管道灌灌是節(jié)水灌溉常用技術(shù)之一。管網(wǎng)的布置、管徑和水泵揚程是管網(wǎng)設(shè)計時必須考慮的問題。本文在總結(jié)灌溉管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計相關(guān)理論的基礎(chǔ)上,對不同管材的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行了比較,分析了管段流量、管道內(nèi)徑和管網(wǎng)投資隨管網(wǎng)規(guī)模的變化,并以“豐”形和“Π”形布置為例,分析了管網(wǎng)布置、管徑計算方法和灌水時長對管網(wǎng)投資的影響,最后提出采用Excel規(guī)劃求解優(yōu)化管徑。得出主要結(jié)論如下:(1)將管道單價表示為管材系數(shù)、壓力系數(shù)和管道內(nèi)徑的函數(shù),便于不同管材、不同設(shè)計壓力下的管道經(jīng)濟(jì)性比較,結(jié)果表明,大口徑管道宜采用鋼管,小口徑管道宜采用塑料管;(2)管網(wǎng)規(guī)模在0.5~3200 hm~2之間時,采用“豐”形和“Π”形布置的經(jīng)濟(jì)性存在差異,管網(wǎng)規(guī)模在8 hm~2以上時,建議采用“Π”形布置,管網(wǎng)規(guī)模在8 hm~2以下時,采用2種布置形式均可;(3)管段流量與管網(wǎng)規(guī)模呈二次函數(shù)關(guān)系,管道內(nèi)徑與管網(wǎng)規(guī)模呈冪函數(shù)關(guān)系,單位面積上的基建費和年費用與管網(wǎng)規(guī)模呈冪函數(shù)關(guān)系,年運行費與管網(wǎng)規(guī)模呈二次函數(shù)關(guān)系,各項費用都隨灌水時長的增加而降低;(4)在計算管徑時,采用經(jīng)驗公式法和求導(dǎo)法時,一次性投資較低;采用經(jīng)濟(jì)流速法和經(jīng)驗公式法時,年運行費較少;綜合考慮,管網(wǎng)規(guī)模在2 hm~2以下時,建議采用經(jīng)濟(jì)流速法,管網(wǎng)規(guī)模在2~800 hm~2時,建議采用經(jīng)驗公式法,管網(wǎng)規(guī)模在800~3200 hm~2時,建議采用求導(dǎo)法;(5)Excel規(guī)劃求解法具有經(jīng)濟(jì)性和便捷性,優(yōu)化出的結(jié)果無需調(diào)整為標(biāo)準(zhǔn)管徑,且能滿足各項約束條件。
【學(xué)位單位】：華北水利水電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：S274
【部分圖文】：

緒論包含約束條件的模型，并將結(jié)果與選管方法適用性研究中的結(jié)果對比。通過一，最終總結(jié)出不同管網(wǎng)規(guī)模下的管材、布置形式和管徑求解方法的選用情況。路線見圖 1-1。

求每種標(biāo)準(zhǔn)管徑的界限流量，只要在界限流量范圍內(nèi)，選取這種管徑都是經(jīng)濟(jì)的，具體關(guān)系見圖4-2。圖 4-2 界限流量法年費用隨流量變化Fig. 4-2Annual cost of boundary flow method changes with flow rate由圖 4-2 可以看出，相鄰管徑曲線存在一個交點，假定相鄰管徑為 Dn-1、Dn、Dn+1，這 3 條曲線存在兩個交點，即為管徑 Dn的界限流量，所以，界限流量的求法即令相鄰管徑的 W0相等，具體過程如下：W 2367.24.21W 2367.24.22令 = ，可計算出界限流量:367.2 2 4.23通過求界限流量法可以根據(jù)管段流量，直接選取管徑，不必調(diào)整，較為方便。但這種方法只考慮了管網(wǎng)經(jīng)濟(jì)性，沒有考慮約束條件，所以優(yōu)化出的結(jié)果未必滿足流量和壓力要求，尤其是地形起伏較大的地區(qū)，有可能出現(xiàn)無法出水或管道承壓能力不夠的情形。4.3.4 Excel 規(guī)劃求解由于灌溉管網(wǎng)優(yōu)化模型需要滿足一系列約束條件

調(diào)用加載宏Fig.4-3Callofmacro

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2818105