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隧道建设(中英文) ›› 2025, Vol. 45 ›› Issue (S1): 32-41.DOI: 10.3973/j.issn.2096-4498.2025.S1.004
赵希望1, 夏文洁2, 王继红2, *, 蒋爽3, 王树刚2, 吴元金1, 罗占夫1, 刘祺君4
(1. 中铁隧道局集团(上海)特种高新技术有限公司, 上海 201306; 2. 大连理工大学, 辽宁 大连 116024; 3. 大连民族大学, 辽宁 大连 116600; 4. 广弘科技(大连)有限公司, 辽宁 大连 116084)
Rapid Prediction of Pollutant Concentration in Construction Tunnels Based on Proper Orthogonal Decomposition
ZHAO Xiwang1, XIA Wenjie2, WANG Jihong2, *, JIANG Shuang3, WANG
Shugang2, WU Yuanjin1, LUO Zhanfu1, LIU Qijun4
(1. China Railway Tunnel Group (Shanghai) Special High-tech Co., Ltd., Shanghai 201306, China; 2. Dalian University of Technology, Dalian 116024, Liaoning, China; 3. Dalian Minzu University, Dalian 116600, Liaoning, China; 4. Guanghong Technology Co., Ltd., Dalian 116084, Liaoning, China)
摘要: 为解决传统数值模拟方法计算耗时长、难以满足实时性需求的问题,提出一种本征正交分解与支持向量机相结合的预测方法,旨在实现复杂工况下施工隧道污染物浓度场的快速重构。首先,建立施工隧道爆破后CO运移的数值模型; 其次,针对不同炸药量和海拔的典型工况,模拟爆破后隧道内CO体积分数分布,以此来获得样本数据集; 再次,通过本征正交分解对高维度浓度场数据进行降维处理,基于能量截取前三阶模态作为特征基函数,降低计算的复杂度; 最后,采用支持向量机模型建立已知工况参数与模态系数之间的非线性映射关系,实现目标工况下不同时间隧道内CO体积分数的快速预测。研究结果表明: 该预测模型具有显著的准确性和高效性。其中,在预测未知炸药量工况下隧道爆破后的CO体积分数时,最大相对误差不大于15%,平均相对误差为2.73%; 在预测未知海拔工况下隧道爆破后的CO体积分数时,最大相对误差不大于6%,平均相对误差为1%。此外,该预测模型耗时仅为数值模拟计算耗时的1/600,使施工隧道污染物浓度场的近实时获取成为可能。