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土石方工程是水电工程的重要组成部分,其土石方开挖、中转、弃渣方案不仅关系到工程进度、质量、成本,还通过开挖面(面积和形状)、裸露面积、弃渣量等因素直接影响工区新增水土流失量的大小及相应水土保持成本的高低,但现有关于在土石方调配中考虑水土流失方面的研究,主要集中于强调在土石方调配中考虑水土流失的重要性及对水土流失防治措施的总结,缺乏在土石方调配方案设计中考虑水土流失的具体方法,研究深度不足,针对上述问题,论文以土石方调配和水土保持联合优化为目标进行深入研究。 本文首先对土石方调配系统进行了全面分析,包括系统元素组成、各元素间的时空关系、土石方调配约束因素及土石方调配原则,在分析相关研究的基础上,论述了土石方调配方案对工区新增水土流失量的影响,并结合水土保持学理论,归纳出在土石方工程中常用的各类水土保持措施,构建了土石方调配全过程的水土流失防治综合措施体系。 根据土石方调配的特点及文章的研究目的,运用运筹学和系统工程的理论方法将土石方调配过程中的定性和定量因素及水土保持约束因素集成到一起,构建了以土石方调配和水土保持总费用最低为优化目标的动态调配模型,不仅反映了调配过程中的时空动态特性,使调配方案更为符合实际调配过程,还寻求实现土石方调配和水土保持二者之间的均衡,确立了从原始资料的整理分析至求解评价的建模步骤,并使用数学软件MATLAB最优化工具箱中的linprog函数对模型求解。 为了验证模型的科学性,结合论文的研究目的及土石方调配活动中开挖面和弃渣场是主要水土流失源的特点,从调配和水保总费用、开挖料利用率、地表扰动面积三个方面建立综合评价体系,实现对联合优化结果的科学评价。 最后,论文以某面板堆石坝工程为例,寻找土石方调配和水土保持联合优化下的土石方调配方案,并按照建立的评价体系对结果进行了评价分析,说明了该模型的科学性和实用性。