KOSSIM或MIKE平台。

7.根据权利要求1所述的一种基于响应曲面法的植草沟设计参数优化方法，其特征在于，所述步骤9)中具体：基于次要控制指标进行进一步筛选得出最优方案。

8.根据权利要求1所述的一种基于响应曲面法的植草沟设计参数优化方法，其特征在于，所述步骤9)中将响应曲面法得出的最优设计方案的预测值与模型模拟的实验值作对比，观察两者是否接近，若接近则确定为最优方案。