利用温度全局优化法探测堤坝多重集中渗漏.pdf

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1、ＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＧｅｏｌｏｇｙ工程地质学报１００４－９６６５／２０１５／２３（２）０３３５０９ＤＯＩ：１０．１３５４４／ｊ．ｃｎｋｉ．ｊｅｇ．２０１５．０２．０１９利用温度全局优化法探测堤坝多重集中渗漏①②①王新建朱大林潘纪顺（①华北水利水电大学资源与环境学院郑州４５００１１）（②中牟县引黄灌区管理中心郑州４５１４５０）摘要利用地温探测堤坝工程中的多重集中渗漏通道位置是一种反问题，为取得全局最优解及突破现有方法的局限性，采用不同优化算法相互配合的温度全局最优化方法，以达到有效准确探测显著集中渗漏通

2、道的位置。结合各算法优势及目标函数不连续性等特点，选用全局搜索（ＧＳ）、多初始点（ＭＳ）及遗传算法（ＧＡ）３种方法联合补充优化。首先利用ＧＳ搜索局部最优点；然后结合目标函数不连续点及上述局部最优点，人工增加ＭＳ优化起始点进行多初始点优化；最后依据上述局部解，利用ＧＡ混合算法优化，从而有效提高全局最优化的概率。根据堤坝工程集中渗漏通道低温补给的特点，对优化目标函数进行了具有特定物理意义的修正；为减少每次迭代的优化参数，基于温度测试精度提出分步优化方法，根据温度或修正目标函数残差吸引盆特征确定某步优化的集中渗漏数量；由修正残差与温

3、度测量精度相对大小确定优化是否终止，对应修正残差最小的优化结果为集中渗漏通道位置的真实解。结合工程实例，计算了某水库左坝肩的多重集中渗漏通道位置，分步优化了两个主要的集中渗漏位置，直接法优化３个集中渗漏位置。文献及工程实践证明了该法的正确性及有效性，为了堤坝等水利工程岩土体的集中渗漏整治提供了科学依据。关键词温度测试堤坝安全渗漏优化遗传算法坝肩中图分类号：Ｐ６４１文献标识码：ＡＬＯＣＡＴＩＮＧＣＯＮＣＥＮＴＲＡＴＥＤＳＥＥＰＡＧＥＰＩＰＥＳＩＮＤＡＭＷＩＴＨＴＥＭＰＥＲＡＴＵＲＥＧＬＯＢＡＬＯＰＴＩＭＩＺＡＴＩＯＮ①②①ＷＡＮ

4、ＧＸｉｎｊｉａｎＺＨＵＤａｌｉｎＰＡＮＪｉｓｈｕｎ（①ＮｏｒｔｈＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＷａｔｅｒＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ４５００１１）（②ＹｅｌｌｏｗＲｉｖｅｒＩｒｒｉｇａｔｉｏｎＭａｎａｇｅｍｅｎｔＣｅｎｔｅｒｉｎＺｈｏｎｇｍｏｕＣｏｕｎｔｙ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ４５１４５０）ＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｉｓｐａｐｅｒｉｓｔｏｄｅｃｒｅａｓｅｔｈｅｔｅｎｔａｔｉｖｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｓａｎｄｇｅｔｔｈｅｇｌｏｂａｌｏｐｔｉｍｕｍｉｎｈｉｇｈｅｒｐｏｓｓｉｂｉｌｉｔｙ．Ｔｈｅ

5、ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｇｌｏｂａｌｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｉｓｅｍｐｌｏｙｅｄｔｏｌｏｃａｔｅｔｈｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅｄｓｅｅｐａｇｅｐｉｐｅｓｉｎｒｏｃｋｓｏｉｌｂｏｄｙｏｆｔｈｅｄａｍｏｒａｂｕｔｍｅｎｔ．Ｇｌｏｂａｌｓｅａｒｃｈ（ＧＳ），Ｍｕｌｔｉｓｔａｒｔ（ＭＳ）ａｎｄＧｅｎｅｔｉｃａｌｇｏｒｉｔｈｍ（ＧＡ）ａｒｅｓｅｌｅｃｔｅｄｔｏｅｓｔｉｍａｔｅｔｈｅｐｏｓｉｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅｄｓｅｅｐａｇｅｐｉｐｅｓｗｉｔｈｔｈｅｄｉｓｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｏｂｊｅｃｔｉｖｅｆｕｎｃｔｉｏｎａｓｓｏｃ

6、ｉａｔｅｄｗｉｔｈｃｏｏｐｅｒａｔｉｏｎａｎｄｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｉｔｙｏｆｔｈｅｓｅａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｔｈｅｌｏｃａｌｏｐｔｉｍａａｒｅｓｅａｒｃｈｅｄｂｙＧＳ．ＴｈｅｎｉｎｔｈｅｃｏｎｓｅｑｕｅｎｔＭＳｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ，ｔｈｅｌｏｃａｌｏｐｔｉｍａａｒｅｉｎｐｕｔｔｅｄａｓｔｈｅｉｎｉｔｉａｌｓｔａｒｔｓｔｏｉｎｃｒｅａｓｅｔｈｅｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙｏｆｓｅａｒｃｈｉｎｇｔｈｅｇｌｏｂａｌｏｐｔｉｍａ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｉｓｖｅｒｉｆｉｅｄｏｒｉｍｐｒｏｖｅｄｂｙｇｅｎｅｔ

7、ｉｃａｌｇｏｒｉｔｈｍａｎｄｉｔｓｈｙｂｒｉｄａｌｇｏｒｉｔｈｍ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅｄｌｅａｋａｇｅｐａｓｓａｇｅｒｅｃｈａｒｇｅｄｂｙｗａｔｅｒｉｎｌｏｗｅｒｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｔｈｅｏｂｊｅｃｔｉｖｅｆｕｎｃｔｉｏｎｉｎ收稿日期：２０１４－０２－１６；收到修改稿日期：２０１４－０４－０９．基金项目：国家自然科学基金项目（４１１７４０５２，５０８０９０２４），河南省基础与前沿技术研究计划项目（１１２３００４０２４）资助．第一作者简介：王新建（１９７０－）

8、，男，博士，副教授，工程地质专业．Ｅｍａｉｌ：ｘｉｎｊｉａｎｗａｎｇ＠１６３．ｃｏｍ３３６ＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＧｅｏｌｏｇｙ工程地质学报２０１５ｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｉｓｍｏｄｉｆｉｅｄｗｉｔｈｔｈｉｓｓｐｅｃｉｆｉｃｐｈｙｓｉｃａｌｍｅａｎｉｎｇ