专利名称：一种城市景观河道整治的经济优化设计方法
技术领域：
本发明涉及城市景观河道整治方法，特别是一种城市景观河道整治的经济优化设计方法。
背景技术：
城市河道是城市生态系统的重要组成部分，对城市河道进行综合治理，对于维护城市生态平衡、优化城市景观、改善人居环境具有重要意义。传统的城市河道整治模式主要着眼于行洪排涝的要求，进行河道疏浚和护岸建设，多采用河道的直线化或渠道化以及混凝土化的治理模式，而忽略了河道的生态景观功能。近年来，随着经济社会的发展和居民生活水平的提高，关于生态景观河道的理念与体系开始逐步建立，城市河道治理的目标，也从单一的修复行洪排涝功能目标，逐渐发展成为包括修复行洪排涝功能、改善水体污染、重塑滨水景观环境以及构建生态循环系统等多元目标。目前，生态景观河道治理虽有一定的技术与理念，但是并没有形成系统的通用模式，这就导致了一条河道生态治理的成功方式并不一定适应于另一条河道，此外，河道治理项目多，包括泻洪、排涝、蓄水、引清、景观、生态、航运等等，由于没有一种综合评价分析的体系方法，使得项目目标互相干涉，并且由于设计时未能综合考虑，只关注了河道治理后的生态景观功能，忽略了治理过程中经济成本问题，导致总体治理成本很高。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种通过建立河道断面整治经济优化数学模型达到城市景观河道整治收益最大化的经济优化设计方法。本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是一种城市景观河道整治的经济优化设计方法，包括如下步骤步骤一对现状河道分段，根据各河段断面结构数据，分析河段功能是否满足要求，确定需要整治的河段及其断面整治型式；步骤二 根据断面整治型式确定决策变量，根据规划及标准确定约束条件，并以河道整治收益为目标函数建立河道断面整治经济优化数学模型；步骤三采用优化算法对数学模型进行模拟计算，获取决策变量的优选值。还包括将模拟计算结果与实际经验值相比较，反馈修正数学模型参数的步骤。步骤一中所述数据分析包括对河道过流能力、景观功能以及生态功能的现状数据分析。所述优化算法为遗传算法。步骤二中所述约束条件包括水力指标约束条件、生态指标约束条件和景观指标约束条件。所述水力指标约束条件包括断面自身约束条件、扩宽扩深加高约束条件、收缩约束条件、边坡约束条件、堤岸衔接约束条件、底坡衔接约束条件和水位约束条件。
所述生态约束条件和所述景观约束条件转化为流速约束条件、流量约束条件以及水位约束条件。步骤二中所述目标函数数学表达式为Y (X) =Hiax {B (x) _C (x)}，式中Y (x)为河道治理收益，B(X)为河道治理效益，C(X)为河道治理成本。所述河道治理效益包括节约土地效益，其数学表达式为
权利要求
1.一种城市景观河道整治的经济优化设计方法，其特征在于，包括如下步骤步骤一对现状河道分段，根据各河段断面结构数据，分析河段功能是否满足要求，确定需要整治的河段及其断面整治型式；步骤二 根据断面整治型式确定决策变量，根据规划及标准确定约束条件，并以河道整治收益为目标函数建立河道断面整治经济优化数学模型；步骤三采用优化算法对数学模型进行模拟计算，获取决策变量的优选值。
2.根据权利要求1所述的城市景观河道整治的经济优化设计方法，其特征在于，还包括将模拟计算结果与实际经验值相比较，反馈修正数学模型参数的步骤。
3.根据权利要求1所述的城市景观河道整治的经济优化设计方法，其特征在于，步骤一中所述数据分析包括对河道过流能力、景观功能以及生态功能的现状数据分析。
4.根据权利要求1所述的城市景观河道整治的经济优化设计方法，其特征在于，所述优化算法为遗传算法。
5.根据权利要求1所述的城市景观河道整治的经济优化设计方法，其特征在于，步骤 ~■中所述约束条件包括水力指标约束条件、生态指标约束条件和景观指标约束条件。
6.根据权利要求5所述的城市景观河道整治的经济优化设计方法，其特征在于，所述水力指标约束条件包括断面自身约束条件、扩宽扩深加高约束条件、收缩约束条件、边坡约束条件、堤岸衔接约束条件、底坡衔接约束条件和水位约束条件。
7.根据权利要求5所述的城市景观河道整治的经济优化设计方法，其特征在于，所述生态约束条件和所述景观约束条件转化为流速约束条件、流量约束条件以及水位约束条件。
8.根据权利要求1所述的城市景观河道整治的经济优化设计方法，其特征在于，步骤二中所述目标函数数学表达式为Y(x)=max{B(X)-C(X)}，式中Y(X)为河道治理收益，B(x) 为河道治理效益，C(x)为河道治理成本。
9.根据权利要求8所述的城市景观河道整治的经济优化设计方法，其特征在于，所述河道治理效益包括节约土地效益，其数学表达式为β = B'吃 +BpJ/2]产1,式中，B表示节约土地效益，B1表示水平方向单位面积土地效益，Bp表示断面P河岸收缩距离，Lp表示断面P与下一断面距离，η为整治河道断面数。
10.根据权利要求8所述的城市景观河道整治的经济优化设计方法，其特征在于，所述河道治理成本的数学表达式为n—I/ C' I C \ —It1-l 7 I rJn-\C = (C1+C2)*X LiiMt'""叫 + C3 - YiBm + Βιιι+ι) /2 +C4* Σ - - + 2 * ^Lm * C5m=lm=lm=l^m=\'- 」 式中，C表示河道治理成本，C1表示横断面单位体积挖方成本，C2表示单位体积土运输成本，C3表示沿水平方向单位长度挪堤、建堤成本，C4表示沿高程方向单位距离挪堤、建堤成本，C5表示沿河道纵剖面方向单位距离边坡整治成本，Sffl表示断面扩挖面积，Bffl表示断面水平方向挪堤建堤距离，Zm表示沿高程方向挪堤建堤距离，1^表示断面m与下一断面距离，η 为整治河道断面数。
全文摘要
本发明公开了一种城市景观河道整治的经济优化设计方法，包括如下步骤步骤一对现状河道分段，根据各河段断面结构数据,分析河段功能是否满足要求，确定需要整治的河段及其断面整治型式；步骤二根据断面整治型式确定决策变量，根据规划及标准确定约束条件，并以河道整治收益为目标函数建立河道断面整治经济优化数学模型；步骤三采用优化算法对数学模型进行模拟计算，获取决策变量的优选值。本发明通过构建耦合了水力、景观、生态等多种治理目标的数学模型，通过计算机模拟计算，得到最优化的决策变量值，从而使治理的收益达到最大，适于城市景观河道整治规划设计。
文档编号G06Q10/04GK103020741SQ201210574930
公开日2013年4月3日 申请日期2012年12月21日 优先权日2012年12月21日
发明者练继建, 徐奎, 马超, 张雅卓 申请人:天津大学