大連理工大學;交通運輸部天津水運工程科學研究所王文淵獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉大連理工大學;交通運輸部天津水運工程科學研究所申請的專利一種考慮下墊面隨機性的煤炭港口低影響開發設施布局優化方法獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN120354640B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-08-26發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202510855778.9,技術領域涉及:G06F30/20;該發明授權一種考慮下墊面隨機性的煤炭港口低影響開發設施布局優化方法是由王文淵;郭家琪;彭士濤;洪寧寧;彭云;徐星璐設計研發完成,并于2025-06-25向國家知識產權局提交的專利申請。
本一種考慮下墊面隨機性的煤炭港口低影響開發設施布局優化方法在說明書摘要公布了:本發明屬于綠色港口規劃運營領域,公開了一種考慮下墊面隨機性的煤炭港口低影響開發設施布局優化方法。包括如下步驟:收集數據;建立雨水徑流模型;構建響應矩陣;生成代表性下墊面情景;建立多目標優化模型;求解優化模型;確定最優布局方案。本發明的煤炭港口低影響開發設施布局優化方法為煤炭港口雨水收集設施的規劃和建設提供了科學依據,考慮了煤炭港口下墊面類型的隨機性,提高了雨水收集設施布局方案的準確性和適應性。有助于提高水資源利用效率,降低運營成本,促進綠色港口建設。
本發明授權一種考慮下墊面隨機性的煤炭港口低影響開發設施布局優化方法在權利要求書中公布了:1.一種考慮下墊面隨機性的煤炭港口低影響開發設施布局優化方法,其特征在于,步驟如下: 步驟一:數據收集與預處理; 收集煤炭港口的地理信息、氣象數據、雨水管網布局圖、不同下墊面類型的徑流系數數據、低影響開發設施建設成本和年度運營成本數據、煤炭港口堆場堆存歷史數據和煤炭港口歷史雨水徑流實際觀測數據; 步驟二:建立雨水徑流模型; 使用雨水管理模型SWMM動態模擬降雨徑流過程和低影響開發設施的水文性能;根據收集到的煤炭港口的地理信息、氣象數據、雨水管網布局圖、不同下墊面類型的徑流系數數據,建立雨水管理模型的輸入文件,包括子匯水區的劃分、降雨雨型及歷時、雨水管網的連接關系、不同下墊面類型的設置; 步驟三:構建響應矩陣; 運行雨水管理模型,對含有種類、位置、容量的若干個低影響開發設施布局方案進行模擬,得到各低影響開發設施布局方案下不同子匯水區在各降雨情景和下墊面類型下的雨水徑流流量;建立響應矩陣,其中行代表不同的低影響開發設施布局方案,列代表不同的子匯水區域下墊面類型和降雨情景組合,矩陣中的元素表示對應低影響開發設施布局方案和降雨情景下的子匯水區的雨水徑流流量;通過響應矩陣,計算出任意低影響開發設施布局方案下的總徑流量; 步驟四:生成代表性的下墊面類型情景; 利用K-medoids聚類算法對步驟一中收集到的煤炭港口堆場歷史數據進行分析,設置聚類算法生成簇的數目為5,搜索計算下墊面類型數據點到數據集質心的距離之和,將數據點分為5個簇,聚類操作生成5個真實數據質心即為具有代表性的下墊面類型情景; 步驟五:建立多目標規劃模型; 以低影響開發設施的總投資成本為目標函數1,包括固定成本、低影響開發設施建設成本和整個生命周期的運營成本;考慮不同低影響開發設施的類型、位置和面積對總投資成本的影響,以煤炭港口總徑流控制率為目標函數2,使其最大化雨水收集和控制效果,減少雨水徑流對港口運營和周邊環境的影響;與步驟三構建的響應矩陣連通,形成基于響應矩陣的多目標規劃模型,將下墊面類型的隨機性作為多目標規劃模型的約束條件,確保優化結果在不同下墊面類型情景下均具有可行性和有效性; 步驟六:求解優化模型; 采用NSGA-2作為優化求解算法,設置算法的參數,運行NSGA-2,對多目標優化模型進行求解,得到不同下墊面類型情景下的帕累托前沿,即一組在總投資成本和煤炭港口總徑流控制率之間達到平衡的低影響開發設施布局方案; 步驟七:確定最優低影響開發設施布局方案; 通過納什議價解在帕累托前沿上選擇最優布局方案;設置納什議價解的距離參數,在帕累托前沿上找到與理想解最接近的點,即為最優布局方案。
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