水电工程堆石坝料物调运规划与模拟实现

【摘要】：堆石坝是上世纪60年代后期在国际上重新兴起的新坝型，以其安全性、经济性、适应性受到坝工界的普遍重视，成为富有竞争力的坝型之一。高堆石坝具有填筑方量大、施工强度高、受地形条件影响大等特点，堆石坝料物调运问题是控制工程进度、决定投资的关键。目前的方法仅根据料物调运的原则进行定性的分析，这些原则没有很好地进行全局的最优调配：很少考虑堆石坝施工动态变化特点，更没有考虑路段和岔口强度的约束和均衡利用运输机械等各方面限制，以至于最终的调运成果不够经济，甚至在现有道路和运输机械条件下难以实现。 本文把料物规划和施工过程模拟密切联系起来，对实现料物调运规划的整体优化和微观可操作性都有重要意义。料物规划从整体上、总体上研究土石流向及数量，得到其可行方案，在料物调运可行方案的基础上，通过对料物调运过程的动态模拟，分析、优选、调整料物规划成果。在料物规划方法和运输模拟上，针对堆石坝料物调运规划对料物调运总运距和高峰期运输强度等目标的影响，考虑填筑过程的动态变化，建立了堆石坝料物调运多目标动态优化模型，基于Petri网建立了料物调运系统主要环节：供料场、路段、岔口、卸料场的模拟模型，细致描述了各运输环节的服务流程。 最后，本文采用面向对象的技术进行了模拟软件的分析、设计和实现，使模型的构建、改进、重组、维护和管理都变得比较容易，增强了模型的通用性。针对一个特定水电工程施工强度最高的第Ⅴ期特征工况进行了料物运输过程的模拟，得出各运输环节的状态参数。 【关键词】：料物调运 多目标决策 动态优化 Petri网 模拟 软件工程
【学位授予单位】：武汉大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：TV512
【目录】：

• 引言9-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 选题的意义和目的10-11
• 1.2 本文课题研究现状11-14
• 1.2.1 传统的规划方法及存在的问题11-12
• 1.2.2 计算机模拟方法及存在的问题12-14
• 1.3 本文研究的主要内容14-16
• 第2章 堆石坝料物调运概述16-27
• 2.1 堆石坝料物需求特点16-18
• 2.1.1 堆石坝坝料料性16-17
• 2.1.2 堆石坝坝料需求强度17-18
• 2.2 堆石坝料场规划18-21
• 2.2.1 少占耕地，保护环境19
• 2.2.2 统筹安排，减少干扰19-20
• 2.2.3 全面规划，统一布置20
• 2.2.4 就近取料20-21
• 2.2.5 料尽其用21
• 2.3 堆石坝坝料运输21-24
• 2.3.1 运输设备22
• 2.3.2 施工道路22-24
• 2.4 堆石坝料物调运系统24-27
• 2.4.1 堆石坝料物调运与施工进度计划和道路布置关系24-25
• 2.4.2 堆石坝料物调运系统组成及物流关系25-27
• 第3章 堆石坝料物调运方案优化27-39
• 3.1 多目标决策27-33
• 3.1.1 多目标决策问题表述和非劣解计算27-29
• 3.1.2 多目标决策方案确定29-33
• 3.2 堆石坝料物调运优化特点33
• 3.2.1 料场供料道路的动态变化33
• 3.2.2 料物调运的不均衡性33
• 3.3 堆石坝料物调运多目标决策模型33-37
• 3.3.1 目标函数34-35
• 3.3.2 约束集合35-36
• 3.3.3 优化模型求解36-37
• 3.4 工程实例及分析37-39
• 3.4.1 工程基本资料37-38
• 3.4.2 计算结果及其分析38-39
• 第4章 堆石坝料物调运模拟39-60
• 4.1 离散事件系统模拟39-43
• 4.1.1 离散事件系统模拟基本概念40-42
• 4.1.2 系统模拟的基本原理42
• 4.1.3 系统模拟在水电工程中的应用42-43
• 4.2 基于Petri网的建模方法43-49
• 4.2.1 建模方法概述43-44
• 4.2.2 Petri网定义44-46
• 4.2.3 Petri网基本概念46-48
• 4.2.4 事件间的基本关系48-49
• 4.3 堆石坝料物调运模拟模型49-60
• 4.3.1 供料场和卸料场类Petri网模型50-53
• 4.3.2 岔口类Petri网模型53-55
• 4.3.3 路段类Petri网模型55-58
• 4.3.4 模型参数的确定58-60
• 第5章 模拟软件开发60-78
• 5.1 面向对象方法60-63
• 5.1.1 面向对象方法策略60-62
• 5.1.2 面向对象方法的基本步骤62-63
• 5.1.3 面向对象方法优点63
• 5.2 堆石坝料物调运系统分析63-69
• 5.2.1 对象和类64-65
• 5.2.2 属性和服务65-67
• 5.2.3 对象结构表述67-69
• 5.3 堆石坝料物调运软件设计69-76
• 5.3.1 问题域部件69-70
• 5.3.2 人机交互部件70-71
• 5.3.3 数据管理部件71-76
• 5.4 堆石坝料物调运程序实现76-78
• 第6章 工程实例与分析78-87
• 6.1 工程简介78
• 6.2 模拟计算基本条件78-84
• 6.2.1 土石方流79-80
• 6.2.2 运输路线80-83
• 6.2.3 施工布置及机械配置83-84
• 6.3 模拟结果及分析84-87
• 6.3.1 第Ⅴ阶段运输模拟结果84-85
• 6.3.2 结果分析及方案调整85-87
• 第7章 总结与展望87-89
• 参考文献89-93
• 致谢93

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