城市河道治理的断面经济优化设计方法.pdf

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1、水利水电技术第45卷2014年第7期城市河道治理的断面经济优化设计方法蔡鸥，徐奎，马超，张雅卓(天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室，天津300072)摘要：针对城市河道治理，提出了满足河道多功能要求的断面经济优化设计方法，构建了断面经济优化设计模型。以某河道为例。利用遗传算法对优化设计模型进行求解，结果表明所选方案较优。本文提出的河道经济优化设计方法可根据不同的约束、不同的目标对模型进行修正与调整。因而，可适用不同的河道治理工程，具有一定的应用推广价值。关键词：城市河流；河道治理；河道多功能性；断面设计；经济优化中图分类号：Tv

2、85文献标识码：B文章编号：1000．0860(2014)07—0112—05Designmethodforeconomicoptimizationonrivercross-sectionofurbanAverimprovementCAIOu，XUKui，MAChao，ZHANGYazhuo(StateKeyLaboratoryofHydraulicEngineeringSimulationandSafety，TianjinUniversity，Tianjin300072，China)Abstract：Aimingaturbanfiv

3、erimprovement，adesignmethodforeconomicoptimizationofrivercrosssectionformeetingtherequirementofmulti—functionsoffiverisproposedandarelevantoptimizationdesignmodelisestablishedaswell．Bytakingariverasthestudycase，theoptimizationmodelissolvedwitIlgeneticalgorithm，andthenth

4、eresultshowsthattheoptimizedschemeismoreoptimal．Withthedesignmethodfortheeconomicoptimizationoffivercrosssectionproposedherein，themodelcanbemodifiedandadjustedinaccordancewithvariousrestrainingconditionsandvariousobjectives．Therefore，itisnotonlya—daptabletotheprojeetofu

5、rbanriverimprovement，butalsohasacertainpopularizationvalue．Keywords：urbanriver；fiverimprovement；multi—functionsofriver；cross-sectiondesign；economicoptimization随着现代水利由传统的工程水利向资源水利和环境水利转变，城市河流治理理念由只侧重于满足防洪、排涝要求，向建设城市河流的生态化、景观化、人文化等多功能要求转变⋯。目前，国内外学者对城市河流治理的研究主要集中于河道生态、景观理论

6、及应用研究，包括：生态河道的理论框架口1、河流功能治理方法体系-3。、河流健康评价指标H。5J、河流生态修复方法∞。]、河流景观设计方法[8。91以及河流治理后评估¨圳等。从实际河流治理工程来看，无论建设何种功能的河流，河道治理的工程投资均较大，回收期较长。因此，对于城市河道治理，如何在保证河流的功能下，尽可能降低建设成本或使治理的收益达到最大，是一个很重要的课题。基于此，本文旨在通过河道优化设计，建立城市河道治理的经济设计模型，使河道满足生态景观等要求的基础上，达到治理112收益最大化。1河道治理优化问题的数学描述从空问上来看，河道

7、治理是对河道空间的改变，即是河道空间位置的函数。从河道的横向、垂向与纵向来进行描述，记为门=F(x，Z，y)，河道的整治从横断面、底坡及纵向河道中心线三方面进行。而河道治理为满足自然性，一般不对河道中心线进行修改。因此，河道治理的成本与收益可表示为河道断面与坡降的函数。以河道治理收益最大为目标建模收稿日期：2014—02—16基金项目：国家自然科学基金(51379140)。作者简介：蔡鸥(1983一)，男，助理工程师。WaterRe$otlrce$andHydropowerEngineeringVol45No．7求X={币。，i。一1

8、}m=1，2，3，⋯··使maxY(X)=8(x)一C(X)满足I-I(X)∈匝E(X)∈E，￡(X)∈L，P(X)∈P，式中，X为决策变量；咖。为In,断面变量；i。一，为肌断面与m一1断面之间的坡降；y(X)为河道治