自压滴灌管网系统优化方法与辅助设计软件研发

发布时间：2025-04-01 00:48

　　自压滴灌管网系统利用地形落差形成水头,以满足管网中各需水节点的水头要求,具有经济节能的特点,其优化设计是一个多目标的、多约束的、复杂的优化问题。以往的自压滴灌管网系统的研究多是针对田间管网系统的管线布置和管径选择问题进行优化求解,所用方法往往在通用性方面存在不足,并且很少有人针对含有调压设施的主干管系统的优化问题进行研究。本研究结合当前研究中的不足,分析概括了自压滴灌管网系统的组成和各组成部分的设计要点与难点,以稳健高效的遗传算法作为核心优化算法,通过科学编码与解码,保证了优化算法的通用化,并将优化算法程序打包成简单的网络版应用软件,利用搭建的简易网站对优化软件进行了测试和应用。主要研究内容与结论如下:(1)分析了自压滴灌田间管网系统的设计要点,构建了田间管网系统的优化数学模型,研发了以基于不可行度的遗传算法为核心的优化算法,并用一个工程实例验证和评价了所研发的优化算法。研究结果表明,在满足设计要求的条件下,优化设计方案比原设计方案在管网布置形式上更加合理,在同级管道的管径优化上采用变径设计比原方案的单一管径设计更加经济,管网总费用也大幅减小,比原设计方案节省了36.7%。(2)分析和概...

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-1本研究技术路线图

针对以上管网系统优化设计研究中存在的不足,本研究试图更为全面地分析和概括自压滴灌管网系统优化设计的要点,在此基础上构建自压滴灌管网系统的优化数学模型,并根据相应数学模型的特点设计以遗传算法为核心的通用化模型求解方法,最后基本实现优化求解方法的通用性与实用性。重点研究以下三方面内容....

图2-1遗传算法基本流程图

GA从初始种群的产生到基因重组、突变过程,都是随机的,不可人为操控的,这保证了其结果的客观性。但同时由于随机性,也会在一定程度上影响其最终优化结果的稳定性。总体来说,随机性利大于弊。(3)稳健性

图3-1自压滴灌管网系统示意图

自压滴灌管网系统示意图如图3-1所示。在自压滴灌管网系统中,水源的水经首部工程处理后注入管道,流经供水干管、供水分干管,进入田间首部,并通过田间干管、田间分干管、支管和毛管进入灌水器(滴头),最终渗入作物根系附近的土壤。自压滴灌管网系统可以根据管道层级和设计特点分为主干管系统和田....

图3-3支管染色体示意图

在每一种Nm、Ns、Rdis组合下,整个管网的布置形式已知,则BLPN子系统中支管和毛管的长度为已知。因此BLPN子系统仅需对支管各段的管径进行优化。为了便于管道的安装和减少局部水头损失,根据工程经验,我们假定每个支管最多由四种管径组成,将具有相同管径的管段视为一个子段,不同子段....

本文编号：4038681