灌区微灌独立管网系统优化设计研究

发布时间：2020-04-16 12:50

【摘要】：管道化灌溉系统与其它节水灌溉方式相比具有节水效益显著、土地利用率高、对地形适应性强、输水速度快、灌水效果好、维修养护省工省时、管理方便、灌水及时等优点,但其需要的材料和设备较多、投资较高、规划设计内容较复杂、对水源水质要求也较高。因此,进行系统的优化设计以节省工程投资有着重要的现实意义。本文以微灌灌溉管网系统为研究对象,总结并分析了国内外管网优化研究成果,针对目前微灌独立管网系统最佳控制规模确定方法研究不足及树状管网选线优化布置方法对坡度均匀的大型灌区微灌管网不适用的问题,采用理论分析与实例计算相结合的研究方法,基于英国Sheffield大学开发的gatbx遗传算法工具箱,以单位面积管网投资最小为目标函数,分别对微灌田间管网及微灌骨干管网最佳控制规模、优化布置及优化设计进行了系统的研究,通过编程上机运行可同时实现上述三个优化目标。本文的主要研究成果如下:(1)本文提出了灌区微灌独立管网系统的优化设计方法,即首先进行微灌田间管网的优化,得到田间管网最佳控制规模及相应的布置方案、优化设计结果,然后以此为基础进行骨干管网的优化。(2)在不限定田间管网控制规模及布置方案的情况下,分别建立了单向及双向毛管田间管网优化设计数学模型,采用gatbx遗传算法工具箱进行仿真计算,分别得出各自的最佳控制规模、优化布置方案及优化设计结果,经对比双向毛管田间管网在控制规模、单位面积投资两方面均优于单向毛管田间管网,因此确定田间管网采用双向毛管的布置方法并以此为基础进行骨干管网的优化。(3)在不限定骨干管网控制规模及布置方案的情况下,以单位面积骨干管网投资最小为目标函数,建立了骨干管网优化设计数学模型,通过gatbx遗传算法工具箱进行仿真计算得出了骨干管网的最佳控制规模、优化布置方案及优化设计结果。(4)在田间管网及骨干管网的优化设计中,对所有管径均采用整数编码,对输水管长度采用实数编码,使所得的优化结果均为标准商用管径,避免了连续管径圆整化所引起的优化结果偏差且可直接用于工程实际。
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S275.5

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本文编号：2629752