【摘要】：隨著水資源短缺和供需矛盾的加劇,水資源已成為經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的一種戰(zhàn)略性資源,是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與生活中必不可少的物質(zhì)之一。我國(guó)水資源相對(duì)匱乏,人均水資源占有量較少,農(nóng)業(yè)用水占全國(guó)用水量的比重較大,提高農(nóng)業(yè)用水的利用率是節(jié)約水資源的有效方式。管道輸水灌溉以較小的占地面積、較低的滲漏量與蒸發(fā)量被廣泛認(rèn)為是節(jié)水灌溉的重要措施。近年來,隨著管道輸水灌溉管網(wǎng)控制面積的增大,如何在經(jīng)濟(jì)費(fèi)用最低的情況下保證管網(wǎng)流量均衡和安全調(diào)控是管網(wǎng)優(yōu)化需要解決的關(guān)鍵問題。本文是在前人研究的基礎(chǔ)上,通過對(duì)文獻(xiàn)資料的分析,系統(tǒng)總結(jié)了管道輸水灌溉管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法研究現(xiàn)狀,建立了泵站加壓條件下樹狀灌溉管網(wǎng)的優(yōu)化模型,并分別利用遺傳算法和LINGO軟件對(duì)優(yōu)化模型求解,主要研究成果如下:(1)分析了樹狀灌溉管網(wǎng)的費(fèi)用組成和約束條件,將管道投資年費(fèi)用、機(jī)泵年運(yùn)行費(fèi)作為目標(biāo)函數(shù),將出流口流量均衡、管道承壓力、節(jié)點(diǎn)壓力水頭、標(biāo)準(zhǔn)管徑、管段長(zhǎng)度作為優(yōu)化的約束條件,建立了泵站加壓條件下非線性樹狀灌溉管網(wǎng)優(yōu)化模型。(2)針對(duì)大型非線性規(guī)劃模型變量較多、約束條件復(fù)雜,采用常規(guī)方法難以求得最優(yōu)解的問題,將基于MATLAB的遺傳算法引入到模型求解中。遺傳算法在處理此類離散型變量的非線性規(guī)劃問題具有較強(qiáng)的全局尋優(yōu)能力,能夠快速收斂得到最優(yōu)解,而且運(yùn)行時(shí)間較短。在對(duì)實(shí)例中的遺傳算法程序設(shè)計(jì)中,采用了基于MATLAB平臺(tái)的遺傳算法工具箱(GATBX),將整數(shù)編碼應(yīng)用到程序設(shè)計(jì)中,縮減了染色體長(zhǎng)度,避免了編碼冗余問題。對(duì)約束條件的處理采用了目標(biāo)函數(shù)中添加懲罰函數(shù)的形式,通過設(shè)置恰當(dāng)?shù)膽土P系數(shù)與遺傳設(shè)計(jì)參數(shù),求得了樹狀灌溉管網(wǎng)優(yōu)化模型的最優(yōu)解。(3)將LINGO軟件應(yīng)用到優(yōu)化模型求解中,利用LINGO通用的編程語言、較強(qiáng)的時(shí)效性,在LINGO11.0平臺(tái)中編寫程序,并將遺傳算法與LINGO的求解結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析,在已定揚(yáng)程的灌溉管網(wǎng)優(yōu)化中,遺傳算法降低費(fèi)率為11.18%,LINGO降低費(fèi)率為9.2%,由此表明:遺傳算法在本管網(wǎng)優(yōu)化模型中的求解精度高于LINGO。(4)將優(yōu)化模型在某一灌區(qū)中進(jìn)行驗(yàn)證,對(duì)管網(wǎng)中可能用到的標(biāo)準(zhǔn)管徑進(jìn)行最小二乘法擬合,重新對(duì)簡(jiǎn)化后的管網(wǎng)進(jìn)行輪灌組劃分,并結(jié)合出流口各點(diǎn)的地形高程,將相關(guān)參數(shù)代入優(yōu)化模型中,分別比較了不同最大遺傳代數(shù)對(duì)優(yōu)化結(jié)果的影響,并且將優(yōu)化結(jié)果原經(jīng)濟(jì)流速法設(shè)計(jì)的方案進(jìn)行對(duì)比,優(yōu)化結(jié)果表明,該模型能夠控制管網(wǎng)內(nèi)壓力差在20%范圍內(nèi),從而驗(yàn)證了模型的可行性,對(duì)規(guī)�；瘶錉罟喔裙芫W(wǎng)壓力均衡的控制起到一定作用。
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：S277

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5 盧榮安，潘良勇;管道輸水灌溉的綜合經(jīng)濟(jì)效益[J];節(jié)水灌溉;1996年03期

6 李龍昌,李曉;管道輸水灌溉技術(shù)[J];中國(guó)農(nóng)村水利水電;1997年07期

7 劉放生;發(fā)展管道輸水灌溉是山丘區(qū)農(nóng)村水利的戰(zhàn)略性選擇[J];節(jié)水灌溉;2000年04期

8 牛紅霞;管道輸水灌溉技術(shù)的推廣應(yīng)用[J];山西建筑;2002年12期

9 汪順生,高傳昌;管道輸水灌溉技術(shù)在丘陵地區(qū)的應(yīng)用[J];排灌機(jī)械;2004年05期

10 孟筱園;農(nóng)田地下管道輸水灌溉技術(shù)在南疆地區(qū)的運(yùn)用[J];西部探礦工程;2005年07期

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本文編號(hào)：2638063