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1、分类号 TV3 密级U D C硕 士 学 位 论 文高面板堆石坝土石方调配优化及应用研究学 位 申 请 人： 卢 威学 科 专 业： 水 利 水 电 工 程指 导 教 师： 杨 启 贵 教高燕 乔 副 教 授二 一 一 年 五 月A Dissertation Submitted in Fulfillment of the Requirements for theDegree of Master of EngineeringResearch on the Optimization and Application in EarthworkAllocation of High CFRDMaster
2、Candidate: LuWeiMajor: Water Resources and Hydropower EngineeringSupervisor: Prof. Yang QiguiAssociate Prof. Yan QiaoChina Three Gorges UniversityYichang, 443002, P.R.ChinaMay, 2011三 峡 大 学 硕 士 学 位 论 文三 峡 大 学 学 位 论 文 原 创 性 声 明本 人 郑 重 声 明 ： 所 呈 交 的 学 位 论 文 ， 是 本 人 在 导 师 的 指 导 下 ， 独 立 进 行 研 究 工 作所 取 得
3、的 成 果 ， 除 文 中 已 经 注 明 引 用 的 内 容 外 ， 本 论 文 不 含 任 何 其 他 个 人 或 集 体 已 经发 表 或 撰 写 过 的 作 品 成 果 。 对 本 文 的 研 究 做 出 重 要 贡 献 的 个 人 和 集 体 均 已 在 文 中 以 明确 方 式 标 明 ， 本 人 完 全 意 识 到 本 声 明 的 法 律 后 果 由 本 人 承 担 。学 位 论 文 作 者 签 名 ：日 期 ：I三 峡 大 学 硕 士 学 位 论 文摘 要面 板 堆 石 坝 因 其 安 全 性 、 经 济 性 、 适 应 性 好 等 特 点 ， 在 国 内 外 得 到 迅 速
4、的 发 展 。随 着 我 国 水 电 建 设 重 心 的 西 移 ， 许 多 水 电 资 源 位 于 经 济 不 发 达 、 交 通 运 输 不 方 便 的 高山 峡 谷 地 区 。 在 这 些 地 区 修 建 的 水 电 站 ， 高 度 大 多 在 250300m。 对 外 交 通 条 件 、 地形 地 质 条 件 和 筑 坝 材 料 等 因 素 的 制 约 ， 使 得 高 面 板 堆 石 坝 成 为 最 具 竞 争 力 的 坝 型 。 而土 石 方 调 配 问 题 作 为 面 板 堆 石 坝 工 程 施 工 中 的 核 心 问 题 ， 涉 及 因 素 众 多 ， 是 一 项 复 杂的 系
5、统 工 程 。 科 学 合 理 的 土 石 方 调 配 方 案 ， 能 够 降 低 大 坝 的 建 设 成 本 、 减 少 占 用 耕 地和 保 护 当 地 生 态 环 境 ， 有 着 巨 大 的 经 济 效 益 和 推 广 应 用 价 值 。本 文 在 系 统 分 析 高 面 板 堆 石 坝 土 石 方 调 配 问 题 的 基 础 上 ， 以 大 坝 整 个 施 工 过 程 中所 涉 及 的 各 项 调 配 费 用 总 和 的 最 小 值 作 为 目 标 函 数 ， 建 立 了 土 石 方 调 配 的 数 学 模 型 ，并 综 合 考 虑 了 调 配 过 程 中 涉 及 的 各 种 定 量
6、的 、 定 性 的 约 束 条 件 。 结 合 制 定 的 调 配 启 发规 则 ， 通 过 计 算 机 仿 真 模 拟 求 解 堆 石 坝 土 石 方 调 配 模 型 。 在 土 石 方 调 配 的 过 程 中 ， 以土石方调配起点( 即供料源) 到调配终点( 即受料源) 之间的最短路径作为目标函数，建立 面 板 堆 石 坝 土 石 方 调 配 路 径 优 化 的 数 学 模 型 ， 之 后 运 用 蚁 群 算 法 计 算 调 配 起 点 到 调配 终 点 的 最 短 水 平 运 输 距 离 ， 确 定 最 优 的 运 输 方 案 ， 从 而 达 到 减 少 调 配 费 用 的 目 的 。利
7、 用 上 述 模 型 ， 在 VB 2010 开 发 环 境 中 ， 编 制 了 高 面 板 堆 石 坝 土 石 方 调 配 软 件 ， 并将 其 应 用 于 某 工 程 实 例 ， 实 现 了 对 土 石 方 调 配 过 程 的 详 细 模 拟 和 土 石 方 调 配 路 径 的 优化 。全 文 共 分 为 五 章 ： 第 一 章 对 面 板 堆 石 坝 土 石 方 调 配 的 研 究 背 景 及 国 内 外 研 究 现 状进 行 了 深 入 的 分 析 ； 第 二 章 系 统 分 析 高 面 板 堆 石 坝 土 石 方 调 配 问 题 ， 包 括 调 配 的 原 则 、调 配 系 统 的
8、组 成 要 素 及 各 要 素 之 间 的 土 石 方 流 向 、 调 配 模 型 的 目 标 函 数 及 相 应 的 约 束条 件 。 并 详 细 介 绍 了 计 算 机 仿 真 技 术 求 解 调 配 模 型 的 方 法 ； 第 三 章 阐 述 了 蚁 群 算 法 的原 理 及 其 在 面 板 堆 石 坝 土 石 方 调 配 路 径 优 化 中 的 应 用 ； 第 四 章 介 绍 了 高 面 板 堆 石 坝 土石 方 调 配 软 件 的 开 发 环 境 、 调 配 数 据 库 及 软 件 功 能 , 并 将 开 发 的 调 配 软 件 应 用 于 工 程实 例 ； 第 五 章 对 全 文
9、进 行 总 结 ， 并 对 相 关 研 究 工 作 进 行 了 展 望 。关键词：面板堆石坝 土石方调配 数学模型 路径优化 蚁群算法II三 峡 大 学 硕 士 学 位 论 文AbstractConcrete Face Rockfill Dam rapidly develops at home and abroad because of itssafety, economy, adaptability and other characteristics. With the westward movement ofthe center of gravity of hydropower const
10、ruction, many hydropower resources in themountain gorge where economy is backward and transportation is not convenient.Hydropower station built in these areas mostly reach the height of 250 300m. They aregenerally subject to external traffic conditions, terrain conditions, and dam constructionmateri
11、als, geological factors, which makes high CFRD dam become the most competitivedam type. The earthwork allocation problem faced rock fill dam construction as the coreissue, involving many factors, is a complex systematical project. Scientific and rationalearth allocation scheme can reduce the constru
12、ction cost of the dam, reduce the use offarmland and protect the local ecological environment, which has great economic andpromotional value.Based on the systematic analysis of high CFRDs earthwork allocation, this researchestablishes a mathematical model of earthwork allocation by using the objecti
13、ve functionwhich is the minimum of the whole cost in project process. And it also considers a varietyof quantitative and qualitative constraints in allocation process. Combining with thedeployment of heuristic rules and computer simulation technology, this research aims toestablish an earth rock fil
14、l dam allocation model. In the process of earthwork allocation,the objective function is the shortest path between deployment of a starting point to earth(ie, feed sources) and the deployment of the end (that is, by the source material). Thenconcrete face rock fill dam earthwork allocation optimizat
15、ion model of the path isestablished by using the objective function. Then using Ant Colony Algorithms to calculatethe horizontal distance from the start to the end of deployment to achieve the optimaltransport solutions and reduce deployment costs. Using the above model, this researchproduces high r
16、ock fill dam earthwork allocation software that is applied to a practicalproject, which accomplishes the deployment process, detailed simulation of earth and rockwork path optimization in the VB 2010 development environment.The thesis is divided into six chapters: Chapter one is a deep analysis of the researchsbackground and research status of CFRD earthwork allocation at home and abroad; secondchapter analyzes the deployment of high concrete face rock fill
