自压滴灌是利用自然落差形成水头以满足灌溉所需压力的滴灌技术,具有显著的节水、节能和增产等效益。近年来,自压滴灌技术在我国得到广泛应用,工程建设规模越来越大,已经由过去小规模的滴灌系统发展到目前多个田间滴灌子系统联合灌溉的大规模滴灌工程。两级枢纽滴灌系统通常以一级枢纽为水源,通过输配水主管网系统将水流输送到每个田间子系统二级枢纽,然后通过田间滴灌子管网系统进行灌溉。过去滴灌管网优化设计多集中在田间滴灌独立管网的研究,而尚未针对两级枢纽滴灌管网优化设计进行研究。因此,本文提出了自压两级枢纽滴灌系统优化设计方法,并进行了自压滴灌田间管网系统工程建设规模优化方法研究。主要研究成果如下:（1）分析了自压两级枢纽滴灌管网系统的优化设计要点,建立了自压两级枢纽滴灌系统管网布置与管径选择同步优化的数学模型,提出了原子搜索优化算法（ASO）求解的方法和步骤。首先对所有田间滴灌子管网系统进行优化设计,然后以田间子系统优化结果作为基本设计参数优化输配水主管网系统。针对输配水主管网系统,引入除二级枢纽节点以外的其他可用分水节点,综合考虑拓扑结构约束及水力约束条件,在分水节点不确定的情况下实现了管网布置和管径选择的同步优化;针对田间滴灌子管网系统,将田块宽度视为长度的线性分段函数,并且综合考虑了管网布置、流速、流量、压力和灌溉制度等约束条件,所提出优化模型可以实现多数不规则形状田块的优化设计。（2）以新疆某自压两级枢纽滴灌管网工程为例,验证了所提出的优化模型和算法的有效性和优越性。将ASO与遗传算法（GA）和粒子群算法（PSO）进行了对比分析,结果表明应用ASO、GA和PSO的优化设计方案投资分别比原设计方案投资降低了18.37%、16.45%、16.85%,ASO优化投资最低且收敛速度最快。另外,ASO简单易行,易于实现。所提出的优化方法对多个滴灌子系统联合灌溉的自压两级枢纽滴灌系统管网设计具有良好的应用价值。（3）分析了自压两级枢纽滴灌系统田间管网工程规模对投资的影响,建立了自压滴灌系统田间管网工程规模优化模型,并应用ASO算法进行了求解。在该优化模型中,以考虑工程使用年限的单位面积综合成本费用最低为目标函数,综合考虑了管网布置、管径、首部枢纽选择、压力等约束条件。以新疆某自压两级枢纽滴灌工程为例,采用该方法对其田间管网工程规模进行优化计算,结果表明该工程最优工程规模为89.00 hm~2,优化后的工程规模较原设计典型管网规模对应的单位面积综合成本费用降低了23.02%。所提出的优化方法为自压两级枢纽滴灌系统田间管网工程规模的划分提供了一个全新的思路和优化计算方法。（4）利用MATLAB的图形用户界面（GUI）,将所有需要设置的滴灌系统参数及ASO算法参数设计为“可编辑文本”实现可视化操作,开发了自压两级枢纽滴灌管网优化辅助设计软件和自压滴灌系统田间管网工程规模优化计算软件。通过实例测试表明,设计软件界面简洁美观,使用方便,功能完备,可供设计人员快捷高效地进行自压两级枢纽滴灌管网系统优化设计。