[发明专利]一种初期雨水调蓄池优化设计方法

权利要求书

1.一种初期雨水调蓄池优化设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、根据城市初期雨水的蓄水和排水需求，设定调蓄池的数量M以及每个调蓄池i所处的位置，其中M为大于1的整数，i为调蓄池编号，其值为区间[1,M]内的整数；

S2、根据城市初期雨水的蓄水和排水需求，设定每个调蓄池i的排水口数量N_i以及每个调蓄池i所对应的每个排水口j所处的位置，其中N_i为大于1的整数，j为排水口编号，其值为区间[1,N_i]内的整数；

S3、建立SWMM城市非点源污染数学模型，模拟计算得到每个调蓄池i其下每个排水口j的连续时间污染物过程变量c_i,j(t)和连续时间径流过程变量q_i,j(t)，其中t为时间；

S4、根据每个调蓄池i所处地段的占地条件，得到每个调蓄池i的最大容量V_i^max；

S5、根据每个调蓄池i的最大容量V_i^max和每个调蓄池i其下每个排水口j的连续时间径流过程变量q_i,j(t)，采用径流量累积方程计算得到每个调蓄池i蓄满最大容量的时间

S6、根据每个调蓄池i其下每个排水口j的连续时间污染物过程变量c_i,j(t)和每个调蓄池i蓄满最大容量的时间采用调蓄池累积截污比方程计算得到每个调蓄池i的最大截污率

S7、根据每个调蓄池i的最大截污率采用拉丁超立方抽样方法抽样得到L组调蓄池截污率集H_k＝{ζ_1,k,ζ_2,k,ζ_3,k,…,ζ_M,k}，其中k为调蓄池截污率组合编号，其值为区间[1,L]内的整数；

S8、根据每组调蓄池截污率集H_k，采用成本方程计算得到L组总成本数据Cost_k，并构建L组数据样本{H_k,Cost_k}；

步骤S8的成本方程为：

Cost(H)＝F(H)+S(H)+Me(H) (3)

其中，Cost(H)为成本，H为截污率集，F(H)为调蓄池的建设成本，S(H)为污水处理厂处理总污水的费用，Me(H)为水系水质达标的措施费用；

S9、利用人工神经网络模型对L组数据样本{H_k,Cost_k}进行训练，得到关于调蓄池截污率集H_k与总成本数据Cost_k之间的数学模型；

S10、根据每组调蓄池截污率集H_k及其总成本数据Cost_k的数学模型，构建优化函数J(H)；

步骤S10构建的优化函数J(H)为：

J(H)＝Cost(H)+σ(s)·θ(P(H))·P(H)^α (4)

其中，s为人工神经网络训练迭代次数，σ(s)为惩罚因子，θ(P(H))为比例系数，P(H)为惩罚函数，α为指数因子；

S11、以城市水系水质保障为前提，以minJ(H)为优化目标，采用粒子群优化算法，得到最优截污率集H^opt，该集合的元素为每个调蓄池i的最优截污率

S12、根据每个调蓄池i的最优截污率采用调蓄池累积截污比方程计算得到每个调蓄池i的最优截污率对应时间并根据时间采用径流量累积方程计算得到每个调蓄池i的最适容积

2.根据权利要求1所述的初期雨水调蓄池优化设计方法，其特征在于，所述步骤S5和S12的径流量累积方程为：

其中，V_i(t)为第i个调蓄池径流量累积量随时间的容积。

3.根据权利要求1所述的初期雨水调蓄池优化设计方法，其特征在于，所述步骤S6和S10的调蓄池累积截污比方程为：

其中，ζ_i(t)为截污率，T为排水口径流出流到结束的总时间。

4.根据权利要求1所述的初期雨水调蓄池优化设计方法，其特征在于，所述惩罚因子