南水北調(diào)土方調(diào)運(yùn)模型

1、土方開(kāi)挖回填模型背景材料南水北調(diào)中線工程河北省南段全長(zhǎng)172公里，進(jìn)口設(shè)計(jì)流量235立方米/秒、加大流量260立方米/秒.渠道既有挖方渠段也有填方渠段、既有土渠段也要石渠段，均為全斷面混凝土襯砌.在172公里的渠道上分布有大型跨河建筑物19座、左岸排水建筑物70座、鐵路橋6座、汽20及以上等級(jí)公路橋35座.主要工程量有：土方開(kāi)挖8285萬(wàn)立方米、土方回填2935萬(wàn)立方米、石方開(kāi)挖1045萬(wàn)立方米、混凝土澆注310萬(wàn)立方米。總投資100億元.沿線分布有 個(gè)砂料場(chǎng)、 個(gè)碎石料場(chǎng)、 個(gè)土料場(chǎng)、3個(gè)水泥廠。其中土方開(kāi)挖回填問(wèn)題的情況如下：工程主要是開(kāi)挖若干引水渠，渠道工程的要點(diǎn)為：1） 渠道開(kāi)挖工程，

2、開(kāi)挖時(shí)會(huì)挖出不同類型的土。2） 渠道回填工程，回填作為渠道的堤壩。挖方填方填方渠道的斷面圖樁號(hào)0樁號(hào)1000樁號(hào)15，000土料廠棄土區(qū)距渠線距離工程渠道的平面圖原始數(shù)據(jù)見(jiàn)excel文檔。設(shè)渠段上有I個(gè)挖方區(qū)，J個(gè)填方區(qū)，P個(gè)土料場(chǎng)，Q個(gè)棄方區(qū)。IV挖方區(qū)icic1,2,IcIII挖方區(qū)ibib1,2,IbI，II挖方區(qū)iaia1,2,Ia土廠pp1,2,PQQiaibqQQiaicqQPpjQIaiajQQiaiaqQIbiibj填方區(qū)jj1,2,J棄土區(qū)qq1,2,Q圖2 各方區(qū)挖填關(guān)系設(shè)渠段上有I個(gè)挖方區(qū)，J個(gè)填方區(qū)，P個(gè)土料場(chǎng)，Q個(gè)棄方區(qū)。土類有、類，其中類土不能用于填方，只能棄土。、

3、類土均可用于填方或棄土。所以我們考慮的模型中僅僅研究3類土，一類（包括I、II土），二類包括（III類土），三類棄土（包括IV以及礫石等等）。其中、類土一個(gè)運(yùn)輸單價(jià)，類土一個(gè)運(yùn)輸單價(jià)，見(jiàn)定額表，假設(shè)噸公里運(yùn)價(jià)為，；土料場(chǎng)土運(yùn)費(fèi)。X1X2X3DP15 km樁號(hào)：以工程起始端為原點(diǎn)，工程渠段的任一位置都可以以距離此原點(diǎn)的距離唯一表示，此距離稱樁號(hào)。如樁號(hào)2200表示距離工程起始原點(diǎn)距離2200m的渠段點(diǎn)。運(yùn)距計(jì)算：因?yàn)樵谘厍较蛞抟粭l公路。所以各點(diǎn)之間的運(yùn)距可以計(jì)算如下：比如：X1P1之間的距離ABS（X1樁號(hào)P1公路與渠線相交點(diǎn)D的樁號(hào)）P1到渠線D點(diǎn)的公路距離。若P1還有其他公路到渠線,則根

4、據(jù)與X1樁號(hào)的關(guān)系求最小距離.X1X3之間的距離ABS（X1樁號(hào)X3樁號(hào)）。運(yùn)費(fèi)計(jì)算：運(yùn)費(fèi)定額表：元/方×公里I,II類土III類IV類運(yùn)費(fèi)182025在模型中：每個(gè)現(xiàn)實(shí)料廠對(duì)應(yīng)兩個(gè)部分：（1）、類土為A部分,儲(chǔ)量為MPa；（2）類土為B部分, 儲(chǔ)量為MPb。對(duì)應(yīng)2個(gè)源點(diǎn)每個(gè)工程渠段Xi對(duì)應(yīng)三個(gè)挖方區(qū)，分別為、；：對(duì)應(yīng)3個(gè)源點(diǎn)每個(gè)工程渠段Xi對(duì)應(yīng)一個(gè)填方區(qū)。對(duì)應(yīng)1個(gè)匯點(diǎn)每個(gè)現(xiàn)實(shí)棄土區(qū)按照實(shí)際情況（地理跨度）進(jìn)行劃分，對(duì)應(yīng)多個(gè)匯點(diǎn)。各源點(diǎn)和匯點(diǎn)之間的挖填關(guān)系以及配送量定義如下：工程渠段，如果按照每1000m為一段，共計(jì)23個(gè)，棄土區(qū)為10個(gè)，土料廠3個(gè)?？偰繕?biāo)函數(shù)為： 約束條件：1）填

5、方區(qū)的填方量： j1，2，3J；挖方量：，i1，2，3J；，i1，2，3J；， i1，2，3J；2）土料場(chǎng)儲(chǔ)量： p1，2，3P；4）棄方區(qū)容量： q1，2，3Q；其他問(wèn)題：距離計(jì)算：樁號(hào)：ZH，距渠線距離：ADLingo程序：model:sets:section/1.23/: ZHS,X,XA,XB,XC;factory/1.3/: ZHF,ADF,costF,MF;abandon/1.10/:ZHA,ADA,costA,MA;factoryTosection(factory,section):QP,DFS;sectionTosection(section,section):QIA,QIB,

6、DSS;sectionToabandon(section,abandon):QQA,QQB,QQC,DSA;endsetsdata:deltaA=1.8;deltaB=2.0;deltaC=2.5;ZHS=;ZHF=51601650022500;ZHA=;X=;XA=;XB= ;XC= ;MF=449.3 77.63 100.3;MA=8029242437062781038641;DSS=;DFS=;DSA=;enddatamin=sum(factoryTosection(p,j):(costF(p)+deltaA*DFS(p,j)*QP(p,j)+ sum(sectionTosection(

7、i,j):deltaA*DSS(i,j)*QIA(i,j)+deltaB*DSS(i,j)*QIB(i,j)+ sum(sectionToAbandon(i,q):(costA(q)+deltaA*DSA(i,q)*QQA(i,q)+(costA(q)+deltaB*DSA(i,q)*QQB(i,q)+(costA(q)+deltaC*DSA(i,q)*QQC(i,q);for(section(j):sum(factory(p):QP(p,j)+sum(section(i):QIA(i,j)+sum(section(i):QIB(i,j)=X(j););for(section(i):sum(s

8、ection(j):QIA(i,j)+sum(abandon(q):QQA(i,q)=XA(i););for(section(i):sum(section(j):QIB(i,j)+sum(abandon(q):QQB(i,q)=XB(i););for(section(i):sum(abandon(q):QQC(i,q)=XC(i););for(factory(p):sum(section(j):QP(p,j)<MF(p)*10000;);for(abandon(q):sum(section(i):QQA(i,q)+QQB(i,q)+QQC(i,q)< MA(q)*10000;);f

9、or(factoryTosection(p,j):DFS(p,j)=abs(ZHF(p)-ZHS(j)+ADF(p););for(sectionTosection(i,j):DSS(i,j)=abs(ZHS(i)-ZHS(j););for(sectionToAbandon(i,q):DSA(i,q)=abs(ZHS(i)-ZHA(q)+ADA(q););end模型的進(jìn)一步簡(jiǎn)化：從上面lingo模型來(lái)看，基本是一個(gè)非線性規(guī)劃模型，因此執(zhí)行速度太慢?，F(xiàn)在作以下修改：將目標(biāo)函數(shù)的非線性部分用線性常量代替，用excel計(jì)算得到。總目標(biāo)函數(shù)為： 數(shù)據(jù)處理見(jiàn)excel文件新的lingo程序?yàn)椋簃odel:

10、sets:section/1.23/: X,XA,XB,XC;factory/1.3/: MF;abandon/1.10/: MA;factoryTosection(factory,section): lamdaP ,QP;sectionTosection(section,section): lamdaIA , lamdaIB , QIA,QIB;sectionToabandon(section,abandon): amdaQA, amdaQB, amdaQC, QQA,QQB,QQC;endsetsdata:lamdaP=;lamdaIA =;lamdaIB =;lamdaQA =;lamd

11、aQB = ;lamdaQC = ;MF=449.3 77.63 100.3;MA=8029242437062781038641;enddatamin=sum(factoryTosection(p,j):lamdaP(p,j)*QP(p,j)+ sum(sectionTosection(i,j):lamdaIA(i,j)*QIA(i,j)+ lamdaIB (i,j)*QIB(i,j) + sum(sectionToAbandon(i,q):( lamdaQA(i,q) *QQA(i,q)+ lamdaQB(i,q)*QQB(i,q)+ lamdaQC(i,q)*QQC(i,q);for(se

12、ction(j):sum(factory(p):QP(p,j)+sum(section(i):QIA(i,j)+sum(section(i):QIB(i,j)=X(j););for(section(i):sum(section(j):QIA(i,j)+sum(abandon(q):QQA(i,q)=XA(i););for(section(i):sum(section(j):QIB(i,j)+sum(abandon(q):QQB(i,q)=XB(i););for(section(i):sum(abandon(q):QQC(i,q)=XC(i););for(factory(p):sum(section(j):QP(p,j)<MF(p)*10000;);for(abandon(q):sum(section(i):QQA(i,q)+QQB(i,q)+QQC(i,q)< MA(q)*10000;);end模型的結(jié)果分析和思考：1） 注意輸出很