[发明专利]一种重力坝非溢流断面优化方法、装置及电子设备

说明书

本发明公开了一种重力坝非溢流断面优化方法、装置及电子设备，该方法包括：获取进行重力坝非溢流断面设计的设计变量；根据设计变量，确定目标函数表达式；获取与各个设计变量分别对应的约束条件；按照预设规则，获得符合预设要求的设计变量的参数值，作为样本数据；根据目标函数表达式，获取梯度表达式；基于样本数据和随机梯度下降算法，对梯度表达式进行迭代训练，当设计变量的取值符合约束条件和预设的收敛条件时，结束迭代，获得最优化的设计变量的取值。该方法步骤简单，并可将计算工作转移到计算机上，只需要进行参数的输入即可自动设计产出设计成果，将参数化设计和优化技术更好地应用于水电工程重力坝设计领域。

技术领域

本发明实施例涉及水电工程、参数化设计、重力坝优化设计等相关技术领域，尤其涉及一种重力坝非溢流断面优化方法、装置及电子设备。

背景技术

混凝土重力坝的设计工作虽然有相关规定设计标准作为参考，但是标准只规定了一些设计参数的最安全取值，在实际设计过程中需要具体考虑具体的地形地质、经济性等因素对满足设计标准的设计参数进行进一步的调整和优化以达到工程实际需求。当前对于混凝土重力坝非溢流坝段的设计优化，大多数是转变为多约束条件下的非线性规划问题进行求解，采用的算法通常为结合最优准则法、数学规划法等人工手算求解的方式对设计参数进行最优化求解。

但上述方法存在以下问题：

（1）大部分优化设计需要设计工作者手动进行迭代优化计算，费时费力。

（2）设计成果比较依赖于设计人员的设计水平和相关计算准确度，容错率较低。

（3）不能很好地保留当时做优化设计的实际设计变量和边界约束条件，优化设计结果和过程不够直观可见。

因此，如何能够更为直观快速便捷地对重力坝进行优化设计，从而减少设计人员的计算工作量，降低优化设计的难度，提升设计效率和设计质量，是设计工作者亟需解决的关键问题之一。

发明内容

本发明提供了一种重力坝非溢流断面优化方法、装置及电子设备，用以解决当前混凝土重力坝非溢流坝段的优化设计大多依赖设计人员人工进行数学建模和迭代优化计算，费时费力，求解效率不高，求解精度和对实际工程的适用度有待提升的相关问题。

第一方面，本发明提供了一种重力坝非溢流断面优化方法，该方法包括：

获取进行重力坝非溢流断面优化的设计变量；

根据设计变量，确定目标函数表达式；

获取与各个设计变量分别对应的约束条件；

按照预设规则，获得符合预设要求的设计变量的参数值，作为样本数据；

根据目标函数表达式，获取梯度表达式；

根据样本数据，对梯度表达式进行迭代训练，当设计变量的取值符合约束条件和预设的收敛条件时，结束迭代，获得最优化的设计变量的取值。

在一个可能的实现方式中，获取进行重力坝非溢流断面优化的设计变量，具体包括：

获取进行重力坝非溢流断面优化的第一设计变量；

按照预设筛选规则，对第一设计变量进行筛选，获取第二设计变量，作为进行重力坝非溢流断面优化的设计变量。

在一个可能的实现方式中，设计变量包括上游坡度、下游坡度、上游折坡点高度与坝高比值、及下游折坡点高度与坝高比值；根据设计变量，确定目标函数表达式，具体为：

根据上游坡度、下游坡度、上游折坡点高度与坝高比值、及下游折坡点高度与坝高比值，确定目标函数表达式。

在一个可能的实现方式中，约束条件具体包括：