农业机械学报第3 卷第

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1、２００７年９月农业机械学报第３８卷第９期基于遗传算法的微灌坡地双向毛管管径优化王新坤【摘要】微灌管网毛管的设计，直接影响到工程费用和灌水质量。提出了一种基于遗传算法的坡地双向毛管管径的优化方法，能获得毛管最优管径和灌水器平均流量、灌水均匀度等灌水质量控制指标，同时能确定毛管最佳分流点位置和毛管进口压力等运行控制参数。实例结果表明，模型与算法的求解时间为９ｓ，计算精度达到０００１％，具有很好的通用性和实用性。关键词：微灌双向毛管管径遗传算法优化

2、中图分类号：Ｓ２７５６文献标识码：Ａ┅┉│┏┉┄┃┄┇┄┐┇┇┉┄┃﹣┇┉┄┃━﹨━┄┌┉┇━┈﹥│┉┇┄┃━┄┅┃﹨━﹣┈┄┃﹩┃┉﹢━┄┇┉│┈ＷａｎｇＸｉｎｋｕｎ（爥牏牃牕牋牞牣爺牕牏牤牉牜牞牏牠牪）﹢┈┉┇┉Ｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｍｉｃｒｏｉｒｒｉｇａｔｉｏｎｌａｔｅｒａｌｓａｆｆｅｃｔｓｔｈｅｐｒｏｊｅｃｔｃｏｓｔａｎｄｉｒｒｉｇａｔｅｄｑｕａｌｉｔｙ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｐｕｔｆｏｒｗａｒｄａｋｉｎｄｏｆｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｂａｓｅｄｏｎｇｅｎｅｔｉｃａ

3、ｌｇｏｒｉｔｈｍｓｆｏｒｂｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｆｌｏｗｌａｔｅｒａｌｓｄｉａｍｅｔｅｒｏｎｓｌｏｐｉｎｇｆｉｅｌｄ．Ｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄｃｏｕｌｄｇｅｔｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｄｉａｍｅｔｅｒａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｃｒｉｔｅｒｉｏｎｏｆｉｒｒｉｇａｔｅｄｑｕａｌｉｔｙｓｕｃｈａｓａｖｅｒａｇｅｆｌｏｗａｎｄｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｔｈｅｒｕｎｎｉｎｇｃｏｎｔｒｏｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓｕｃｈａｓｔｈｅｏｐｔｉｍｕｍｃｒｏｔｃｈｅｄｐｏｓｉｔｉｏｎａｎｄｉｎｔａｋｅｐｒｅｓｓｕｒｅｏｆｌａｔｅｒａｌｓｃｏｕｌｄｂｅｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ．Ｔｈｅｅｘａｍｐｌｅ＇ｓｒｅｓ

4、ｕｌｔｓｈｏｗｓ，ｍｏｄｅｌａｎｄａｌｇｏｒｉｔｈｍｓｓｏｌｖｅｔｉｍｅａｓ９ｓ，ｃｏｍｐｕｔｉｎｇａｃｃｕｒａｌｙｔｏａｔｔａｉｎ０００１％，ｈａｖｉｎｇｇｏｏｄａｎｄｉｎｇｅｎｅｒａｌｕｓｅａｎｄｆｕｎｃｔｉｏｎ．┎┌┄┇┈Ｍｉｃｒｏｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ，Ｂｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｆｌｏｗｌａｔｅｒａｌｓ，Ｐｉｐｅｄｉａｍｅｔｅｒ，Ｇｅｎｅｔｉｃａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ，Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ高微灌工程的设计水平，根据微灌坡地双向毛管的引言水力特性，应用遗传算法理论与方法，研究微灌双向微灌双向毛管是指微灌管网系统中，毛管垂直毛管管径优化设计模型与方法。布置于支管的两

5、侧，水流由支管进入毛管后向两个数学描述相反的方向分流。坡地双向毛管管径的优化设计，目前尚没有成熟的计算方法，工程设计中大都采用平该问题是在已知毛管铺设长度、灌水器设计流坡或单向毛管设计方法，通过枚举、试算或经验的方量及设计灌水均匀度的条件下，在待选商用毛管管法确定［１～３］径集合中，寻求使灌水器平均流量等于灌水器设计。这些方法不能准确、便捷地确定双向毛管的管径及最佳分流点位置，也难以保证毛管上灌流量，灌水均匀度不小于设计均匀度的毛管最优管水器的设计流量及灌水均匀度的要求。毛管投资在径及最佳分流点位置，并确定毛管进口压力。在不考微灌系统投资中占有较大的比重，毛管的设计直接虑由毛

6、管进口压力不同所产生的能耗差异情况下，影响到微灌系统的灌水质量、造价及运行费用。为提毛管管径优化是寻求满足设计条件要求，并使毛管收稿日期：２００６０１１６石河子科技计划课题（项目编号：２００５１６）王新坤江苏大学流体机械工程技术研究中心高级工程师博士，２１２０１３镇江市第９期王新坤：基于遗传算法的微灌坡地双向毛管管径优化１０９一次性投入最低的毛管管径组合。牎牅ｍｉｎ、牎牅ｍａｘ——灌水器的允许最小和最大工作数学模型压力水头，ｍ对于长度确定的等径毛管，使毛管一次性投入求解方法最低的毛管管径，就是满足设计条件的毛管最小管首先假定一组牆、牕的值，然后应用管爧、牎０爧、牎

7、０爲径。而最佳分流点位置实际是要确定左、右两侧毛管道沿程损失计算公式和灌水器水头与流量公式［３］，的长度（孔口数）。除了使毛管满足设计要求外，还要由毛管末端采用逆递推方式，分别计算出左、右侧毛使双向毛管的分流点处的压力相同。以图１对毛管管上所有孔口的压力和流量值（牚由牏爧、牎牏爧、牚牏爲、牎牏爲），式（４）计算出左、右两侧毛管的进口压力差Δ爣，最后由式（２）～（９）计算出毛管上所有灌水器的平均流量、灌水均匀度值。满足设计及约束条件要求，并且管径最小的一组解，就是所要求的最优解。此方法应图１双