一種基於前景理論的高拱壩施工方案優選方法

2024-04-15 19:29:05

1.本發明涉及高拱壩施工仿真領域，特別涉及一種基於前景理論的高拱壩施工方案優選方法。


背景技術：

2.高拱壩施工是複雜的隨機動態過程，施工過程仿真為高拱壩施工方案優化與決策提供了重要手段。基於不同施工方案仿真成果，綜合考慮各類施工進度控制指標，採用智能優化方法得到綜合最優的施工方案，可以為現場施工進度控制提供重要依據。高拱壩施工方案優化需要面臨多階段、多屬性、連續性隨機變量的特點，現有研究難以實現該特性隨機變量優化。當前尚未有綜合考慮各施工階段多屬性隨機指標實現施工方案優化，且較少有針對性連續性隨機變量的多階段多屬性優化的方法。


技術實現要素：

3.針對上述現有技術的缺陷，本發明提出了一種基於前景理論的高拱壩施工方案優選方法，綜合考慮施工指標在各階段的發展特點，提出動態參考點演進方法；基於前景隨機準則，並通過建立各階段指標權重與時間權重，實現高拱壩施工方案智能優化，提高了施工方案優化的準確性。
4.本發明利用以下技術方案實現：
5.本發明一種基於前景理論的高拱壩施工方案優選方法，該方法包括以下步驟：
6.步驟1、根據高拱壩施工的工程特點設定若干套施工方案，確定施工方案的決策指標；
7.步驟2、利用高拱壩施工智能仿真系統進行仿真分析，得到各施工方案在各階段施工關鍵參數；
8.步驟3、將施工方案的各個決策指標進行歸一化處理，使得每個決策指標值轉為效益型指標，建立為當前階段t決策指標j方案i的關鍵參數x
ijt
模型如下：
[0009][0010]
其中，x
ijt
為當前階段t決策指標j方案i的關鍵參數，x
jt
為t階段各施工方案指標j的樣本集合；
[0011]
步驟4、根據在高拱壩施工方案執行過程中各類決策指標的不同屬性的發展變化，以平均發展速度的理念建立各施工方案各階段的決策指標的動態參考點；在各施工方案各階段的決策指標中將動態參考點扣除，基於平均發展速度的理念建立動態建立參考點變化過程模型如下：
[0012]
[0013][0014][0015][0016][0017]
其中，x
jt
為階段t下指標j的參考點坐標，h
t
為階段t下參考點的設置參數，為時刻t下指標j的參考點x
jt
的期望均值，p
ijt
為在階段t下的決策指標j方案i的概率函數，為指標j的平均發展速度，s
jt
為階段t下指標j的發展速度，x
jl
為當t＝l時的x
jt
，x
jt-1
為上一階段t-1下指標j的參考點坐標；
[0018]
步驟5、根據前景隨機佔優理論，建立各施工方案各階段各指標的價值函數；基於前景隨機佔優理論建立價值函數模型如下：
[0019]vijt
＝∫π(p
ijt
)v(δxk)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(7)
[0020][0021][0022]
δxk＝x
ijt-x
jt
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(10)
[0023][0024]
其中，v
ijt
為價值函數，π為概率權重函數，ν為價值函數，
△
xk為關鍵參數x
ijt
與動態參考點的差值，k為
△
x的序號，α和β分別為收益和損失區域價值冪函數的凹、凸程度，θ為損失區域比收益區域更陡的特徵，γ為風險收益態度係數，δ為風險損失態度係數，x
jt
為階段t下指標j的參考點，w
jt
為指標j在當前階段t決策指標屬性權重，w
t
為時間序列權重，vi為方案i前景值；
[0025]
步驟6、採用critic方法，建立各方案各階段各指標屬性權重以及時間權重；
[0026]
步驟7、根據前景理論計算步驟5中的公式(7)至公式(11)所示的價值函數模型的結果，計算結果作為各施工方案前景值，對各施工方案進行優化分析，前景值越大方案越優。
[0027]
與現有技術相比，本發明能夠達成以下具體技術效果：
[0028]
1)綜合考慮施工指標在各階段的發展特點，實現高拱壩施工方案多階段、多屬性、連續性的隨機變量優化；
[0029]
2)實現了高拱壩施工方案智能優化，有效地提升決策科學性，解決目前施工方案
優化結果準確性低的問題。
附圖說明
[0030]
圖1為本發明實施例的一種基於前景理論的高拱壩施工方案優選方法整體流程圖；
[0031]
圖2為本發明實施例的一種基於前景理論的高拱壩施工方案優選方法模型示意圖。
具體實施方式
[0032]
下面結合附圖和具體實施例對本發明技術方案作進一步詳細描述。
[0033]
如圖1所示，為本發明的一種基於前景理論的高拱壩施工方案優選方法整體流程圖。如圖2所示，為本發明實施例的一種基於前景理論的高拱壩施工方案優選方法模型示意圖。
[0034]
根據高拱壩施工的工程特點設定若干套合理的施工方案，以及確定施工方案的決策指標；例如：在針對大壩懸臂高度施工方案進行優化時，共設置三套懸臂高度的施工方案包括整體懸臂高度60m+孔口部分懸臂高度50m(以下簡稱方案c1)、整體懸臂高度70m+孔口部分懸臂高度60m(以下簡稱方案c2)、整體懸臂高度80m+孔口部分懸臂高度70m(以下簡稱方案c3)，確定施工方案的決策指標包括「超前達到關鍵節點面貌天數」、「從仿真開始最大澆築強度」、「從仿真開始最大澆築強度均衡性指標」、「平均間歇期以及超過14天混凝土壩塊比例」；利用高拱壩施工智能仿真系統進行仿真分析，得到各施工方案各階段的施工關鍵參數；
[0035]
本發明的一種基於前景理論的高拱壩施工方案優選方法的整體流程具體包括以下步驟：
[0036]
步驟1、將各個決策指標進行歸一化處理，使得每個決策指標值轉為效益型指標，即指標值越大整體越優，所利用的歸一化算法表達式如下：
[0037][0038]
其中，x
ijt
為t階段指標j方案i的關鍵參數，x
jt
為t階段各施工方案指標j的樣本集合；
[0039]
步驟2、根據在高拱壩施工方案執行過程中各類決策指標的不同屬性的發展變化，以平均發展速度的理念建立各施工方案各階段的決策指標的動態參考點；
[0040]
在本實施例中，所述基於平均發展速度的理念建立動態建立參考點變化過程模型如下：
[0041][0042]
[0043][0044][0045][0046]
其中，x
jt
為階段t下指標j的參考點坐標，h
t
為階段t下參考點的設置參數，為當前時刻t下指標j的參考點x
jt
的期望均值，p
ijt
為在階段t下的決策指標j方案i的概率函數，為指標j的平均發展速度，s
jt
為階段t下指標j的發展速度，x
jl
為當t＝l時的x
jt
，x
jt-1
為上一階段t-1下指標j的參考點坐標；
[0047]
步驟3、根據前景隨機佔優理論，建立各施工方案各階段各指標的價值函數；
[0048]
在本實施例中，所述基於前景隨機佔優理論建立價值函數模型如下：
[0049]vijt
＝∫π(p
ijt
)v(δxk)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(7)
[0050][0051][0052]
δxk＝x
ijt-x
jt
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(10)
[0053][0054]
其中，v
ijt
為價值函數，π為概率權重函數，ν為價值函數，
△
xk為關鍵參數x
ijt
與動態參考點的差值，k為
△
x的序號，α和β分別為收益和損失區域價值冪函數的凹、凸程度，θ為損失區域比收益區域更陡的特徵，γ為風險收益態度係數，δ為風險損失態度係數，x
jt
為階段t下指標j的參考點，w
jt
為指標j在當前階段t決策指標屬性權重，w
t
為時間序列權重，vi為方案i前景值；
[0055]
在本實施例中，α與β取值為0.88，θ取值為2.25，γ取值為0.61，δ取值為0.72，以上數值取值皆經過試驗論證較為合理；
[0056]
步驟4、採用critic方法，建立各方案各階段各指標屬性權重以及時間權重；
[0057]
在本實施例中，建立各階段的階段權重權重為w1、w2、w3、w4，具體如下：
[0058]
w1＝(0.187,0.159,0.307,0.295,0.0507)
[0059]
w2＝(0.221,0.141,0.311,0.177,0.150)
[0060]
w3＝(0.272,0.098,0.266,0.168,0.196)
[0061]
w4＝(0.476,0.107,0.337,0.0218)
[0062]
以及，時間權重：w
t
＝(0.300,0.129,0.290,0.281)
[0063]
步驟5、根據前景理論計算步驟5中的公式(7)至公式(11)所示的價值函數模型的
結果，計算結果作為各施工方案前景值，對各施工方案進行優化分析，前景值越大方案越優；
[0064]
在本實施例中，根據前景理論得到各階段決策指標為v＝(-0.454，0.228，0.146)，因此，方案2為最優。
[0065]
本發明首先綜合考慮施工指標在各階段的發展特點，提出動態參考點演進方法，實現高拱壩施工方案多階段、多屬性、連續性的隨機變量優化，然後通過建立各階段指標權重與時間權重，最後基於前景隨機準則，實現高拱壩施工方案智能優化，有效地提升決策科學性。
[0066]
本領域的技術人員可以對本發明進行各種改動和變形而不脫離本發明的精神和範圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變形屬於本發明權利要求極其等同技術的範圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變形在內。