Page 100 - 水利学报2025年第56卷第3期

珋 ＝ ∑ ｖ?１０
ｖ
ｋ
（ｖ
∑ 珋 － ｖ） ２
ｋ
λ＝ ? 珋
ｖ
槡 １０ （１３）
Ｃ＝Ｍａｘ（Ｃ，Ｃ，…，Ｃ，…，Ｃ ）
ｋ
１
２
１０
９ ＰＱ
Ｅ＝ ∑ ｑ φ ｅ
ｑ ＝１ １０００ η
式中：ｖ为第 ｋ（ｋ ＝ １ ，２，…，１０）个隧洞分段的风速，ｍ?ｓ；Ｃ为第 ｋ个隧洞分段内有害气体的浓度峰
ｋ ｋ
３
值，ｍｇ?ｍ ；ｖ和 Ｃ与通风设计变量（Ｑ，Ｑ，…，Ｑ）之间的非线性映射关系，通过通风多保真度代
ｋ ｋ １ ２ ９
理模型进行求解；η为轴流风机、电机等设备的综合效率；ｅ为电价单价，元?（ｋＷ·ｈ）；φ为电机容
量安全系数；Ｐ为工作井内风机的全压，Ｐａ，其计算公式如下：
２
２
Ｐ ＝ Ｐ＋ Ｐ ＝ ０ ．５ ρ Ｑ ?Ａ＋ ρ ｇｈ （１４）
ｑ
ｂ
ａ
３
式中：Ｐ为风机动压，Ｐａ；Ｐ为风机静压，Ｐａ；ρ 为空气密度，ｋｇ?ｍ ；ｈ为风机高度，ｍ；Ａ为风机
ｂ
ａ
２
出风口面积，ｍ 。
ｖ在［０．５，１．０］ｍ?ｓ范围内时，可以保证地下隧洞新鲜空气充足，并且在一定程度上提高施工人员
珋
ｖ超过 １．０ｍ?ｓ，随着气流强度加大，人体与周围环境之间的对流换热效果增强，
的人体热舒适感；当 珋
在 １．２ｍ?ｓ以上的风速条件下，长期作业的检修人员可能面临失温的危险 ［２９］ 。λ是评价长距离隧洞内
［３］
部风流分布均匀性的重要指标，λ越小则表明风流分布越均匀，其数值范围为［０，１］ 。淡水壳菜腐
３
烂释放的有害气体主要成分为 ＮＨ ，其峰值浓度安全限值为 ３０ｍｇ?ｍ ，峰值浓度越低则检修环境越安
３
３
全 ［３］ 。Ｅ与风量线性相关，案例中的长距离输水隧洞单个工作井的风量设计范围为［３２，９６］ｍ ?ｓ，计
算得到 Ｅ的取值范围为［１４７，４４２］元?ｈ。采用如下所示的模糊隶属度函数对优化目标和约束条件进行
域变换：
ｖ
ｖ
{ （ 珋 － ０ ．５）?０．５， ０．５ ≤珋 ≤１
ｖ）
ｖ）?０．２， １＜ 珋 ≤１．２
μ （ 珋 ＝ （１．２ － 珋 ｖ （１５）
０， 其他
μ （ λ ） ＝ { １ － λ ， ０ ≤λ≤１ （１６）
其他
０，
μ （Ｃ） ＝ { （３０ － Ｃ）?３０， ０ ≤Ｃ ≤３０ （１７）
其他
０ ，
{ １， Ｅ ≤１４７
μ （Ｅ） ＝ （４４２ － Ｅ）?２９５， １４７＜Ｅ ≤４４２ （１８）
０ ， 其他
最终得到考虑淡水壳菜腐烂影响的长距离输水隧洞检修通风方案模糊逻辑多目标优化数学模型：
优化目标： ｖ，λ ，Ｃ，Ｅ
珋
决策变量： Ｑ，Ｑ，…，Ｑ，…，Ｑ
１ ２ ｑ ９
适应度函数： ζ ＝ ｍｉｎ｛ μ （ 珋 （１９）
ｖ），μ （ λ ），μ （Ｃ），μ （Ｅ）｝
约束条件： Ｑ∈［３２，９６］，ｑ ＝ １ ，２，…，９
ｑ
ｖ
珋 ∈［０．５，１．２］，λ∈［０，１］，Ｃ ∈［０，３０］，Ｅ ∈［１４７，４４２］
５．２ 优化结果分析 采用 ＩＳＣＳＯ算法求解上述数学模型，初始沙漠猫种群数量为 １００，迭代次数 ２５０
次，算法迭代曲线如图 ７所示。通风效果相关指标隶属度值的升高会引起成本隶属度值的降低，通风
效果与通风成本之间存在明显的冲突关系。多目标优化数学模型的适应度 ζ 与 ４个优化目标的隶属度
最小值在整个迭代过程中均保持一致，其在 ２００次迭代后达到最大值 ０．６８３并持续至运算结束。当 ζ
ｖ、λ 、Ｃ以及 Ｅ的隶属度值分别为 ０．６９８、０．６８８、０．６８３和 ０．６８５，此时即可得
达到最大值时，对应的 珋
２
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