CN111597695B - 一种覆盖底泥的铺盖临界失稳厚度的计算方法及*** - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种覆盖底泥的铺盖临界失稳厚度的计算方法及***，其中，计算方法包括如下步骤：建立铺盖临界失稳厚度计算模型；利用气体溶解度算法求解所述铺盖临界失稳厚度计算模型，得到铺盖临界失稳厚度。本申请提供的铺盖临界失稳厚度计算方法，可以快速求解得到铺盖临界失稳厚度，为铺盖的厚度设计提供依据。

Description

一种覆盖底泥的铺盖临界失稳厚度的计算方法及***

技术领域

本申请涉及水环境修复技术领域，特别是涉及一种覆盖底泥的铺盖临界失稳厚度的计算方法及***。

背景技术

铺盖技术是一种底泥的原位物理修复方法，通过在底泥上放置覆盖物，使底泥与水体隔离，防止底泥污染物向水体迁移。现有底泥原位铺盖技术普遍关心铺盖材料的性能，对于底泥铺盖的稳定分析方法未有涉及，然而底泥铺盖的稳定分析也是一个在设计中不可忽视的问题。若为达到底泥修复目的，盲目的采用过厚的铺盖层，造成底泥铺盖***失稳，将产生较大安全隐患。

因此，本发明提出了一种底泥铺盖临界失稳厚度的快速计算方法，通过编程计算，输入底泥参数与底泥铺盖材料相关参数，可在几秒之内快速计算出底泥铺盖临界失稳厚度，为底泥铺盖的设计提供依据。

发明内容

基于此，提供一种覆盖底泥的铺盖临界失稳厚度的计算方法，精确计算铺盖底泥的失稳厚度。

一种覆盖底泥的铺盖临界失稳厚度的计算方法，包括如下步骤：

建立铺盖临界失稳厚度计算模型；

利用气体溶解度算法求解所述铺盖临界失稳厚度计算模型，得到铺盖临界失稳厚度。

以下还提供了若干可选方式，但并不作为对上述总体方案的额外限定，仅仅是进一步的增补或优选，在没有技术或逻辑矛盾的前提下，各可选方式可单独针对上述总体方案进行组合，还可以是多个可选方式之间进行组合。

可选的，铺盖的失稳破坏截面为对数螺旋线，底泥的失稳破坏截面为圆弧线，滑动体重力所做的功等于失稳破坏面上内能的耗散率，所述铺盖临界失稳厚度计算模型的公式如下：

式中：H_cr为铺盖的临界失稳厚度；

C_u0为底泥表面的抗剪强度；

γ₁为铺盖的饱和重度；

为铺盖的内摩擦角；

θ₀为对数螺旋线的起始角；

θ_h为圆弧线的起始角；

β′为圆弧线终点与铺盖坡顶点连线与水平面的夹角；

β为铺盖坡脚；

H为铺盖厚度；

L为铺盖坡顶点与对数螺旋线起点的距离；

r₀为对数螺旋线和圆弧线的公共圆心到对数螺旋线起点的距离；

f₁,f₃,f₄,f₅分别为计算滑动体重力所做功的函数；

q₁,q₂分别为计算失稳破坏面上内能耗散率的函数。

可选的，

分别为角度θ₀,θ_h,β′的函数，表达式如下：

式中：

H为铺盖厚度；

L为铺盖坡顶点与对数螺旋线起点的距离；

r₀为对数螺旋线和圆弧线的公共圆心到对数螺旋线起点的距离；F_s表示铺盖的稳定系数；

为铺盖的内摩擦角；

θ₀为对数螺旋线的起始角；

θ_h为圆弧线的起始角；

β′为圆弧线终点与铺盖坡顶点的连线与水平面的夹角。

可选的，f₁、f₃、f₄、f₅的表达式分别如下：

式中：

为铺盖的内摩擦角；

F_s表示铺盖的稳定系数；

θ_h为圆弧线的起始角；

θ₀为对数螺旋线的起始角；

L为铺盖坡顶点与对数螺旋线起点的距离；

r₀为对数螺旋线和圆弧线的公共圆心到对数螺旋线起点的距离；H为铺盖厚度；

β′为圆弧线终点与铺盖坡顶点的连线与水平面的夹角；

β为铺盖坡脚。

可选的，q1、q2的公式分别如下：

式中：c₁为铺盖的粘聚力；

C_u0为底泥表面的抗剪强度；

ρ为底泥的抗剪强度随深度增大的速率；

为铺盖的内摩擦角；

F_s表示铺盖的稳定系数；

θ_h为圆弧线的起始角；

θ₀为对数螺旋线的起始角；

r₀为对数螺旋线和圆弧线的公共圆心到对数螺旋线起点的距离；

H为铺盖厚度。

可选的，利用气体溶解度算法求解所述铺盖临界失稳厚度计算模型，包括：

步骤1，利用下式对气***置进行初始化：

X_i(t+1)＝X_min+r·(X_max-X_min)

式中：X_i为第i种气体的位置，铺盖模型中每组θ₀,θ_h,β′对应一个气***置X_i；

t为当前迭代次数；

r为0～1之间的随机数；

X_max,X_min分别为气体的上限和下限位置；

步骤2，对各气体进行聚类，将相似气体划分至同一个簇，第i种气体在第j簇中的亨利系数j(H_j(t))、分压P_i,j、溶解焓j(C_i)的表达式分别如下：

j(H_i(t))＝l₁×rand(0,1),P_i,j＝l₂×rand(0,1),j(C_i)＝l₃×rand(0,1)

式中：l₁,l₂,l₃为常数，分别取0.05，100，0.01；

步骤3，对每个簇内的气体进行评价，根据评价结果对同个簇内的气***置进行优劣排序；

步骤4，根据气***置的优劣排序，更新亨利系数、溶解度、以及各簇的气***置；

步骤5，跳出局部极值；

步骤6，更新最差气***置；

步骤7，重复步骤1～6，直至获得最佳气***置即为铺盖临界失稳厚度。可选的，步骤4中，依据下式对亨利系数进行更新：

j(H_i(t+1))＝j(H_i(t))·exp(-j(C_i)·(1/T(t)-1/Tθ)),T(t)＝exp(-t/iter)式中：j(H_i(t))为第t次迭代时簇j中的第i个气体的亨利系数；

j(C_i)为簇j中的第i个气体的溶解焓；

t为当前迭代次数；

T是温度；

T^θ为常数取298.15；

iter为总迭代次数；

步骤4中，依据下式对溶解度进行更新：

S_i,j(t+1)＝K·j(H_i(t))·P_i,j(t)

式中：S_i,j,P_i,j分别为第i种气体在第j簇中的溶解度和分压；

j(H_i(t))为第t次迭代时簇j中的第i个气体的亨利系数；

t为当前迭代次数；

K为常数；

步骤4中，依据下式对气***置进行更新：

X_i,j(t+1)＝X_i,j(t)+F·r·γ·(X_i,best(t)-X_i,j(t))+F·r·α·(S_i,j(t)·X_best(t)-X_i,j(t))

式中：X_i,j为第i种气体在第j簇中的位置；

r为随机数；

t为当前迭代次数；

X_i,best为第i种气体在第j簇中的最优气***置；

X_best为全局最优气***置；

γ表示j簇中第i种气体与簇中其他气体相互作用的能力；

α表示j簇中其他气体对第i种气体的影响，值为1；

β为常数；

F_i,j表示第i种气体在第j簇中的适应度值；

S_i,j为第i种气体在第j簇中的溶解度；

F_best表示全局最优适应度值；

F为符号函数，通过正负值来改变搜索方向。

可选的，步骤5中，依据下式跳出局部极值：

N_w＝N·(rand(c₂-c₁)+c₁),c₁＝0.1and c₂＝0.2

式中：N_w为最差的气体个数；

N为气体总数。

可选的，步骤6中，依据下式更新最差气体：

G_(i,j)＝G_min(i,j)+r·(G_max(i,j)-G_min(i,j))

式中：G_(i,j)表示第i种气体在第j簇中的位置；

r为随机数；

G_max(i,j),G_min(i,j)分别为第i种气体在第j簇中的位置的最大值和最小值。

本申请还提供了一种覆盖底泥的铺盖临界失稳厚度的计算***，包括：

第一模块，用于建立铺盖临界失稳厚度计算模型；

第二模块，用于利用气体溶解度算法求解所述铺盖临界失稳厚度计算模型，得到铺盖临界失稳厚度。

本申请提供的铺盖临界失稳厚度计算方法，可以快速求解得到铺盖临界失稳厚度，为铺盖的厚度设计提供依据。

附图说明

图1为本申请中铺盖临界失稳厚度计算模型的各符号含义示意图；

图2为利用气体溶解度算法求解铺盖临界失稳厚度计算模型的流程图；

图3为软土地基中抗剪强度随深度的变化曲线；

图4为10次迭代计算的平均最优适应度函数值随迭代次数的变化曲线。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

为了更好地描述和说明本申请的实施例，可参考一幅或多幅附图，但用于描述附图的附加细节或示例不应当被认为是对本申请的发明创造、目前所描述的实施例或优选方式中任何一者的范围的限制。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

一种覆盖底泥的铺盖临界失稳厚度的计算方法，包括如下步骤：

建立铺盖临界失稳厚度计算模型；

利用气体溶解度算法求解铺盖临界失稳厚度计算模型，得到铺盖临界失稳厚度。

覆盖底泥的铺盖临界失稳厚度的物理含义为：底泥上的铺盖***失稳时所对应的最小铺盖厚度值，铺盖失稳时会形成滑动面。

覆盖底泥的铺盖临界失稳厚度的计算模型推导过程如下：

参见图1所示，铺盖厚度为H、铺盖坡脚为β、铺盖粘聚力为c₁、铺盖内摩擦角为

铺盖饱和重度为γ₁，底泥的抗剪强度随其深度z线性增大：

C_u(z)＝C_u0+ρ·z

式中：C_u0为底泥表面的抗剪强度；ρ为底泥的抗剪强度随深度增大的速率。

假定铺盖的失稳破坏截面为对数螺旋线，底泥的失稳破坏截面为圆弧线，依据塑性分析上限定理，滑动体重力所做的功等于失稳破坏面上内能的耗散率，覆盖底泥的铺盖厚度模型的表达式如下：

式中g(.)为图1中角度θ₀,θ_h,β′的函数，g(.)的具体表达式为：

其中：f₁,f₃,f₄,f₅分别为计算滑动体重力所做功的函数，q₁,q₂分别为计算失稳破坏面上内能耗散率的函数。

F_s表示铺盖的稳定系数，则f₁、f₃、f₄、f₅的表达式分别如下：

式中：

为铺盖的内摩擦角；

F_s表示铺盖的稳定系数；

θ_h为圆弧线的起始角；

θ₀为对数螺旋线的起始角；

L为铺盖坡顶点与对数螺旋线起点的距离；

r₀为对数螺旋线和圆弧线的公共圆心到对数螺旋线起点的距离；

H为铺盖厚度；

β′为圆弧线终点与铺盖坡顶点的连线与水平面的夹角；

β为铺盖坡脚。

q₁、q₂的公式分别如下：

式中：c₁为铺盖的粘聚力；

C_u0为底泥表面的抗剪强度；

ρ为底泥的抗剪强度随深度增大的速率；

为铺盖的内摩擦角；

F_s表示铺盖的稳定系数；

θ_h为圆弧线的起始角；

θ₀为对数螺旋线的起始角；

r₀为对数螺旋线和圆弧线的公共圆心到对数螺旋线起点的距离；

H为铺盖厚度。

根据图1中的几何关系，

分别为角度θ₀,θ_h,β′的函数，表达式如下：

式中：

H为铺盖厚度；

L为铺盖坡顶点与对数螺旋线起点的距离；

r₀为对数螺旋线和圆弧线的公共圆心到对数螺旋线起点的距离；

F_s表示铺盖的稳定系数；

为铺盖的内摩擦角；

θ₀为对数螺旋线的起始角；

θ_h为圆弧线的起始角；

β′为圆弧线终点与铺盖坡顶点的连线与水平面的夹角。

将各式代入铺盖厚度表达式中，当F_s＝1且θ₀,θ_h,β′满足如下条件

时，函数g(.)有一个对应于底泥-铺盖模型失稳的临界失稳厚度最小值，则铺盖临界失稳厚度H_cr的最小上限值为

覆盖底泥的铺盖临界失稳厚度是一个以θ₀,θ_h,β′为自变量，关于H_cr的隐函数。

结合图1中的约束条件，铺盖临界失稳厚度计算模型可表述为一个约束优化问题的形式，铺盖临界失稳厚度计算模型的公式如下：

式中：H_cr为铺盖的临界失稳厚度；

C_u0为底泥表面的抗剪强度；

γ₁为铺盖的饱和重度；

为铺盖的内摩擦角；

θ₀为对数螺旋线的起始角；

θ_h为圆弧线的起始角；

β′为圆弧线终点与铺盖坡顶点连线与水平面的夹角；

β为铺盖坡脚；

H为铺盖厚度；

L为铺盖坡顶点与对数螺旋线起点的距离；

r₀为对数螺旋线和圆弧线的公共圆心到对数螺旋线起点的距离；

f₁,f₃,f₄,f₅分别为计算滑动体重力所做功的函数；

q₁,q₂分别为计算失稳破坏面上内能耗散率的函数。

本申请利用气体溶解度算法求解铺盖临界失稳厚度计算模型，气体溶解度算法(HGSO)基于亨利定律，模拟气体的聚集行为，在搜索空间内较好平衡了搜索和开发能力，避免问题陷入局部最优解，可用于解决复杂优化问题。

亨利定律是物理化学的基本定律之一，具体为：在一定温度的密封容器内，气体的分压与该气体溶在溶液内的摩尔浓度S_g成正比，可表示为

S_g＝H·P_g

其中：H为亨利系数，由不同温度下的给定气体-溶液确定，气体分压记为P_g。

考虑温度对亨利系数的影响，亨利系数随***温度的变化而变化，可用范特霍夫方程描述如下：

其中：

为溶解焓，R为气体常数，A和B为取决于H，且与温度T相关的常数，因此，亨利定律可表示为：

H(T)＝_exp(B/T)·A

其中：H是A,B的函数。可以在参考温度T＝298.15K下基于H建立表达式

当溶解焓

为常数时，范特霍夫方程也是成立的，简化为：

H(T)＝exp(-C·(1/T-1/T^θ))·H^θ。

参见图2所示，利用气体溶解度算法求解铺盖临界失稳厚度计算模型，包括：

步骤1，利用下式对气***置进行初始化：

X_i(t+1)＝X_min+r·(X_max-X_min)

式中：X_i为第i种气体的位置，铺盖模型中每组θ₀,θ_h,β′对应一个气***置X_i；

t为当前迭代次数；

r为0～1之间的随机数；

X_max,X_min分别为气体的上限和下限位置；

步骤2，对各气体进行聚类，将相似气体划分至同一个簇，第i种气体在第j簇中的亨利系数j(H_j(t))、分压P_i,j、溶解焓j(C_i)的表达式分别如下：

j(H_i(t))＝l₁×rand(0,1),P_i,j＝l₂×rand(0,1),j(C_i)＝l₃×rand(0,1)

式中：l₁,l₂,l₃为常数，分别取0.05，100，0.01；

步骤3，对每个簇内的气体进行评价，根据评价结果对同个簇内的气***置进行优劣排序；

步骤4，根据气***置的优劣排序，更新亨利系数、溶解度、以及各簇的气***置；

步骤5，跳出局部极值；

步骤6，更新最差气***置；

步骤7，重复步骤1～6，直至获得最佳气***置即为铺盖临界失稳厚度。

步骤1中，气体的数量和种类根据求解问题的复杂度、维度与收敛速度需求进行确定，求解复杂、高维问题时，可采用较多的气体数目；要求快速收敛时，可采用较多的气体种类。针对本申请中的覆盖底泥的铺盖临界失稳厚度计算模型，求解铺盖临界失稳厚度时，在其中一个实施例中，可选择气体数目取35，气体种类取5，以满足计算要求。

每个气***置对应一组θ₀,θ_h,β′值，也即在三维空间内，采用一组θ₀,θ_h,β′描述一个气***置，通过求解最优的气***置，获取对应的一组θ₀,θ_h,β′，即可确定铺盖的临界失稳厚度。

步骤2中，聚集的目的在于加快算法的收敛速度，提高算法的计算效率。聚集的操作方法是将气体按亨利常数相近的原则，按照提前给定的气体种类数目进行聚集分类，每个簇具有近似的亨利系数。

步骤3中，评价标准依据满足约束条件时各气***置处对应的适应度函数越小，则越优，本申请中，适应度函数即为铺盖临界失稳厚度计算模型，满足约束条件时的铺盖临界失稳厚度越小，则越优。

步骤4中，将每个簇中的气体按照从优到劣进行排序，根据每个簇中的最优气***置来更新各簇的气***置。

步骤4中，依据下式对亨利系数进行更新：

j(H_i(t+1))＝j(H_i(t))·exp(-j(C_i)·(1/T(t)-1/T^θ)),T(t)＝exp(-t/iter)

式中：j(H_i(t))为第t次迭代时簇j中的第i个气体的亨利系数；

j(C_i)为簇j中的第i个气体的溶解焓；

t为当前迭代次数；

T是温度；

T^θ为常数取298.15；

iter为总迭代次数；

步骤4中，依据下式对溶解度进行更新：

S_i,j(t+1)＝K·j(H_i(t))·P_i,j(t)

式中：S_i,j,P_i,j分别为第i种气体在第j簇中的溶解度和分压；

j(H_i(t))为第t次迭代时簇j中的第i个气体的亨利系数；

t为当前迭代次数；

K为常数；

步骤4中，依据下式对气***置进行更新：

X_i,j(t+1)＝X_i,j(t)+F·r·γ·(X_i,best(t)-X_i,j(t))+F·r·α·(S_i,j(t)·X_best(t)-X_i,j(t))

式中：X_i,j为第i种气体在第j簇中的位置；

r为随机数；

t为当前迭代次数；

X_i,best为第i种气体在第j簇中的最优气***置；

X_best为全局最优气***置；

γ表示j簇中第i种气体与簇中其他气体相互作用的能力；

α表示j簇中其他气体对第i种气体的影响，值为1；

β为常数；

F_i,j表示第i种气体在第j簇中的适应度值；

S_i,j为第i种气体在第j簇中的溶解度；

F_best表示全局最优适应度值；

F用于改变代表搜索方向的正负值。

F能够改变搜索方向，通过正负值提高解的多样性。X_i,best,X_best是平衡搜索和开发能力的两个参数。

步骤5中，跳出局部极值这一步操作的目的是避免算法陷入局部最优解，从而求得全局最优解。

步骤5中，依据下式跳出局部极值：

N_w＝N·(rand(c₂-c₁)+c₁),c₁＝0.1and c₂＝0.2

式中：N_w为最差的气体个数；

N为气体总数。

步骤6中，每次迭代计算中更新最差气***置的目的是避免差的气体在计算后期变成“懒惰”气体(即对算法没有贡献的气体)，通过对最差气***置进行更新，使最差气***置在后续迭代过程中可能变为位置较优的气体，如此循环迭代计算可以提高算法的收敛速度和计算效率。

步骤6中，依据下式更新最差气体：

G_(i,j)＝G_min(i,j)+r·(G_max(i,j)-G_min(i,j))

式中：G_(i,j)表示第i种气体在第j簇中的位置；

r为随机数；

G_max(i,j),G_min(i,j)分别为第i种气体在第j簇中的位置的最大值和最小值。

La Rochelle等，在加拿大进行了海相软粘土地基上填筑压实粗粒土土堤直至失稳破坏的现场试验。其中土堤坡脚β＝33.69°，土堤饱和重度γ＝19.2kN/m³，土堤粘聚力c＝0kPa，土堤内摩擦角

土堤临界失稳厚度H_cr＝3.9m。软土地基不同深度的抗剪强度如图3所示，软土地基抗剪强度随其深度z线性增大的关系拟合为

C_u(z)＝7.4986+1.9493·z

其中C_u0＝7.4986，ρ＝1.9493。

采用本申请提出的计算方法进行计算，10次迭代计算的平均最优适应度函数值F(适应度函数为铺盖临界失稳厚度计算模型)的变化曲线如图4所示，取10次迭代计算中的最优值作为结果输出，X_best即H_cr＝3.9043，所对应的θ₀＝38.8°,θ_h＝58.75,β′＝25.61°。本申请计算得出的土堤临界失稳厚度与实际失稳厚度的相对误差仅为0.11％，计算结果基本吻合。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (2)

1.一种覆盖底泥的铺盖临界失稳厚度的计算方法，其特征在于，包括如下步骤：

建立铺盖临界失稳厚度计算模型；

利用气体溶解度算法求解所述铺盖临界失稳厚度计算模型，得到铺盖临界失稳厚度；

铺盖的失稳破坏截面为对数螺旋线，底泥的失稳破坏截面为圆弧线，滑动体重力所做的功等于失稳破坏面上内能的耗散率，所述铺盖临界失稳厚度计算模型的公式如下：

式中：H_cr为铺盖的临界失稳厚度；

C_u0为底泥表面的抗剪强度；

γ₁为铺盖的饱和重度；

为铺盖的内摩擦角；

θ₀为对数螺旋线的起始角；

θ_h为圆弧线的起始角；

β′为圆弧线终点与铺盖坡顶点连线与水平面的夹角；

β为铺盖坡脚；

H为铺盖厚度；

L为铺盖坡顶点与对数螺旋线起点的距离；

r₀为对数螺旋线和圆弧线的公共圆心到对数螺旋线起点的距离；

f₁,f₃,f₄,f₅分别为计算滑动体重力所做功的函数；

q₁,q₂分别为计算失稳破坏面上内能耗散率的函数；

分别为角度θ₀,θ_h,β′的函数，表达式如下：

式中：

H为铺盖厚度；

L为铺盖坡顶点与对数螺旋线起点的距离；

r₀为对数螺旋线和圆弧线的公共圆心到对数螺旋线起点的距离；

F_s表示铺盖的稳定系数；

为铺盖的内摩擦角；

θ₀为对数螺旋线的起始角；

θ_h为圆弧线的起始角；

β′为圆弧线终点与铺盖坡顶点的连线与水平面的夹角；

f₁、f₃、f₄、f₅的表达式分别如下：

式中：

为铺盖的内摩擦角；

F_s表示铺盖的稳定系数；

θ_h为圆弧线的起始角；

θ₀为对数螺旋线的起始角；

L为铺盖坡顶点与对数螺旋线起点的距离；

r₀为对数螺旋线和圆弧线的公共圆心到对数螺旋线起点的距离；

H为铺盖厚度；

β′为圆弧线终点与铺盖坡顶点的连线与水平面的夹角；

β为铺盖坡脚；

q₁、q₂的公式分别如下：

式中：c₁为铺盖的粘聚力；

C_u0为底泥表面的抗剪强度；

ρ为底泥的抗剪强度随深度增大的速率；

为铺盖的内摩擦角；

F_s表示铺盖的稳定系数；

θ_h为圆弧线的起始角；

θ₀为对数螺旋线的起始角；

r₀为对数螺旋线和圆弧线的公共圆心到对数螺旋线起点的距离；

H为铺盖厚度；

利用气体溶解度算法求解所述铺盖临界失稳厚度计算模型，包括：

步骤1，利用下式对气***置进行初始化：

X_i(t+1)＝X_min+r·(X_max-X_min)

式中：X_i为第i种气体的位置，铺盖厚度模型中每组θ₀,θ_h,β′对应一个气***置X_i；

t为当前迭代次数；

r为0～1之间的随机数；

X_max,X_min分别为气体的上限和下限位置；

步骤2，对各气体进行聚类，将相似气体划分至同一个簇，第i种气体在第j簇中的亨利系数j(H_i(t))、分压P_i,j、溶解焓j(C_i)分别通过下式初始化：

j(H_i(t))＝l₁×rand(0,1),P_i,j＝l₂×rand(0,1),j(C_i)＝l₃×rand(0,1)

式中：l₁,l₂,l₃为常数，分别取0.05，100，0.01；

步骤3，对每个簇内的气体进行评价，根据评价结果对同个簇内的气***置进行优劣排序；

步骤4，根据气***置的优劣排序，更新亨利系数、溶解度、以及各簇的气***置；

步骤5，跳出局部极值；

步骤6，更新最差气***置；

步骤7，重复步骤1～6，直至获得最佳气***置即为铺盖临界失稳厚度；

步骤4中，依据下式对亨利系数进行更新：

j(H_i(t+1))＝j(H_i(t))·exp(-j(C_i)·(1/T(t)-1/T^θ)),T(t)＝exp(-t/iter)

式中：j(H_i(t))为第t次迭代时簇j中的第i个气体的亨利系数；

j(C_i)为簇j中的第i个气体的溶解焓；

t为当前迭代次数；

T是温度；

T^θ为常数取298.15；

iter为总迭代次数；

步骤4中，依据下式对溶解度进行更新：

S_i,j(t+1)＝K·j(H_i(t))·P_i,j(t)

式中：S_i,j,P_i,j分别为第i种气体在第j簇中的溶解度和分压；

j(H_i(t))为第t次迭代时簇j中的第i个气体的亨利系数；

t为当前迭代次数；

K为常数；

步骤4中，依据下式对气***置进行更新：

X_i,j(t+1)＝X_i,j(t)+F·r·γ·(X_i,best(t)-X_i,j(t))+F·r·α·(S_i,j(t)·X_best(t)-X_i,j(t))

式中：X_i,j为第i种气体在第j簇中的位置；

r为随机数；

t为当前迭代次数；

X_i,best为第i种气体在第j簇中的最优气***置；

X_best为全局最优气***置；

γ表示j簇中第i种气体与簇中其他气体相互作用的能力；

α表示j簇中其他气体对第i种气体的影响，值为1；

β为常数；

F_i,j表示第i种气体在第j簇中的适应度值；

S_i,j为第i种气体在第j簇中的溶解度；

F_best表示全局最优适应度值；

F为符号函数，通过正负值来改变搜索方向；

步骤5中，依据下式跳出局部极值：

N_w＝N·(rand(c₂-c₁)+c₁),c₁＝0.1and c₂＝0.2

式中：N_w为最差的气体个数；

N为气体总数；

步骤6中，依据下式更新最差气体：

G_(i,j)＝G_min(i,j)+r·(G_max(i,j)-G_min(i,j))

式中：G_(i,j)表示第i种气体在第j簇中的位置；

r为随机数；

G_max(i,j),G_min(i,j)分别为第i种气体在第j簇中的位置的最大值和最小值。

2.一种用于实现权利要求1所述的覆盖底泥的铺盖临界失稳厚度的计算方法的***，其特征在于，包括：

第一模块，用于建立铺盖临界失稳厚度计算模型；

第二模块，用于利用气体溶解度算法求解所述铺盖临界失稳厚度计算模型，得到铺盖临界失稳厚度。

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