北方灌区输配水系统优化模式及综合效益评价研究
发布时间：2022-07-22 20:08
我国大、中型灌区在促进农业发展、保障粮食安全等方面起到了十分重要的作用。但随着用水日趋紧张,实现灌区水资源高效利用,是发展节水农业的一项重要技术措施。2006年起,国家推行大中型灌区续建配套与节水工程改造,灌区渠系布局以及渠道输配水系统优化便成为热点问题,而我国大中型灌区的节水改造工程能否满足要求,就要通过对大中型灌区节水续建改造后的效益进行评价。因此,本文在研究了灌溉渠系平面优化布局以后,建立了不同情景下典型灌区输配水优化系统,并评价灌区节水改造效益,为灌区节水改造工程提供理论参考依据。本文选择齐齐哈尔江东灌区、绥化幸福灌区、依兰倭肯河灌区以及八五三农场清河灌区为典型灌区,基于3种不同的改造情景,结合灌区续建配套与节水改造实际工程,建立了灌区渠系平面布局、断面优化以及配水系统优化模型,提出了相应的优化求解算法,对不同情景下灌区节水改造效益进行评价,取得的主要研究成果:（1）从灌区区分规模、地域差异性、灌区自然与工程特点、改造技术方式等方面选择了黑龙江省齐齐哈尔江东灌区、绥化幸福灌区、依兰倭肯河灌区以及八五三农场清河灌区为4个样点灌区,其次基于灌水方式、渠道防渗率等指标设定了包括原设计...
【文章页数】：146 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
英文摘要
1 绪论
1.1 立题依据
1.2 研究目的
1.3 研究意义
1.4 国内外研究进展
1.4.1 灌溉渠系平面布局研究
1.4.2 灌溉渠道断面优化研究
1.4.3 灌溉渠道配水系统研究
1.4.4 灌溉渠道节水改造综合效益评价研究
1.4.5 国内外研究现状评析
1.5 研究内容与技术路线
1.5.1 研究内容
1.5.2 技术路线
2 灌溉渠系平面布局优化研究
2.1 灌区选取原则
2.2 数据来源
2.3 灌溉渠系平面布局优化模型建立
2.3.1 河流水系与灌区渠系关联性分析
2.3.2 目标函数
2.3.3 约束条件
2.4 群智能优化算法研究
2.4.1 标准优化算法
2.4.2 优化算法性能测试函数
2.4.3 算法性能分析
2.5 结果与分析
2.5.1 幸福灌区渠系平面布局研究
2.5.2 清河灌区渠系平面布局研究
2.5.3 倭肯河灌区渠系平面布局研究
2.5.4 江东灌区渠系平面布局研究
2.6 讨论
2.7 本章小结
3 灌溉渠道横断面优化研究
3.1 研究方法
3.1.1 情景设计
3.1.2 数据来源
3.1.3 灌溉渠道单一横断面优化模型
3.2 结果与分析
3.2.1 不同情景下幸福灌区断面优化研究
3.2.2 不同情景下清河灌区断面优化研究
3.2.3 不同情景下倭肯河灌区断面优化研究
3.2.4 不同情景下江东灌区断面优化研究
3.3 讨论
3.4 本章小结
4 灌溉渠道连续多断面优化研究
4.1 研究方法
4.1.1 数据来源
4.1.2 灌溉渠道连续横断面优化模型
4.1.3 误差分析
4.2 结果与分析
4.2.1 不同情景下幸福灌区连续断面优化研究
4.2.2 不同情景下清河灌区连续断面优化研究
4.2.3 不同情景下倭肯河灌区连续断面优化研究
4.2.4 不同情景下江东灌区连续断面优化研究
4.3 讨论
4.3.1 最大负温对混凝土最小衬砌厚度影响
4.3.2 误差计算
4.3.3 速查表设计及应用
4.3.4 工程效益分析
4.4 本章小结
5 灌溉渠道配水系统优化研究
5.1 研究方法
5.1.1 两级灌溉渠系优化配水模型
5.1.2 遗传算法
5.1.3 主成分分析
5.2 结果与分析
5.2.1 不同情景下倭肯河灌区优化配水研究
5.2.2 不同情景下江东灌区优化配水研究
5.2.3 不同情景下幸福灌区优化配水研究
5.2.4 不同情景下清河灌区优化配水研究
5.3 讨论
5.4 本章小结
6 灌区节水改造与续建配套综合效益评价研究
6.1 研究方法
6.1.1 评价指标体系及标准
6.1.2 评价方法
6.1.3 评价结果分析方法
6.2 结果与分析
6.3 讨论
6.4 本章小结
7 结论与展望
7.1 结论
7.2 创新点
7.3 展望
致谢
参考文献
攻读博士学位期间发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于改进多目标蚁群算法的灌区渠系优化配水计算研究[J]. 孔博. 水利规划与设计. 2018(03)
[2]改进的多目标多层次模糊评价法在灌区群节水改造效益综合评价中的应用[J]. 孔博. 水利技术监督. 2018(01)
[3]梯形渠道冻胀数值模拟与边坡系数优化[J]. 郝晋彩,娄宗科,高凤. 灌溉排水学报. 2017(12)
[4]灌溉渠道防渗设计与技术分析[J]. 黄生. 吉林农业. 2017(23)
[5]渠道边坡膨胀土抗滑稳定措施分析[J]. 李旭. 河南水利与南水北调. 2017(09)
[6]“冻土—衬砌结构”非线性问题的简化算法与渠道结构优化[J]. 安鹏,邢义川,张爱军,任文渊,赵磊. 水资源与水工程学报. 2017(04)
[7]小型农田水利工程灌溉渠道造价对比分析[J]. 卢瑶,尹晓媛,刘甲明,刘珊珊,陈运春. 水利经济. 2017(04)
[8]浅谈北方灌区渠道衬砌工程的冻胀防治措施[J]. 赵公亮. 农业科技与信息. 2017(14)
[9]基于多目标遗传算法的渠系配水优化模型[J]. 郭珊珊,郭萍,李茉. 中国农业大学学报. 2017(07)
[10]陆浑灌区东一干渠挖方石渠改造方案浅议[J]. 刘社教. 海峡科技与产业. 2017(07)
博士论文
[1]混合群智能优化算法研究及应用[D]. 张超.北京科技大学 2018
[2]基于混沌系统的群智能优化算法研究[D]. 徐洪丽.中国矿业大学（北京） 2014
[3]我国不同尺度灌溉用水效率评价与管理研究[D]. 冯保清.中国水利水电科学研究院 2013
[4]干旱区地下水文生态安全评价信息系统研究[D]. 张艳.长安大学 2011
[5]大型灌区续建配套与节水改造规划设计相关技术与方法研究[D]. 蒋晓红.扬州大学 2009
[6]灌溉渠系配水优化编组模型与算法研究[D]. 赵文举.西北农林科技大学 2009
[7]渠道衬砌冻胀破坏力学模型及防冻胀结构研究[D]. 李甲林.西北农林科技大学 2009
[8]挡土墙主动土压力理论研究[D]. 章瑞文.浙江大学 2007
硕士论文
[1]基于WebGIS的盈科灌区渠系优化配水模型与系统研究[D]. 刘照.中国科学院大学(中国科学院东北地理与农业生态研究所) 2017
[2]江川灌区建设模式优化研究[D]. 尚关蕾.东北农业大学 2016
[3]青海省湟水流域灌区续建配套与节水改造项目后评价[D]. 贺明春.电子科技大学 2016
[4]黄土灌区渠系分布的分形特征研究[D]. 何杰.西北农林科技大学 2016
[5]灌区水资源高效利用评价的研究[D]. 金鑫.华北水利水电大学 2016
[6]基于生态环境影响的灌区节水评价指标体系构建[D]. 任国源.华北水利水电大学 2016
[7]河套灌区渠系水利用效率评价与节水潜力评估[D]. 杨晓.内蒙古农业大学 2015
[8]坐标转换求解算法及模型误差分析与研究[D]. 李卓昌.昆明理工大学 2015
[9]生态灌区综合评价指标体系与评价方法研究[D]. 王维.浙江大学 2015
[10]中型灌区节水改造综合评估及对策研究[D]. 张英杰.山东农业大学 2013
本文编号：3665260
【文章页数】：146 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
英文摘要
1 绪论
1.1 立题依据
1.2 研究目的
1.3 研究意义
1.4 国内外研究进展
1.4.1 灌溉渠系平面布局研究
1.4.2 灌溉渠道断面优化研究
1.4.3 灌溉渠道配水系统研究
1.4.4 灌溉渠道节水改造综合效益评价研究
1.4.5 国内外研究现状评析
1.5 研究内容与技术路线
1.5.1 研究内容
1.5.2 技术路线
2 灌溉渠系平面布局优化研究
2.1 灌区选取原则
2.2 数据来源
2.3 灌溉渠系平面布局优化模型建立
2.3.1 河流水系与灌区渠系关联性分析
2.3.2 目标函数
2.3.3 约束条件
2.4 群智能优化算法研究
2.4.1 标准优化算法
2.4.2 优化算法性能测试函数
2.4.3 算法性能分析
2.5 结果与分析
2.5.1 幸福灌区渠系平面布局研究
2.5.2 清河灌区渠系平面布局研究
2.5.3 倭肯河灌区渠系平面布局研究
2.5.4 江东灌区渠系平面布局研究
2.6 讨论
2.7 本章小结
3 灌溉渠道横断面优化研究
3.1 研究方法
3.1.1 情景设计
3.1.2 数据来源
3.1.3 灌溉渠道单一横断面优化模型
3.2 结果与分析
3.2.1 不同情景下幸福灌区断面优化研究
3.2.2 不同情景下清河灌区断面优化研究
3.2.3 不同情景下倭肯河灌区断面优化研究
3.2.4 不同情景下江东灌区断面优化研究
3.3 讨论
3.4 本章小结
4 灌溉渠道连续多断面优化研究
4.1 研究方法
4.1.1 数据来源
4.1.2 灌溉渠道连续横断面优化模型
4.1.3 误差分析
4.2 结果与分析
4.2.1 不同情景下幸福灌区连续断面优化研究
4.2.2 不同情景下清河灌区连续断面优化研究
4.2.3 不同情景下倭肯河灌区连续断面优化研究
4.2.4 不同情景下江东灌区连续断面优化研究
4.3 讨论
4.3.1 最大负温对混凝土最小衬砌厚度影响
4.3.2 误差计算
4.3.3 速查表设计及应用
4.3.4 工程效益分析
4.4 本章小结
5 灌溉渠道配水系统优化研究
5.1 研究方法
5.1.1 两级灌溉渠系优化配水模型
5.1.2 遗传算法
5.1.3 主成分分析
5.2 结果与分析
5.2.1 不同情景下倭肯河灌区优化配水研究
5.2.2 不同情景下江东灌区优化配水研究
5.2.3 不同情景下幸福灌区优化配水研究
5.2.4 不同情景下清河灌区优化配水研究
5.3 讨论
5.4 本章小结
6 灌区节水改造与续建配套综合效益评价研究
6.1 研究方法
6.1.1 评价指标体系及标准
6.1.2 评价方法
6.1.3 评价结果分析方法
6.2 结果与分析
6.3 讨论
6.4 本章小结
7 结论与展望
7.1 结论
7.2 创新点
7.3 展望
致谢
参考文献
攻读博士学位期间发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于改进多目标蚁群算法的灌区渠系优化配水计算研究[J]. 孔博. 水利规划与设计. 2018(03)
[2]改进的多目标多层次模糊评价法在灌区群节水改造效益综合评价中的应用[J]. 孔博. 水利技术监督. 2018(01)
[3]梯形渠道冻胀数值模拟与边坡系数优化[J]. 郝晋彩,娄宗科,高凤. 灌溉排水学报. 2017(12)
[4]灌溉渠道防渗设计与技术分析[J]. 黄生. 吉林农业. 2017(23)
[5]渠道边坡膨胀土抗滑稳定措施分析[J]. 李旭. 河南水利与南水北调. 2017(09)
[6]“冻土—衬砌结构”非线性问题的简化算法与渠道结构优化[J]. 安鹏,邢义川,张爱军,任文渊,赵磊. 水资源与水工程学报. 2017(04)
[7]小型农田水利工程灌溉渠道造价对比分析[J]. 卢瑶,尹晓媛,刘甲明,刘珊珊,陈运春. 水利经济. 2017(04)
[8]浅谈北方灌区渠道衬砌工程的冻胀防治措施[J]. 赵公亮. 农业科技与信息. 2017(14)
[9]基于多目标遗传算法的渠系配水优化模型[J]. 郭珊珊,郭萍,李茉. 中国农业大学学报. 2017(07)
[10]陆浑灌区东一干渠挖方石渠改造方案浅议[J]. 刘社教. 海峡科技与产业. 2017(07)
博士论文
[1]混合群智能优化算法研究及应用[D]. 张超.北京科技大学 2018
[2]基于混沌系统的群智能优化算法研究[D]. 徐洪丽.中国矿业大学（北京） 2014
[3]我国不同尺度灌溉用水效率评价与管理研究[D]. 冯保清.中国水利水电科学研究院 2013
[4]干旱区地下水文生态安全评价信息系统研究[D]. 张艳.长安大学 2011
[5]大型灌区续建配套与节水改造规划设计相关技术与方法研究[D]. 蒋晓红.扬州大学 2009
[6]灌溉渠系配水优化编组模型与算法研究[D]. 赵文举.西北农林科技大学 2009
[7]渠道衬砌冻胀破坏力学模型及防冻胀结构研究[D]. 李甲林.西北农林科技大学 2009
[8]挡土墙主动土压力理论研究[D]. 章瑞文.浙江大学 2007
硕士论文
[1]基于WebGIS的盈科灌区渠系优化配水模型与系统研究[D]. 刘照.中国科学院大学(中国科学院东北地理与农业生态研究所) 2017
[2]江川灌区建设模式优化研究[D]. 尚关蕾.东北农业大学 2016
[3]青海省湟水流域灌区续建配套与节水改造项目后评价[D]. 贺明春.电子科技大学 2016
[4]黄土灌区渠系分布的分形特征研究[D]. 何杰.西北农林科技大学 2016
[5]灌区水资源高效利用评价的研究[D]. 金鑫.华北水利水电大学 2016
[6]基于生态环境影响的灌区节水评价指标体系构建[D]. 任国源.华北水利水电大学 2016
[7]河套灌区渠系水利用效率评价与节水潜力评估[D]. 杨晓.内蒙古农业大学 2015
[8]坐标转换求解算法及模型误差分析与研究[D]. 李卓昌.昆明理工大学 2015
[9]生态灌区综合评价指标体系与评价方法研究[D]. 王维.浙江大学 2015
[10]中型灌区节水改造综合评估及对策研究[D]. 张英杰.山东农业大学 2013
本文编号：3665260
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