管道输水灌溉是发展节水农业的重要途径,灌溉管道化是灌溉节水发展的趋势。在管道灌溉系统中,管网部分的投资一般要占到工程总投资的50%~80%,而且影响管道系统的能耗和运行管理费用。因此,在工程资金投入有限的情况下,进行管网系统的优化设计、寻求能满足水量和水压要求,且能使整个系统的造价最低或年费用最小、系统可靠性最高的设计方案,对节约投资、降低能耗、提高经济效益和社会效益有着重要的现实意义。本文以树状灌溉管网为研究对象,在总结国内外管网优化研究和最优化技术成果的基础上,针对目前研究中存在的问题与不足,采取理论研究、计算机模拟计算和实例分析相结合的方法,应用遗传算法最优化理论和图论知识,以投资最小为目标,对树状管网布置与管径同步优化遗传算法整数编码方法和不同管网布置下水流路径自动识别和压力、流速等约束条件自动计算方法进行了研究,建立了基于整数遗传算法的树状管网布置与管径同步优化模型。研究了基于Visual Basic6.0开发平台的树状灌溉管网同步优化应用软件,实现了基于MATLAB的遗传算法管网布置与管径的同步优化程序和软件的集成一体化及CAD图形的同步可视化。本文的研究主要取得了以下成果:(1)本文所研究的树状管网同步优化方法主要针对农田中的不规则灌溉管网,依据树状供水管网单点供水的原则,在管网布置段编码设计中,将管网概化为有向网络图,摒弃了图论中遗传计算复杂编码方法,通过简单的编码方法,提高了遗传计算效率,增强优化方法的可操作性。(2)本文在布置段编码设计中,根据设计人员的经验确定出每个节点所有可能的供水管段,将设计经验有机的融入到优化计算的初始阶段,同时也有效地减少了优化计算中不可行解的数目,提高了优化计算的计算效率和可行性。(3)将融入设计员经验的管网布置优化与管径优化结合起来,实现管网的布置与管径的同步优化,以实现管网的全局最优化。(4)利用Sheffield大学开发的gatbx遗传算法工具箱,以MATLAB作为编程工具,在遗传算法程序设计中,采用了整数编码的方法,避免了二进制遗传编码冗余问题。以VB为平台编写的优化应用软件实现了同步优化算法程序和软件的集成一体化及CAD图形的同步可视化。