滴灌系统管网优化设计与应用-研究

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1、独创性声明本人声明:所呈交的论文是我个人在导师指导下独立进行的研究工作及取得的研究成果，并符合《关于规范西北农林科技大学研究生学术道德的暂行规定》，如果违犯此规定，一切后果均由本人承担.尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得西北农林科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文的致谢中作了明确的说明并表示了谢意研究生签名:k6,}时间:，、‘月‘。日导师承诺本人承诺:我的研究生所呈交的学位论文是在我指导下进行的研究工作及

2、取得的研究成果现岗职务的成果，并符合《关于规范西北农林科技大学研究生学术道德行规定》.如果违犯《关于规范西北农林科技大学研究生学术道德的暂行规定》，我愿接受按学校有关规定的处理并承担相应导师责任。祖r产导师签名:乡省时间:aevl.G*b月/口日关于论文使用授权的说明任何收存和保管本论文各种版本的单位和个人未经本论文作者或导师授权，不得对本论文进行复制、修改、发行、出租、改编等有碍作者著作权益的行为，否则，将追究并承担法律责任。经本论文作者及其导师同意，授权西北农林科技大学可向主管上级有关单位送交论文的纸质件和电子文档，允许论文被查阅和借阅

3、，可以采用复印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文研究生签名:d--o1}年/口日导师签名:d-"Z/-年/口日第一章综述第一章综述1.1问题的提出我国水资源总量2,8万亿扩，是全球13个贫水国之一，水资源短缺是制约我国经济社会可持续发展和生态环境建设的主要因素。我国水资源主要用于农业灌溉，但由于在输水、配水、灌溉技术和设备以及管理等方面存在诸多问题，灌溉水的利用率只有30%-40%，不及发达国家的一半(80%以上)[0，因此，我国节水潜力巨大，实施节水灌溉是解决我国缺水问题的有效途径。滴灌是灌水技术之一，其实用技术与设备于上一世纪六十

4、年代末面世，经近半个世纪的生产应用，其特点已为世人所领略:即其能为作物提供最适宜的生长环境而且效益最好。本应在发展农村经济、提高农民生活水平及缓解水资源紧缺局面等方面，发挥更大的作用。然而，滴灌技术一面世，由于工程投资大，便被称为昂贵的灌水技术，主要应用于经济效益高的作物;而更多经济效益相对较低的农作物应用滴灌，则可能出现负经济效益，因而极大地制约了滴灌应用的更快发展。到2000年末，世界(88个国家)微灌(包括滴灌、地下滴灌、涌泉灌与微喷灌，而滴灌占极大部分)面积仅占灌溉面积的1.52%，美国占4.9%，中国只占约。.5%。造价昂贵成为制

5、约滴灌面积发展的瓶颈〔21不断降低设备投资—使微灌设备廉价化，是微灌设备研发的一个重要方向。滴灌之所以投资巨大，主要在于所用灌水器较多，水泵等设备的年运费用以及管道投资较大等。滴灌用管道管线较长，所用管材较多，管道投资占据了整个系统投资的一半以上【3)。减少管道投资，可以有效降低整体滴灌系统的投资。在当前管材价格浮动不大的情况下，即管材价格降价空间较小的情况下，通过管网优化设计，减小大管径管道线路，降低管网系统的投资和能耗成为我们目前需要研究的关键问题。1.2研究的目的及意义目前，遗传算法在灌溉管网优化设计方面的应用很少。本研究的主要目的旨

6、在通过运用遗传算法进行管网优化设计，能提出一种新的思路，对管网优化设计方面的研究工作做一些新的尝试。发达国家节水灌溉一般占灌溉面积的40%以上。灌溉管道化是节水灌溉发展的趋势。我国目前地面灌溉面积占灌溉总面积的98%左右，节水灌溉在我国有着广阔的发展前景〔们。随着经济的发展，我国工业和城市生活用水将进一步增滴灌系统管网优化设计及应用研究加，农业水资源不足的矛盾将进一步突出，发展节水灌溉就显得更为重要。通过优化设计，降低灌溉管网系统的投资和能耗，对我国这样一个发展中国家发展节水灌溉更具有现实意义[4o-571本研究在前人相关研究的基础上，以低

7、压滴灌管网优化设计为研究对象，以建立和求解数学模型为重点，通过应用遗传算法以实现降低滴灌系统造价的目的。应用遗传算法研究管网优化设计的方法和程序，为解决滴灌系统造价昂贵问题提供技术支撑。1.3国内外相关研究成果概述管网优化问题由来己久，国内外针对此问题都做了大量的相关研究。1.3.1国外研究现状约从60年代开始，国外即开始研究灌溉管网优化设计问题。下面通过3个方面的研究来加以阐述。1.3.1.1多孔管优化设计方法喷灌支管及微灌支管和毛管均为多孔出流管，其流量是沿程逐渐减少的。根据此特点，可将其首部管径选的稍大一些，后面管径逐渐减小，优化设计

8、的目的是在保证各孔口出流均匀性要求的条件下，确定管径与其长度的最佳组合，使多孔管投资最小(5)。按采用的方法又可分为数解法和图解法两类。目前应用数解法进行多孔管优化设计的方法不多