我國是一個農(nóng)業(yè)大國,農(nóng)業(yè)灌溉用水量約占全國總用水量的70%,發(fā)展先進的節(jié)水灌溉技術(shù),提高灌溉效率,是緩解我國水資源供需矛盾的有效措施之一。管道灌溉技術(shù)具有輸配水效率高,滲漏蒸發(fā)損失小,灌水及時、均勻,易于實現(xiàn)自動化管理以及節(jié)地、節(jié)能等優(yōu)點,被廣泛應(yīng)用。在管道灌溉系統(tǒng)中,輸配水系統(tǒng)的造價占管網(wǎng)系統(tǒng)總投資的70%左右,該部分的規(guī)劃設(shè)計是否合理,將直接影響到系統(tǒng)的總投資、灌水質(zhì)量和運行的安全可靠性,但其優(yōu)化設(shè)計理論還比較滯后,特別是山丘區(qū)相關(guān)優(yōu)化理論還遠遠不能滿足農(nóng)業(yè)高效生產(chǎn)的需求。因此,有必要進一步開展灌溉管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計理論的研究。本文在分析國內(nèi)外管網(wǎng)優(yōu)化研究的基礎(chǔ)上,主要進行了以下兩個方面的研究。1.平原區(qū)灌溉管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計研究。通過系統(tǒng)分析管道灌溉的規(guī)劃設(shè)計理論方法,包括管道灌溉系統(tǒng)的布置原則、管網(wǎng)設(shè)計流量的計算、管徑的確定方法以及管網(wǎng)水力計算等方面的內(nèi)容,本研究依據(jù)年費用最低的目標(biāo)造價原則建立了泵站加壓灌溉管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計的數(shù)學(xué)模型,隨后結(jié)合實際工程項目,分別采用經(jīng)濟流速法、界限流量法和Excel規(guī)劃求解法對管道進行了優(yōu)化設(shè)計。實例結(jié)果表明,利用Excel規(guī)劃求解法進行灌溉管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計不僅可以節(jié)省大量投資,還可以保證整個灌溉管網(wǎng)系統(tǒng)的可靠性,相對于傳統(tǒng)的經(jīng)濟流速法和新型算法,該方法簡單易于掌握,提高了設(shè)計人員的效率,是一種實用價值較高的優(yōu)化設(shè)計方法,可以為管道灌溉工程提供合理可行的設(shè)計方案。2.山丘區(qū)灌溉管網(wǎng)分區(qū)優(yōu)化研究。山丘區(qū)灌溉管網(wǎng)分區(qū)的目的,從經(jīng)濟上考慮是為了降低供水的能耗費用,技術(shù)上的原因是為了使管網(wǎng)水壓小于管道的承壓能力,保護管道和管件不遭到破壞。本研究假定山丘區(qū)均勻坡度,灌溉區(qū)域地塊規(guī)則,分區(qū)灌溉面積相等,每一個分區(qū)均設(shè)置一個泵站,并且只考慮與分區(qū)配水泵站的流量、揚程相關(guān)的一個輸水管道的條件下,建立了以年費用最小為目標(biāo)函數(shù)的山丘區(qū)管網(wǎng)分區(qū)優(yōu)化模型,并結(jié)合具體算例利用建立的管網(wǎng)優(yōu)化分區(qū)模型,分析得出不同的高差應(yīng)采用不同的管網(wǎng)分區(qū)方式,即合理設(shè)置分區(qū)數(shù)量,使管網(wǎng)的年費用最小。
【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】：2018
【中圖分類】：S274.2
【部分圖文】：

技術(shù)路線圖

華北水利水電大學(xué)碩士學(xué)位論文2）山丘區(qū)骨干管線布置形式丘地區(qū)地形不規(guī)則、坡度較大，無法直接應(yīng)用平原區(qū)的管網(wǎng)布置形式進其也有屬于自己的布置原則。為了降低管網(wǎng)系統(tǒng)的造價，節(jié)省管材的用運行的安全性、方便性，干管應(yīng)多沿山脊布置或等高線布置，支管盡量管配水。丘區(qū)管網(wǎng)系統(tǒng)的布置方式根據(jù)水源位置的不同分為泵站加壓管網(wǎng)布置和布置兩種類型。其一是，當(dāng)水源位于山腳附近時，可采用泵站加壓方式到灌溉區(qū)域的最高點的蓄水池，再通過輸配水管網(wǎng)以自壓方式輸送到田 2-6（a））；其二是：直接由泵站加壓供水通過輸配水管道進入灌溉區(qū)區(qū)域與落差不大，坡度較緩的山丘區(qū)地形），以滿足山丘區(qū)的灌溉要求（。具體布置方式如圖 2-6 所示。

平原區(qū)泵站加壓管道系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計研究，因此具有一定的實用價值。具體分析如圖 3-1 所示，假設(shè) Dk-1、D的標(biāo)準(zhǔn)管徑，管徑 Di的上下限界限流量分別為 q1和 q2，繪制出 W~D量與年費用的曲線圖，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，當(dāng)管段流量在 qk和 qk+1之間時，選經(jīng)濟管徑，當(dāng)管段流量恰好等于界限流量時，選用相鄰管徑均滿足

【參考文獻】

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本文編號：2824393