我国是一个缺水的国家,水资源短缺严重影响我国国民经济和社会的可持续发展。“管灌”是目前主要的节水灌溉方式之一。管网优化设计可以有效降低管灌系统的整体投资,对进一步推动管灌发展具有重要意义。 本文在综述国内外管灌技术发展动态和灌溉管网优化的研究现状基础上,着重研究了以下三方面内容。 (1)分析了管灌管网布设方式及优化规划模型建立的评价标准和系统条件。在借鉴前人所建管网优化设计模型的基础上,以年费用最低为目标,以离散管径的造价公式为基础,建立了管灌系统在轮灌条件下的确定性非线性规划模型,并推导出不考虑约束时管径优化的技术经济法和界限流量法。 (2)建立了灌溉管网随机供水的优化设计模型。在灌溉管网系统的优化设计中,不同的灌溉工作制度在管网各设计管段中产生不同的流量分配模式,这直接影响到管网工程总投资的大小。管灌系统往往采用轮灌的运行方式,这种方式并不考虑地块内作物对需水的要求差异。针对这种灌溉工作制度的缺点,本文以净效益最大为目标,建立了管灌系统随机灌水条件下的管网优化模型,为管网优化设计和投资评价中选择合理的灌溉工作制度提供一定的技术依据。 (3)研究了非线性管灌系统优化设计的遗传算法。近年来,遗传算法被广泛应用于城市给水管网的设计中,但在灌溉管网中的应用很少。本文在分析遗传算法的原理及应用遗传算法求解管网优化模型的实现步骤基础上,采用遗传算法对以上所建具有离散特点的多元、非线性管灌系统优化模型进行求解,并结合实例进行了分析计算,效果令人满意,说明其方法基本可行,并具有一定的实用性。