考虑风险因素影响的引水隧洞施工方案优选

余 佳，焦 铮，苏 哲，任炳昱，王国浩，肖 尧

(天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室，天津 300072)

引水隧洞施工过程面临着活动时间随机变化、施工机械故障以及塌方、涌水等风险因素。然而，现有的施工方案优选研究缺乏考虑风险因素的影响，这导致无法获得合理的施工方案。因此，在考虑风险因素影响下进行引水隧洞施工方案优选具有重要的意义。考虑到隧洞施工待选方案数量庞大，有必要首先采用多目标优化方法筛选出Pareto方案集，然后综合考虑专家意见从中优选出最终方案。

在进行多目标优化问题[1]求解时，粒子群优化(PSO)算法由于结构简单、收敛速度快、参数设置少等优点，已被广泛应用[2-3]。针对传统PSO算法易陷入早熟收敛等缺点，国内外学者通过改进算法惯性权重和加速因子[4]，与人工鱼群算法[5]、模拟退火算法[6]、蚁群算法[7]等结合来优化粒子的搜索精度和效率。本文提出Levy飞行自适应混沌粒子群(LFACPSO)算法，利用Levy飞行的强跳跃特性来改进粒子的更新方式，提高粒子跳出局部最优的能力；此外，采用混沌算法来初始化粒子，并自适应地调整粒子惯性权重系数以提高粒子的局部和全局搜索能力。

国内外学者对水电地下工程和大坝工程施工方案优选进行了研究，如毕磊等[8]提出了基于数据包络分析的隧洞施工方案评价与优选方法，赵延喜等[9]利用层次分析法和模糊集法构建了TBM施工风险综合评判计算模型，何伟[10]利用灰色系统方案决策理论进行隧洞施工方案优选，张孝远等[11-13]采用模糊多属性决策法、逼近理想解法、数据驱动的D-AHP方法对大坝工程施工方案进行了优选。……