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1、第1卷增刊第页河北2水利科技6o11S总第期年EEIS4UIIK2E00I0SmHBHLJ低压管道输水灌溉管网优化设计谢礼贵戴向前王玉冲河北省水利科学研究院石家庄(1)00。摘要管网优化包括布置方案优化和管径优化过去管网优化一般人为选,,定布置方案后只进行管径优化但是不同类型管网(树状管网或环状管,,网)只优化管径并不能说明布置方案优化还必须做年费用比较年费用。最小的布五方案才是最优布置方案本管网优化设计采取同类型管网推求,,单位长度管道基建投资函数和能耗函数求其公共解方法求解优化管径,,、再做不同类型管网年费用比较选取优化布置方案实现了管径布置方案双向优化。关键
2、词管网优化设计优化设计程序、、,低压管道输水灌溉具有节水效果好投资费用低运行管理方便等优点很受农民欢迎,在我省发展很快。因此,管网优化设计对提高管灌工程设计水平,做、管到机泵道合理配套,减少工程投资、降低运行费用,使管灌工程长期持久发挥效益具有重要意义。1管网布置管网布置型式分为树状管网和环状管网两大类,环状管网又分单环管网和多环管。,、网在井灌区单井自成管网系统情况下管网布置形式采用较多的为树状网和单双环状网。、、、、管网布置形式受地块形状机井位置畦田形式(长畦方畦)耕作方式等因素影响。支管布置间距又受土壤类型、畦田形式约束。因此,根据上述影响因素,我们将一。管
3、网布置归纳为两类8种共计16个布置方式2基本参数计算.21作物需水量计算农作物生长发育过程中,从播种至收获消耗于植株叶面蒸腾和棵间蒸发的总和,称为作物需水量,也叫作物耗水量,它是农田灌溉工程规划设计的一项基本参数。增刊低压管道输水灌溉管网优化设计..1作物阶段需水量计算22:作物阶段需水量用下式计算·cEKE几T〔1;式中E设计点作物阶段需水量mmT(—,;cK作物系数一般由实测求得(mm)—,E兀参考作物阶段腾发量由修正后的Penman公式计算;—..。R十鱼全aEP厂E0T,(2)o△P·一十lP。;P海平面平均气压—P计算点的平均气压;—-△饱和水气压与温度
4、关系曲线在气温T二处的斜率(hP扩c);aT—Z干湿表常数为a6;—...,nn一o75R,(a+xn`N)560079/*辐射项*b一(0一)一群杯..(010+090n/N);..,。=026(1+o54uxee、;aE空气动力项aE)(一)—月:n;R太阳辐射(m)、—,,,ab用日照时数估算太阳总辐射量的系数对温带区a=18b二.05;—n);(;当地实际日照时数h(N某纬度某月天文日照时数h)——e。;e、;一一饱和水气压(hPa)实际水气压(hPa)—。司褚绝对黑体辐射(化为蒸发当量mm:)“距地面高处风速(ms)/2m一一..212作物日需水量计算:
5、作物日需水量为阶段需水量=(mm/d)(3)EP阶段日数.22设计灌水定额:设计灌水定额按下式计算河北水利科技第卷][::=m脚刀刀刀0000())+,]叮3“;式中m设计灌水定额(mh/m)—,...H计划湿润层深度(m)一级大田作物可以取04一06m,蔬菜取02一.03m—.果树取08一.lom;3;Z土层内土壤平均干容重(t/m)刀—,适宜土壤含水量上限,一般取田间持水量的80一95%;:—,一;刀适宜土壤含水量下限一般取田间持水量的6065%—田;刀土层内土壤平均田间持水量(占干容重%)—,。、田间水有效利用系数对小畦灌溉可取%司—23灌水周期:灌水周期按
6、下式计算T_竺丝互(5)助;式中T灌水周期(d)—,。EP作物日需水量(mmd/)取设计代表年灌水期最大日需水量值—.24管道设计流量,当已知控制灌溉面积、设计灌水定额后管道流量按下式计算:·mAQ=(6)··:Tt刁3式中Q管道设计流量(m小)—AZ;控制灌溉面积(hm)—,一tl=121611每天灌水小时数(h)—。,。=。叮管渠输水效率刁085—3管网优化管网系统投资由工程基建投资和运行管理费用两部分组成。当管网布置形式及管材选定以后,管径优化即成为管网优化设计的主要决策因素。管径增大,一般情况下基建。,,,运行管理费用降低;投资增大由于管径增大管网系统水头
7、损失减小能耗降低反,,,。,之管径减小水头损失增大能耗增大运行管理费用增加因此在各级管道管径的,,,多种组合中必有一种管径的最优组合使管网系统的年费用最小以此作为管网系统增刊低压管道输水灌溉管网优化设计优化分析的目标。,31管径优化,,在满足田间灌水设计要求下以管网布置方案及各级管道的管径为决策变量以单,位长度管道年费用最小为目标函数建立数学模型。单位长度管道年费用包括单位长度。:管道基建投资的折算年值和单位长度管道年能耗费用两部分目标函数可用下式表示n二nI干+:!;n=nI支+、:(7)iMCiM(aCC)iMCiM(aCC);式中C单位长度管道年费用(元)—
8、,干C干管
