管道灌溉系统优化设计研究

发布时间：2020-09-22 12:35

　　我国是一个农业大国,农业灌溉用水量约占全国总用水量的70%,发展先进的节水灌溉技术,提高灌溉效率,是缓解我国水资源供需矛盾的有效措施之一。管道灌溉技术具有输配水效率高,渗漏蒸发损失小,灌水及时、均匀,易于实现自动化管理以及节地、节能等优点,被广泛应用。在管道灌溉系统中,输配水系统的造价占管网系统总投资的70%左右,该部分的规划设计是否合理,将直接影响到系统的总投资、灌水质量和运行的安全可靠性,但其优化设计理论还比较滞后,特别是山丘区相关优化理论还远远不能满足农业高效生产的需求。因此,有必要进一步开展灌溉管网优化设计理论的研究。本文在分析国内外管网优化研究的基础上,主要进行了以下两个方面的研究。1.平原区灌溉管网优化设计研究。通过系统分析管道灌溉的规划设计理论方法,包括管道灌溉系统的布置原则、管网设计流量的计算、管径的确定方法以及管网水力计算等方面的内容,本研究依据年费用最低的目标造价原则建立了泵站加压灌溉管网优化设计的数学模型,随后结合实际工程项目,分别采用经济流速法、界限流量法和Excel规划求解法对管道进行了优化设计。实例结果表明,利用Excel规划求解法进行灌溉管网优化设计不仅可以节省大量投资,还可以保证整个灌溉管网系统的可靠性,相对于传统的经济流速法和新型算法,该方法简单易于掌握,提高了设计人员的效率,是一种实用价值较高的优化设计方法,可以为管道灌溉工程提供合理可行的设计方案。2.山丘区灌溉管网分区优化研究。山丘区灌溉管网分区的目的,从经济上考虑是为了降低供水的能耗费用,技术上的原因是为了使管网水压小于管道的承压能力,保护管道和管件不遭到破坏。本研究假定山丘区均匀坡度,灌溉区域地块规则,分区灌溉面积相等,每一个分区均设置一个泵站,并且只考虑与分区配水泵站的流量、扬程相关的一个输水管道的条件下,建立了以年费用最小为目标函数的山丘区管网分区优化模型,并结合具体算例利用建立的管网优化分区模型,分析得出不同的高差应采用不同的管网分区方式,即合理设置分区数量,使管网的年费用最小。
【学位单位】：华北水利水电大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：S274.2
【部分图文】：

技术路线图

布置图,泵站,自压,供水管网

华北水利水电大学硕士学位论文2）山丘区骨干管线布置形式丘地区地形不规则、坡度较大，无法直接应用平原区的管网布置形式进其也有属于自己的布置原则。为了降低管网系统的造价，节省管材的用运行的安全性、方便性，干管应多沿山脊布置或等高线布置，支管尽量管配水。丘区管网系统的布置方式根据水源位置的不同分为泵站加压管网布置和布置两种类型。其一是，当水源位于山脚附近时，可采用泵站加压方式到灌溉区域的最高点的蓄水池，再通过输配水管网以自压方式输送到田 2-6（a））；其二是：直接由泵站加压供水通过输配水管道进入灌溉区区域与落差不大，坡度较缓的山丘区地形），以满足山丘区的灌溉要求（。具体布置方式如图 2-6 所示。

示意图,示意图,界限流量,管段流量

平原区泵站加压管道系统的优化设计研究，因此具有一定的实用价值。具体分析如图 3-1 所示，假设 Dk-1、D的标准管径，管径 Di的上下限界限流量分别为 q1和 q2，绘制出 W~D量与年费用的曲线图，qk既是 Dk的下限流量也是 Dk-1的上限流量，的下限流量也是 Dk的上限流量，当管段流量在 qk和 qk+1之间时，选经济管径，当管段流量恰好等于界限流量时，选用相邻管径均满足

【参考文献】