灌溉渠道优化配水模型及渠道非恒定流过渡过程研究

发布时间：2020-06-13 11:10

【摘要】：水是生命之源和国民经济发展的命脉,水资源供给与需求之间的矛盾已成为制约国民经济发展的重要因素。农业生产用水占全国总用水量的70%,灌溉用水在农业用水中占相当大的比重。因此在灌区灌溉中采用节水措施是应对水资源短缺危机的重要手段。灌溉就是实现水量在空间和时间上的合理分配,满足作物需水量的条件下节约用水。灌区灌溉过程由配水计划的制定和配水计划的实施等过程组成。本文研究目的是在配水计划的制定和实施过程中实现水资源的高效利用,提高水资源的利用率,减少水量损失。研究内容包括如下两个方面:渠系配水优化模型研究和渠道非恒定流过渡过程研究。渠系配水优化模型研究是建立使轮灌组间配水流量差异最小和轮灌组内配水时间差异最小的多目标数学模型,应用改进的遗传算法及精英保留策略对模型进行求解,并用实例对模型进行验证。得出如下结论:在轮灌组优化配水模型建立过程中,将时间和流量两个在渠系调控中起重要作用的因素,作为配水模型的优化目标,解决了水流输送过程中流量差异大,退水损失严重的问题;模型实例优化结果表明科学合理的配水计划可以减少节制闸的调节次数和渠道水流的受扰动次数,使水流能够平稳过渡,减少波动,提高灌溉配水效果。因此可将配水时间和配水流量差异对配水过程的影响作为配水计划制定依据。渠道非恒定流过渡过程研究主要内容是分析闸门调控下渠段水流的水位和流量过渡过程。以渠长、流量变化率、闸门调控时间、闸门调控方式为变量因素,以非恒定渐变流控制方程为数学模型,应用MATLAB编程模拟不同工况下渠段水流水位和流量变化过程,并对模拟结果进行分析。得出如下结论:渠道长度、流量变化率、闸门调控时间为影响水流水位、流量过渡过程的敏感性因素,闸门调控方式并非影响水位、流量过渡过程的敏感性因素。不同的调控方式对流量过渡的影响趋势基本相同,对水位过渡的影响趋势则相反。上游运行方式下水位的最终稳定值将低于下游运行方式的水位稳定值,因此上游运行方式所需的渠道设计水位小于下游运行方式,在实际工程中有利于工程量的减少,节约资本;渠道越长、流量变化率越小、闸门调控时间越短水流过渡所需要时间越短,过渡过程中水位与流量波动越缓慢,最大水位差越小,渠道运行越安全。
【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】：2015
【分类号】：S277

【参考文献】