[发明专利]一种快速确定调蓄池优化布局方案的方法

说明书

本发明公开了一种快速确定调蓄池优化布局方案的方法，属于城市排水技术领域。本发明包括如下步骤：(1)以未设置调蓄池的系统为基准，通过改进的弹性指标计算公式，计算得到弹性指标数据元集合R₀；(2)通过加法计算弹性表征指数，优选布局方案弹性表征指数集R_N+，获得减量模拟优化方案集R_N+30；(3)对减量模拟优化方案集，再次进行模拟和弹性指标计算、排序，获得调蓄池的最佳布局方案或较佳布局方案。采用本发明的方法可以快速评估城市排水系统设置单个或多个调蓄池情况下的系统弹性和布局方案，评估结果更为快速、客观，且可操作性强，大大提高了调蓄池布局方案确定的效率，能够更好地指导新排水系统的调蓄池优化布局规划设计。

技术领域

本发明属于城市排水技术领域，更具体地说，涉及一种快速确定调蓄池优化布局方案的方法。

背景技术

调蓄池是城市内涝防治系统的重要组成部分，在很多城市的内涝防治中被广泛采用。调蓄池的数量与布局对城市排水和内涝防治效果至关重要，因此，探讨调蓄池优化布局方案的确定方法具有重要意义。目前城市排水领域的调蓄池设计，主要结合现行国家规范《室外排水设计规范》GB 50014-2006(2016年版)、《城镇内涝防治技术规范》GB 51222-2017和《城镇雨水调蓄工程技术规范》GB 51174-2017。但在这三个国家规范中，均未给出确定多个调蓄池优化布局方案的具体方法。

目前已有的文献中，陶涛等(2014)将非支配排序遗传算法和SWMM模型相结合，兼顾防洪效果和雨水调蓄池建造成本两方面，探讨了分散式雨水调蓄池的最优布局方案。李飞等(2015)采用改进的粒子群优化算法，结合当地不同地区洪水控制的不同标准，寻找使工程造价和洪水风险最小化的雨水调蓄池的最优布局。

目前已公开的专利中，CN110675282A(一种初期雨水调蓄池优化设计方法)以所有调蓄池总容积为约束条件，利用人工神经网络模型训练出的调蓄池截污率与总成本之间的数学模型，采用粒子群优化算法得出各调蓄池的最优截污率。

无论是现行国家规范还是已公开的文献和专利，所涉及到的调蓄池的设计均属于传统设计，从而无法有效保证调蓄池布局方案的优越性；同时现有调蓄池优化布局方案大都涉及到采用遗传算法、粒子群算法等优化算法，这些算法需要成千上万次(种群数量50-100，迭代次数100-500)的迭代模拟计算，需要消耗大量的时间和功耗，因此布局方案确定的效率也相对较低。

因此，如何进一步优化调蓄池布局方案的确定方法，使其能够更好地适应各种因素的影响，并提高布局方案确定的效率具有重要意义。

发明内容

1.要解决的问题

本发明的目的在于克服现有调蓄池布局方案确定方法有待进一步优化，且模拟计算量太大(耗费大量时间和功耗)的不足，提供了一种快速确定调蓄池优化布局方案的方法。本发明引入弹性理念，借助弹性表征指数、减量模拟优化法、MATLAB+SWMM模拟计算，对新排水系统调蓄池布局方案进行评定，从而能够有效保证调蓄池布局方案确定的快捷性、先进性，节省了大量时间和功耗，大大提高了调蓄池优化布局方案确定的效率。

2.技术方案

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

本发明的一种快速确定调蓄池优化布局方案的方法，为基于弹性表征指数的减量模拟优化法，该方法引入弹性理念，基于弹性表征指数，产生布局方案集，通过减量模拟优化法，确定调蓄池优化布局方案，具体包括如下步骤：

步骤一、引入弹性理念，考虑排水系统出水口堵塞和极端降雨的情况下，借助MATLAB+SWMM模拟计算，以未设置调蓄池的系统为基准，通过改进的弹性指标计算公式，计算得到弹性指标数据元集合R₀。