【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于土石方工程中土石方堆存調配優化，具體地說，是關于一種基于回運需求的土石方堆存調配方法。
技術介紹
1、土石方平衡是土石方工程中的一項重要工作，其主要目的是科學合理調配挖方和填方，以達到工程整體的經濟、環保和施工效率要求。工程施工時，挖方材料（土石方）通常需要專門的場地堆存，堆存土石方的具體數量、種類、堆存時間受地質條件、工程設計以及施工進度等多種因素影響。在某些工程項目中，由于施工需求或設計變更等原因，可能出現需要將部分已經堆存的土石方運回開挖場的情況。例如，在重大運河工程中，從開挖場開挖出的表土在后期還需要在開挖場進行復墾作業，因此施工時通常會將開挖場的表土先運至堆存場堆存，當需要復墾的時候再運回開挖場。
2、然而，傳統的土石方堆存調配方式大多忽略了土石方種類的多樣性，將需要回運的土石方（如表土）與其他類型的土石方混合堆存，在復墾時就需要額外從混合堆存的土石方中開挖需要回運的土石方（如表土），增加了不必要的開挖成本，同時也拖延了施工進度，未能合理地將不同類型土石方的工程價值和利用效率最大化。此外，由于各類土石方中的顆粒物大小、形狀以及質地都存在差異，混合堆存會使得土石方更容易受到水力、風力的侵蝕，從而導致土石方流失。
3、因此，基于工程中的回運需求，如何合理規劃制定方案來堆存調配開挖出的土石方，使得從堆存場中開挖土石方的開挖成本以及運出、運回過程中的運輸成本最小化，是當前亟待解決的問題。
技術實現思路
1、本專利技術是為了解決上述問題而進行的
2、為實現上述目的，本專利技術提供了以下技術方案：
3、一種基于回運需求的土石方堆存調配方法，包括：
4、步驟s1：以開挖場數量和位置、堆存場數量和位置、各堆存場容量、土石方種類以及各類土石方的開挖需求量和回運需求量為已知條件，引入多個決策變量，通過決策變量表示堆存場類型、堆存場對應堆存的土石方種類以及各開挖場與各堆存場間往來的相應種類土石方量，其中，所述堆存場類型包括分類堆存場和混合堆存場；
5、步驟s2：基于堆存場類型、土石方開挖需求量和回運需求量、堆存場容量以及各決策變量實際取值范圍，建立關于決策變量的關聯約束；
6、步驟s3：以土石方總運輸距離最小化和從混合堆存場中開挖并回運的土石方量最小化分別確定第一衡量目標和第二衡量目標，在第一衡量目標與第二衡量目標間引入權衡系數，進一步結合關聯約束構建混合整數線性規劃模型；
7、步驟s4：根據實際需求確定權衡系數，代入已知條件的具體數值，對混合整數線性規劃模型求解，得到從各開挖場運輸至各堆存場的各類土石方數量，以及從各堆存場回運至各開挖場的各類土石方數量，確定土石方堆存調配方案。
8、進一步的，在步驟s1中，假定已知：土石方種類的集合為k，開挖場的集合為i，堆存場的集合為j，開挖場對類土石方的開挖需求量為，回運需求量為，?堆存場的設計容量為，則決策變量包括：
9、堆存場類型變量——表示堆存場是否用作分類堆存場，取1表示堆存場?被用作分類堆存場，取0表示堆存場??被用作混合堆存場；
10、堆存土石方種類變量——表示堆存場??是否僅堆存??類土石方，取1表示堆存場??僅堆存??類土石方，取0表示堆存場??不僅堆存??類土石方；
11、混合場堆存變量——表示從開挖場??向堆存場??混合堆存的??類土石方量；
12、分類場堆存變量——表示從開挖場??向堆存場??分類堆存的??類土石方量；
13、混合場回運變量——表示從混合堆存的堆存場??向開挖場??回運的??類土石方量；
14、分類場回運變量——表示從分類堆存的堆存場??向開挖場??回運的??類土石方量，
15、其中，和為二元決策變量，、、以及均為非負連續決策變量。
16、進一步的，在步驟s2中，基于堆存場類型建立第一約束式，表示堆存場被設置為分類堆存場時，能且僅能分類堆存一類土石方；堆存場被設置為混合堆存場時，不能分類堆存某一類土石方。
17、進一步的，在步驟s2中，基于決策變量中堆存場類型變量和堆存土石方種類變量的實際取值范圍分別建立第二約束式和第三約束式。
18、進一步的，在步驟s2中，基于土石方堆存需求量和回運需求量建立第四約束式和第五約束式，分別用于確保開挖場運向分類堆存場和混合堆存場的土石方量之和滿足開挖需求量，從分類堆存場和混合堆存場向開挖場回運的土石方量滿足回運需求量。
19、進一步的，在步驟s2中，建立第六約束式，用于確保混合堆存場中各類土石方的回運量不大于堆存量；以及第七約束式，用于確保分類堆存場中土石方的回運量不大于堆存量。
20、進一步的，在步驟s2中，基于決策變量中混合場堆存變量、分類場堆存變量、混合場回運變量以及分類場回運變量的實際取值范圍建立第八約束式，第九約束式，第十約束式，第十一約束式。
21、進一步的，在步驟s2中，基于堆存場容量，建立第十二約束式，用于確保運輸進入混合堆存場的土石方總量不超過其設計容量，以及第十三約束式，用于確保運輸進入分類堆存場的特定類型土石方量不超過其設計容量。
22、進一步的，在步驟s3中，以土石方堆存和回運過程中的總運輸距離最小化確定第一衡量目標，其中，表示開挖場與堆存場之間的運輸距離；以從混合堆存場中開挖并回運的土石方量最小化確定第二衡量目標，在第一衡量目標與第二衡量目標間引入權衡系數，建立綜合衡量目標，進一步結合綜合衡量目標與決策變量的關聯約束，構建混合整數線性規劃模型。
23、優選的，權衡系數的取值為0.5。
24、相較于現有技術，本專利技術具有以下有益效果：
25、1、本專利技術的基于回運需求的土石方堆存調配方法在工程需求量、堆存場設計容量等多個約束條件下，設立分區分類堆存策略，綜合考慮了運輸距離和回運開挖量，能夠合理利用有限資源制定出更加高效率、低成本的解決方案，有助于工程項目的順利推進。
26、2、本專利技術的基于回運需求的土石方堆存調配方法通過合理設置各堆存場的類型，使需要回運的土石方能夠更多地獨立堆存在分類堆存場，盡量減少回運時從混合堆存的土石方中開挖的土方量，不僅避免了開挖需要消耗的額外人力物力，同時減少了從混合堆存的土石方中開挖表土可能造成的損失。相較于傳統的各類土石方混合堆存的方式，分區分類堆存策略對生態環境也更為友好。
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1.一種基于回運需求的土石方堆存調配方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的基于回運需求的土石方堆存調配方法，其特征在于：
3.根據權利要求2所述的基于回運需求的土石方堆存調配方法，其特征在于：
4.根據權利要求2所述的基于回運需求的土石方堆存調配方法，其特征在于：
5.根據權利要求2所述的基于回運需求的土石方堆存調配方法，其特征在于：
6.根據權利要求2所述的基于回運需求的土石方堆存調配方法，其特征在于：
7.根據權利要求2所述的基于回運需求的土石方堆存調配方法，其特征在于：
8.根據權利要求2所述的基于回運需求的土石方堆存調配方法，其特征在于：
9.根據權利要求2所述的基于回運需求的土石方堆存調配方法，其特征在于：
10.根據權利要求9所述的基于回運需求的土石方堆存調配方法，其特征在于：
【技術特征摘要】
1.一種基于回運需求的土石方堆存調配方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的基于回運需求的土石方堆存調配方法，其特征在于：
3.根據權利要求2所述的基于回運需求的土石方堆存調配方法，其特征在于：
4.根據權利要求2所述的基于回運需求的土石方堆存調配方法，其特征在于：
5.根據權利要求2所述的基于回運需求的土石方堆存調配方法，其特征在于：
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【專利技術屬性】
技術研發人員：郝宇馳，嚴曉威，曾嘉辰，白鶴，陸正，郭兵，高大有，楊凱，楊立興，
申請(專利權)人：中交疏浚技術裝備國家工程研究中心有限公司，
類型：發明
國別省市：
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