我国是农业大国,农业用水量居各行业之首,由于我国水资源严重缺乏,农业水利设施机械化程度和泵站自动化程度不高,部分地区的农田灌溉技术、落后的农业机械设备和电气自动化水平已不再适应可持续发展的要求。为此,需要大力发展泵站自动控制技术和节水灌溉技术,充分挖掘农业灌溉节水潜力,提高农业机械化程度,解决水资源供需矛盾。在此背景下,本文在重点调研了河南省巩义市某灌区的基础上,进行了泵站规划、水力机械选型、泵站自动控制和灌区灌溉输配水管网优化研究,主要内容如下:1.依据泵站工程建设规范和标准,对河南省巩义市某灌区灌溉工程的需水规模、泵站设计流量、泵站站址选择、泵站供水方案、提水管路和泵站站房形式进行规划和分析,拟定泵站建设的规模;根据泵站规模、灌区灌溉要求和地形环境对泵站水力机械进行了详细计算和优化选型,完成了泵站总体布局设计。2.根据工程建设规划和泵站建设要求,完成了泵站自控系统的设计,选择了西门子S7-1500系列PLC作为控制系统的核心,根据现场设备的数字量输入、输出信号和模拟量输入信号,完成输入输出模块、上位机和仪器仪表的选型设计。根据泵站设备运行工艺要求,完成程序设计,实现本地与远程、手动与自动控制,通过PLC程序设计实现泵站的启停、保护、显示和监测;在人机界面的程序开发和画面设计实现泵站的运行监控,参数设置、报警记录和故障复位等功能;建立的以太网通讯实现了管理中心与泵站间的数据共享。3.依据灌溉区地形完成了灌溉管网系统规划设计和管道系统的初步工程设计;对遗传算法的编码、创建初始种群、适应度函数设计、遗传操作以及约束条件的处理等进行了分析,选用GATBX遗传算法工具箱进行灌溉管网优化计算。4.结合灌区水资源需求现状和未来规划,以降低农民灌溉成本,减轻农民负担为原则,建立以水泵扬程、输配水管网管径和长度为决策变量,以供水成本最低为目标函数,以管径、流速、节点压力及管道承压力等参数为约束条件的灌溉输配水管道系统的非线性模型。以MATLAB作为编程工具,采用GATBX遗传算法工具箱进行求解,在遗传算法程序设计中,以整数编码的方式取代二进制编码方式,避免二进制遗传编码的冗余问题;在编码设计中,将设计经验融入到优化计算的初始阶段,提高了计算效率和可行性;将管网布置与管径同步优化,实现灌溉管网的全局优化。