堤防工程土石方调配最优方案探索

蒲道巍

(黑龙江省水利水电勘测设计研究院，哈尔滨 150080)



堤防工程土石方调配最优方案探索

蒲道巍

(黑龙江省水利水电勘测设计研究院，哈尔滨 150080)

摘要：松花江、嫩江堤防防护工程中土石方填筑量大，工期紧。为了合理确定工程造价，需进行大量土石方调配方案设计。为了减少设计工作量，迫切需要建立土石方调配最优方案求解模型。文章通过分析土石料综合费用的构成，建立了土石方调配线性规划求解模型。该模型的计算过程清晰，注重工程风险分析，适合多料场、线性或近似线性工程的综合运距计算。

关键词：三点法；线性规划；土石料选定；综合运距

1模型边界条件

堤防工程土石料综合运距的确定，涉及政府、投资方(业主)、施工单位等多方利益，最终体现在土石料综合费用的高低上。综合运距是各料场运距与其相应开采量的算术加权平均运距。土石料综合费用F的计取：包括淹没占地补偿费用M1、环境影响补偿费用M2、水土保持补偿费用M3、施工费用M4，及其他费用M(不可抗力、社会稳定风险造成的费用等)。即：

F=M1+M2+M3+M4+M

(1)

淹没占地补偿费用、环境影响及水土保持补偿费用的计算，可依据相应的法律法规、政策确定。

根据统计资料，当开采量Qi一定时，施工费用与土石料单价y成正比；而在一定范围内，土石料单价与运距Vi也成正比例关系。即：

(2)

式中：土石料运距1km时的单价a元/m3；土石料运距增减1km时的单价b元/m3；运距Vi是料场中心至该料场供应堤段中心的运输距离，km。

(3)

料场总开采面积S；料场i开采面积Si近似计算如下，实际运用时需要修正。

(4)

2方案建模

土石方调配最优方案探索的关键工作，是土石料选定综合运距的计算。根据式(1)和式(2)的特点，当淹没占地补偿费用、环境影响补偿费用、水土保持补偿费用、其他费用确定时，且保证工程总需要开采量不变的前提下，土石料综合费用F与运距Vi成正比例关系。

土石料综合运距随着各自料场开采量的变化，会在一定范围内波动。按土石料综合费用Fmin最小原则，通过建立线性规划求解模型，可确定该波动范围的下限，即确定土石料最小综合运距。同理，可以确定土石料最大综合运距。

工程施工是自然客观存在和人类主观改造相互交织的复杂系统，众多不确定因素促使进行工程风险分析，进行费用风险率、工期风险率等评估。根据工程风险分析的结论，可以得到土石料期望综合运距。

堤防工程土石料选定综合运距V可按三点估算法(PERT法)进行计算。

最悲观的运距Vp为土石料最大综合运距，乐观的运距V0为土石料最最小综合运距，期望运距为土石料期望综合运距VM。

(5)

3实例

“三江”工程某段堤防的设计长度L=15.0 km，总填筑量Q=71 万m3。料场其他特性指标详见表1。

表1　料场特性表

料场淹没占地补偿单价5 元/m2，环评影响补偿单价2.2 元/m3，水土保持补偿单价3.5 元/m3，其他费用单价0.3 元/m3。土石料单价：y=21+2.5Vi。则：

淹没占地补偿费用M1=5S

环评影响及水土保持补偿费用M2+M3=(2.2+3.5)Q=7.7Q

施工费用M4=Qy=(21+2.5Vi)Q

其他费用M=0.3Q

土石料综合费用F=M1+M2+M3+M4+M=5S+(29+2.5Vi)Q

料场2距堤线太近，本次模拟计算将不考虑。

按土石料综合费用Fmin最小原则，通过建立线性规划求解模型，可得到土石料最大综合运距为7km，最小综合运距3.9km，期望运距4.3km。

按三点估算法计算，土石料选定综合运距V=4.68 km。

4结论

本模型计算过程清晰，注重风险分析，适合多料场线性或近似线性工程的综合运距计算。便于设计人员开展土石方调配设计，有利于业主及施工单位的成本控制。

本模型的土石料期望综合运距，可以借助专家评估系统综合确定。

参考文献：

[1]中华人民共和国水利部.SL303—2004水利水电工施工组织设计规范[S]．北京：中国水利水电出版社，2004.

文章编号：1007-7596(2016)02-0083-02

[收稿日期]2015-11-28

[作者简介]蒲道巍(1984-)，男，湖南怀化人，工程师。

中图分类号：TV871.1

文献标识码：B