一种被动分洪情景下的分洪区避险转移方案编制方法_3

文档序号:9274993阅读:来源:国知局
移主体转移耗时最大约束:在进行避险转移的过程中,遵循就近原则, 并保证在限定的时间(村庄c中采用某种转移方式的避险转移主体i至转移安置点的所有 路径中最长耗时)内到达目的地,描述为如下公式(6)所示:
[0086]
[0087]其中,Cf为第c个村庄允许的最大避险转移时间。
[0088] 安置点容量约束:各安置点的实际安置人数不得超过该安置点的最大安置容量, 描述为如下公式(7)所示:
[0089]
[0090] 其中,hk为第k号安置点实际安置人数;为第k号安置点的最大安置容量。
[0091] 路线有利调整约束:如果村庄c按照多条路径进行避险转移,则需保证其每个避 险转移主体的避险转移时间应低于该村庄c整体按照单一最短路径转移的耗时,描述为如 下公式⑶所元.
[0092]
[0093] 其中,Cf°rt为村庄c整体按照单一最短路径转移的耗时。
[0094] 步骤5求解避险转移模型,获得最优避险转移方案
[0095] 在求解上述避险转移模型时,变量和约束条件的数目将随着转移主体数目的增加 而急剧增加,若采用常规的动态规划法求解,将遇到"维数灾"问题,会使求解变得异常困 难。为此,本发明采用逐次逼近算法进行模型求解,其特点是将n维动态规划问题转化为n 个一维子问题,使得计算工作量只随维数n成线性增长而不是成指数增长。同时,为改善解 的最优性,从几个不同初始状态轨迹开始求得多组最优解,再从中选出最优的。即先对避险 转移主体1进行优化,其余n-1个避险转移主体运行策略和状态变量序列暂时保持初始策 略不变,这相当于对n维决策向量加n-1个等式约束;再对避险转移主体2进行优化,除避 险转移主体1保持新策略外,其余转移主体仍保持初始策略,遍历寻找避险转移主体2的最 优转移策略;用同样方法对避险转移主体3、避险转移主体4、…、避险转移主体n分别进行 优化,得到各避险转移主体的最新策略;再从避险转移主体1开始,重复上述步骤,进行第 二轮、第三轮……迭代计算,直到目标函数不再改善或前后两轮迭代目标函数值满足收敛 要求为止。
[0096] 需要说明的是,上述步骤中进行单个转移主体优化时均以整体效益目标最大为目 标。
[0097] 逐次逼近算法的实现,包括以下子步骤:
[0098] (5-1)确定避险转移主体的计算顺序。按照如下原则确立避险转移主体的计算顺 序:分属不同村庄的避险转移主体,按照洪水前峰到达时间排序,洪水前峰先到达的村庄所 属的避险转移主体优先参与计算;分属同一村庄的避险转移主体,计算的优先级相同,随机 确立计算顺序;
[0099] (5-2)确定可行域。根据洪水分析结果生成的受淹道路表,将方案集合中包含 受淹道路的避险转移方案移除,得到考虑溃口洪水影响的避险转移方案集合,作为模型求 解中各避险转移主体的可行域;
[0100] (5-3)生成初始轨迹,包括:
[0101 ] (5-3-1)在各避险转移主体的可行域内,在不考虑道路拥堵的前提下,计算各避险 转移方案的转移花费,并选取使得各主体避险转移花费最小的解作为初始解;
[0102] (5-3-2)根据避险转移主体的计算顺序,在可行域内随机的选取避险转移主体的 避险转移方案,遍历所有的避险转移主体,得到一个随机解;
[0103] (5-3-3)按照子步骤(5-3-1)中方法得到一个初始解,按照子步骤(5-3-2)中方法 生成N-1个初始解,共生成N个初始解;
[0104] (5-4)循环迭代计算,分别以步骤(5-3)中的N个解作为初始解,按如下步骤进行 循环迭代计算,得到N个解,并从中选取最优的解作为模型求解的最优解,包括:
[0105] (5-4-1)算法初始化,避险转移主体编号i= 0,迭代次数g= 0;
[0106] (5-4-2)针对第i个避险转移主体,循环遍历该主体的可行域,在考虑拥堵的情 况下,判断最大避险转移耗时约束和安置点容量约束,并记录约束的破坏深度。选择约束 破坏深度最小和整体目标最优的转移方案作为该主体选择的避险转移方案,进入子步骤 (5-4-3);
[0107] (5-4-3)判断是否为最后一个计算避险转移主体。若是,则令i= 0,进入子步骤 (5-4-4);若否,则令i=i++,进入子步骤(5-4-2);
[0108] (5-4-4)迭代次数g是否达到最大?是则执行子步骤(5-4-5);否则g++,执行子 步骤(5-4-2);
[0109] (5-4-5)终止迭代,输出最终解。
[0110] 本发明的具体实施例如下:
[0111] 本发明具体实施例以湖北省2013年度洪水风险图建设项目中的荆江分洪区为 例,进行被动分洪方面的阐述。该工程的目的是通过模拟荆江分洪区溃堤情景,制定符合实 际需求的被动分洪避险转移方案。
[0112] 本发明实施例考虑长江荆江河段发生1000年一遇1954年型洪水,影响范围为荆 江分洪区内的179个村庄,包括99461户、399724人,转移方式包括卡车、轿车、摩托车、非机 动车和步行,转移使用的道路包括国道、省道、县道和乡村道路。
[0113] 本发明实施例中,被动分洪避险转移方案包含荆江分洪区内各村庄的转移路线以 及该转移方案下各道路路段的拥堵情形。
[0114] 1:转移路线
[0115] 结果输出为转移主体的转移路线对应路段序列以及完整路径,其中,包含转移方 式、转移路径、人数、耗时、安置点等信息,计算结果以GIS图形文件(见图3、图4)和表格文 件(见下表3)保存。
[0116]
[0117] 表3被动分洪应急转移表不例
[0118] 图3和图4中灰黑色点表示待转移的村庄,带有箭头的道路表示该村庄人员的转 移路径,灰白色点表示转移安置点。
[0119] 2:路段拥堵状态
[0120] 在考虑拥堵的设定下,可以获得各时段(模型输出时间长度为15分钟)各路段的 拥挤情形,其中还包括人流来源和人流方式。最终生成路段拥堵状态表(见下表4),表格内 容包括时段编号、路段编号、人数、人口来源、拥堵等级等。同时,对路段图层进行处理,增加 拥堵等级等字段,可以以shp图层方式(见图5)保存拥堵数据。图5中,不同灰度表示不 同的道路拥堵程度,颜色越黑道路越拥堵。
[0121]
[0122] CN104992249A 说明书 10/10 页
[0123] 表4路段拥堵状态数据表示例
[0124] 本领域的技术人员容易理解,以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以 限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含 在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种被动分洪情景下的分洪区避险转移方案编制方法,其特征在于,包括: 步骤1生成避险转移原始静态可行路径表,包括各行政村至可到达安全地点的所有可 行路径; 步骤2评价人员转移代价,若为有指挥情形则执行子步骤(2-1),若为无指挥情形则执 行子步骤(2-2),包括: (2-1)针对第i个避险转移主体通过第j个路段,其转移耗时代价函数如下所示:其中,Co.叫/力为第i个避险转移主体通过第j个路段需要的时间而为第j个路段的 长度A为第i个避险转移主体的移动速度; (2-2)针对第i个避险转移主体通过第j个路段,其转移耗时代价函数如下所示:其中,G^N)为第j个路段的拥堵系数; 步骤3评价基于时间窗口的避险转移方案,包括以下子步骤: (3-1)根据洪水演进的时间尺度和总时段长度,将整个避险转移期划分为若干个大小 均等的时段,每个时段为一个时间窗口,每个时间窗口包含洪水淹没道路信息、道路的人数 和来源信息以及道路拥堵信息; (3-2)同时考虑洪水淹没过程和道路拥堵情况,
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