Page 99 - 水利学报2025年第56卷第3期

４．３ 计算复杂度 ＩＳＣＳＯ － ＦＬ方法、ＭＯＰＳＯ算法和
ＮＳＧＡ － Ⅲ 算法在 ４种测试函数上获取最优解的平均
运行时间如图 ５所示。
３种方法在三目标优化测试函数上的平均运行时
间均超过在二目标优化测试函数上的平均运行时间。
ＮＳＧＡ － Ⅲ算法的平均运行时间最长，尤其 是在三 目
标 优 化 测 试 函 数 上 的 运 行 时 间 远 超 另 外 两 种 方 法，
ＭＯＰＳＯ算法的平均运行时间略高于 ＩＳＣＳＯ － ＦＬ方法。
ＩＳＣＳＯ － ＦＬ方 法 的 平 均 运 行 时 间 最 短。 这 是 因 为
ＭＯＰＳＯ算法采用外部精英库存储非支配解，该操作
的复杂程度 低 于 ＮＳＧＡ － Ⅲ 算 法 的 非 支 配 排 序 过 程。
图 ５ 不同多目标优化方法在测试函数上的平均运行时间
此外，ＩＳＣＳＯ － ＦＬ方法避免了耗时的非支配排序过程
以及不需要对 Ｐａｒｅｔｏ解集进行二次选择，因此其计算复杂度显著降低。

５ 案例分析

以我国东南地区某跨流域调水工程的长距离输水隧洞为研究对象，隧洞全长 ２８．３ｋｍ，断面直径
６．４ｍ，底部铺设宽度 ３．０ｍ的车道。由于当地气候温暖湿润，跨流域调水工程水源地的河道水库内淡
水壳菜广泛生长，跨流域调水工程运营期受到淡水壳菜入侵，对长距离输水隧洞造成了生物污损，
影响了调水工程的正常运行，因此需要定期对输水隧洞进行停水检修，清除隧洞内的淡水壳菜。检
修期排水后隧洞内部大量淡水壳菜离水死亡，释放出的有害气体严重威胁检修人员的人身安全 ［３］ 。
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为保障检修安全，隧洞沿线布置 ９座工作井（１—９工作井），并在每个工作井内设置 ４条直径 １．４ｍ
的风管，检修期排水后采用相邻工作井间隔送排风的模式对隧洞进行通风换气，隧洞起始位置设置
直径 ３．０ｍ的车辆入口并且在各工作井风管附近开设直径 １．０ｍ的检修进人孔，检修过程中打开上
述孔道以及隧洞末端出口，便 于检修 人员 进出隧 洞，长距 离 输 水隧 洞的 工 程 布 置 以 及 通 风 模 式 如
图 ６所示。

图 ６ 考虑淡水壳菜腐烂影响的长距离输水隧洞工程布置及通风模式（单位：ｋｍ）

５．１ 优化模型构建 长距离输水隧洞检修通风方案多目标优化的决策变量为各工作井的风量 Ｑ（ｑ ＝ １ ，
ｑ
ｖ、风速不均匀系数 λ 、有害气
２，…，９），按照安全可靠和经济合理的原则，选取隧洞整体平均风速 珋
体的浓度峰值 Ｃ以及通风成本 Ｅ作为优化目标，相应的目标函数如下 ［３，２４］ ：

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