[发明专利]基于粒子群算法与地下水模型的基坑降水优化方法

权利要求书

1.一种基于粒子群算法与地下水模型的基坑降水优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1:构建地下水流模拟模型，刻画基坑区域及其周围的地下水流场的动态变化过程；

步骤S2:基于预设目标函数及约束条件，建立优化模型；

步骤S3:耦合地下水流模拟模型和优化模型；

步骤S4:采用PSO优化技术求解耦合后的模型最优解；

步骤S5:根据最优解，得到最优降水井的空间分布和抽水流量。

2.根据权利要求1所述的基于粒子群算法与地下水模型的基坑降水优化方法，其特征在于，所述预设目标函数及约束条件具体为：

目标函数：

最小化

约束条件：

Q_mi≤Q^t_i≤Q_max (3)

其中，C表示基坑降水工程的建设成本；D_w为降水井的数目；y_i表示井i是否采用的二进制数；Q_i^t为井i的在第t管理期内的抽水流量；D_t为总的管理期数；Δt_t为第t应力期的时长；α_i(i＝1，2)表示井安装与抽水的价格系数；h_i表示基坑施工作业区的地下水水位；h _upper表示基坑施工过程中的要求的地下水水位；h_lower表示基坑施工过程中地下水水位降低的下限；R表示基坑施工作业范围。

3.根据权利要求1所述的基于粒子群算法与地下水模型的基坑降水优化方法，其特征在于，所述步骤S3具体为：

步骤S31:耦合后的的模型优化管理的目标是决策变量和状态变量的函数；

步骤S32:通过模拟模型不断更新状态变量，计算目标函数值和判断是否满足约束条件；通过优化模型选择决策变量，返回到模拟模型中更新状态变量；

上式表示系统在某一时刻t状态变量w^t是该时段决策变量Q^t及上一时段t-1状态变量w^t-1的函数，状态转移函数用f_w表示；

步骤S32:耦合后的的模型中决策变量和状态变量同时满足模拟模型，且同步更新。

4.根据权利要求1所述的基于粒子群算法与地下水模型的基坑降水优化方法，其特征在于，所述步骤S4具体为：

步骤S41:采用实数编码的方式表示降水井的位置与井流量，对系统的种群大小、加速因子、最大允许迭代次数进行设置，并随机生成每个粒子的初始位置和初始速度信息；

步骤S42:对粒子是否满足约束进行判断，如果不满足约束，则使用修正函数修正粒子，使其成为可行解

步骤S43:根据目标函数分别计算群体中各个粒子的适应度值

步骤S44:根据粒子的适应度值来确定单位历史最有个体、群体历史最优个体

步骤S45:对粒子的速度与位置进行更新:

步骤S46:更新惯性权重，限制粒子群的速度与范围

步骤S47:判断是否已经达到终止准则，如果满足终止准则，则终止迭代，输出最优解；如果未满足终止准则，则返回步骤S44:继续进行搜索。

步骤S48:在全局中显示最优位置，并且给出各指标的定量结果。