【摘要】：管道化灌溉系統(tǒng)與其它節(jié)水灌溉方式相比具有節(jié)水效益顯著、土地利用率高、對地形適應(yīng)性強(qiáng)、輸水速度快、灌水效果好、維修養(yǎng)護(hù)省工省時、管理方便、灌水及時等優(yōu)點(diǎn),但其需要的材料和設(shè)備較多、投資較高、規(guī)劃設(shè)計內(nèi)容較復(fù)雜、對水源水質(zhì)要求也較高。因此,進(jìn)行系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計以節(jié)省工程投資有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文以微灌灌溉管網(wǎng)系統(tǒng)為研究對象,總結(jié)并分析了國內(nèi)外管網(wǎng)優(yōu)化研究成果,針對目前微灌獨(dú)立管網(wǎng)系統(tǒng)最佳控制規(guī)模確定方法研究不足及樹狀管網(wǎng)選線優(yōu)化布置方法對坡度均勻的大型灌區(qū)微灌管網(wǎng)不適用的問題,采用理論分析與實(shí)例計算相結(jié)合的研究方法,基于英國Sheffield大學(xué)開發(fā)的gatbx遺傳算法工具箱,以單位面積管網(wǎng)投資最小為目標(biāo)函數(shù),分別對微灌田間管網(wǎng)及微灌骨干管網(wǎng)最佳控制規(guī)模、優(yōu)化布置及優(yōu)化設(shè)計進(jìn)行了系統(tǒng)的研究,通過編程上機(jī)運(yùn)行可同時實(shí)現(xiàn)上述三個優(yōu)化目標(biāo)。本文的主要研究成果如下:(1)本文提出了灌區(qū)微灌獨(dú)立管網(wǎng)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計方法,即首先進(jìn)行微灌田間管網(wǎng)的優(yōu)化,得到田間管網(wǎng)最佳控制規(guī)模及相應(yīng)的布置方案、優(yōu)化設(shè)計結(jié)果,然后以此為基礎(chǔ)進(jìn)行骨干管網(wǎng)的優(yōu)化。(2)在不限定田間管網(wǎng)控制規(guī)模及布置方案的情況下,分別建立了單向及雙向毛管田間管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計數(shù)學(xué)模型,采用gatbx遺傳算法工具箱進(jìn)行仿真計算,分別得出各自的最佳控制規(guī)模、優(yōu)化布置方案及優(yōu)化設(shè)計結(jié)果,經(jīng)對比雙向毛管田間管網(wǎng)在控制規(guī)模、單位面積投資兩方面均優(yōu)于單向毛管田間管網(wǎng),因此確定田間管網(wǎng)采用雙向毛管的布置方法并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行骨干管網(wǎng)的優(yōu)化。(3)在不限定骨干管網(wǎng)控制規(guī)模及布置方案的情況下,以單位面積骨干管網(wǎng)投資最小為目標(biāo)函數(shù),建立了骨干管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計數(shù)學(xué)模型,通過gatbx遺傳算法工具箱進(jìn)行仿真計算得出了骨干管網(wǎng)的最佳控制規(guī)模、優(yōu)化布置方案及優(yōu)化設(shè)計結(jié)果。(4)在田間管網(wǎng)及骨干管網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計中,對所有管徑均采用整數(shù)編碼,對輸水管長度采用實(shí)數(shù)編碼,使所得的優(yōu)化結(jié)果均為標(biāo)準(zhǔn)商用管徑,避免了連續(xù)管徑圓整化所引起的優(yōu)化結(jié)果偏差且可直接用于工程實(shí)際。
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：S275.5

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