堤防工程土石方調配最優方案探索

蒲道巍

(黑龍江省水利水電勘測設計研究院，哈爾濱 150080)

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堤防工程土石方調配最優方案探索

蒲道巍

(黑龍江省水利水電勘測設計研究院，哈爾濱 150080)

摘要：松花江、嫩江堤防防護工程中土石方填筑量大，工期緊。為了合理確定工程造價，需進行大量土石方調配方案設計。為了減少設計工作量，迫切需要建立土石方調配最優方案求解模型。文章通過分析土石料綜合費用的構成，建立了土石方調配線性規劃求解模型。該模型的計算過程清晰，注重工程風險分析，適合多料場、線性或近似線性工程的綜合運距計算。

關鍵詞：三點法；線性規劃；土石料選定；綜合運距

1模型邊界條件

堤防工程土石料綜合運距的確定，涉及政府、投資方(業主)、施工單位等多方利益，最終體現在土石料綜合費用的高低上。綜合運距是各料場運距與其相應開采量的算術加權平均運距。土石料綜合費用F的計取：包括淹沒占地補償費用M1、環境影響補償費用M2、水土保持補償費用M3、施工費用M4，及其他費用M(不可抗力、社會穩定風險造成的費用等)。即：

F=M1+M2+M3+M4+M

(1)

淹沒占地補償費用、環境影響及水土保持補償費用的計算，可依據相應的法律法規、政策確定。

根據統計資料，當開采量Qi一定時，施工費用與土石料單價y成正比；而在一定范圍內，土石料單價與運距Vi也成正比例關系。即：

(2)

式中：土石料運距1km時的單價a元/m3；土石料運距增減1km時的單價b元/m3；運距Vi是料場中心至該料場供應堤段中心的運輸距離，km。

(3)

料場總開采面積S；料場i開采面積Si近似計算如下，實際運用時需要修正。

(4)

2方案建模

土石方調配最優方案探索的關鍵工作，是土石料選定綜合運距的計算。根據式(1)和式(2)的特點，當淹沒占地補償費用、環境影響補償費用、水土保持補償費用、其他費用確定時，且保證工程總需要開采量不變的前提下，土石料綜合費用F與運距Vi成正比例關系。

土石料綜合運距隨著各自料場開采量的變化，會在一定范圍內波動。按土石料綜合費用Fmin最小原則，通過建立線性規劃求解模型，可確定該波動范圍的下限，即確定土石料最小綜合運距。同理，可以確定土石料最大綜合運距。

工程施工是自然客觀存在和人類主觀改造相互交織的復雜系統，眾多不確定因素促使進行工程風險分析，進行費用風險率、工期風險率等評估。根據工程風險分析的結論，可以得到土石料期望綜合運距。

堤防工程土石料選定綜合運距V可按三點估算法(PERT法)進行計算。

最悲觀的運距Vp為土石料最大綜合運距，樂觀的運距V0為土石料最最小綜合運距，期望運距為土石料期望綜合運距VM。

(5)

3實例

“三江”工程某段堤防的設計長度L=15.0 km，總填筑量Q=71 萬m3。料場其他特性指標詳見表1。

表1　料場特性表

料場淹沒占地補償單價5 元/m2，環評影響補償單價2.2 元/m3，水土保持補償單價3.5 元/m3，其他費用單價0.3 元/m3。土石料單價：y=21+2.5Vi。則：

淹沒占地補償費用M1=5S

環評影響及水土保持補償費用M2+M3=(2.2+3.5)Q=7.7Q

施工費用M4=Qy=(21+2.5Vi)Q

其他費用M=0.3Q

土石料綜合費用F=M1+M2+M3+M4+M=5S+(29+2.5Vi)Q

料場2距堤線太近，本次模擬計算將不考慮。

按土石料綜合費用Fmin最小原則，通過建立線性規劃求解模型，可得到土石料最大綜合運距為7km，最小綜合運距3.9km，期望運距4.3km。

按三點估算法計算，土石料選定綜合運距V=4.68 km。

4結論

本模型計算過程清晰，注重風險分析，適合多料場線性或近似線性工程的綜合運距計算。便于設計人員開展土石方調配設計，有利于業主及施工單位的成本控制。

本模型的土石料期望綜合運距，可以借助專家評估系統綜合確定。

參考文獻：

[1]中華人民共和國水利部.SL303—2004水利水電工施工組織設計規范[S]．北京：中國水利水電出版社，2004.

文章編號：1007-7596(2016)02-0083-02

[收稿日期]2015-11-28

[作者簡介]蒲道巍(1984-)，男，湖南懷化人，工程師。

中圖分類號：TV871.1

文獻標識碼：B