基于FCM-GA灌溉供水管网减压阀布设优化

为探究灌溉供水管网中存在的漏损过高以及局部压力过大的问题,提出了一种基于FCM-GA的供水管网减压阀布设优化方法,该方法借助MATLAB、EPANET、MATLAB-EPANET-Toolkit以及PlatEMO平台等工具,对西班牙的BIN管网进行分区布置减压阀并优化阀后压力,以不同分区方案的成本与降漏效果为控制指标,筛选出最优方案。结果显示:最优方案(分5个区)将整个管网的漏损率降低至7.45%,相较初始管网降低了20.04%,降低的漏损费用可达114€/d,在减压阀服务年限内可收回成本并达到盈利,并实现对整个管网系统的压力管理,提高了管网的稳定性和可靠性,有利于减少管网事故发生。因此,基于FCM-GA的灌溉供水管网减压阀布设优化是一种安全、低成本和高效益的降漏与控压方法,在有效降低灌溉用水费用的同时,可更好地实现节水灌溉。

轮灌条件下的灌溉管网优化设计

在灌溉输配水管网的设计中,不同的灌溉工作制度会在管网中产生不同的流量分配模式,直接影响管网工程总的投资。本文研究在轮灌工作制度下灌溉管网优化设计,提出了将轮灌组的划分也进行优化,用基于整数编码的遗传算法进行优化,通过VB和Matlab混合编程来实现。计算结果表明提出的方法优化结果明显,可以应用于生产。

灌溉管网优化研究现状与展望

分析了灌溉管网系统优化研究的现状,论述了管网优化常用算法的特点及其适用性,并根据灌溉 管网的特点从不同方面提出了一些看法和观点。

基于遗传算法的树状灌溉管网优化设计

根据树状灌溉管网的特点,应用基于整数编码的遗传算法进行了重力和泵站加压的树状灌溉管网的优化设计。该方法操作简单、实用,易于实现,有较高的可行性。在计算机实现过程中采用VB和MATLAB混合编程,软件可脱离MATLAB独立运行。

基于最小生成树模型的树状灌溉管网的优化设计

针对灌溉管网优化中的管网布置和管径选择问题,以追求管网投资最小为目标,采用结合设计者工程经验的Kruskal算法生成符合工程要求的灌溉管网最小生成树。将管网中的线路根据节点之间的距离进行边权赋值,参与最小生成树求解,保证算法的可用性,并与相关生成树算法进行比较。实例研究表明,该方法能克服局部最优解的缺陷,能快速求解符合工程实际的树状管网布置和管径。

泵站加压条件下规模化灌溉管网优化方法研究

规模化灌溉管网中管线较长、出流口多,各个出流口易出现压力不均衡问题。结合树状灌溉管网的特点与最优化原理,以管网综合费用为目标函数、出流口压力均衡为主要约束条件,建立了泵站加压状态下的规模化管道输水灌溉管网的优化模型,采用LINGO对优化模型求解,得出了在管道投资最少和压力均衡条件下的最优管径组合方案。优化算例表明:此优化模型相比经济流速法设计的管网,总费用降低4.1%;管网内各个出流口压差不超过20%,满足管道输水灌溉设计中对水压的要求,能够使管网出流口压力均衡。

大规模灌溉管网的发展分析研究

管道输水灌溉是节水灌溉技术的主要发展方向之一。目前,我国关于灌溉管网的技术经济研究、现行国家标准规范及实际灌溉工程主要针对管网控制面积在80hm2以下,系统工作压力在0.4MPa以内的灌溉区域。随着我国经济水平的迅速提高和科学技术的快速发展,特别是农村土地扭转、农业规模化经营发展的政策需求,管网的控制面积正在逐步增大。然而,关于更大规模灌溉管网的技术性、经济性的相关报道尚且较少。因此,针对大规模灌溉管网建设中所存在的问题进行了分析,并针对所存在的问题提出了解决思路。

基于环路和改进遗传算法的树状灌溉管网优化

以投资最小为目标函数,建立了树状灌溉管网优化数学模型,用外部惩罚函数法将问题转化为无约束优化问题,并采用改进遗传算法进行求解。根据树状管网优化的特点,遗传算法采用二进制编码和整数编码相结合的双重编码,以同时对管网布置形式和管径进行优化。在遗传算法产生初始解及交叉、变异操作时,采用基于环路的方法,减少了不可行解的产生,提高了算法的计算效率,算例说明该优化方法有效、实用。

灌溉管网水力学图解软件的研制

本文介绍灌溉管网的水力图解软件的研制工作。它综合运用诺谟图法、“准有限元法”、计算机视窗技术以及“数-图-数-图”技术,全面解决灌溉管网的水力设计问题。这种综合技术使诺谟图法变得更准确,大大简化了管网的水力设计工作,使设计变得更容易。

灌溉管网非恒定流计算机实现方法

为了研究灌溉管网非恒定流计算机实现方法,基于非恒定流的基本原理及其特征线(MOC)解法,探讨了采用节支关联表和支节关联表建立管网结构信息,并对管网数据进行储存、计算和结果输出的方法,在计算过程中通过数组储存不同的节点类型及管网参数供计算机调用。通过实例对典型喷灌管网的非恒定流过程进行了计算并分析。结果表明,该方法储存管网结构信息简单方便,计算机能够快速识别节点类型并调用相应的边界条件子程序,本方法可用于复杂灌溉管网的非恒定流建模与分析。

基于非稳定流理论的灌溉管网建模及应用研究

在加压灌溉系统中,压力和流量变化常常引发系统的低效,对农业喷洒和微灌系统产生负面影响。为了对这种非稳定流系统进行性能分析,开发了PNCS模型。它利用特性方程的简化解模拟管网中的流动,并在每个配水点基于一组给出数量序列启动的配水点对其相对压力损失的计算来进行管网的性能分析。也可以识别不满足额定压力和流量条件的配水点以及由于管径过小而导致压力损失偏大的区域。将此模型应用于加拿大多伦多地区的一处灌溉系统并进行测试,显示了良好的效果。

日光温室管网化灌溉自动施肥系统的设计与应用

依据流体动力学原理，利用日光温室管网灌溉的静压能和文丘里管的特性，设计出在日光温室正常灌溉情况下的自动施肥系统。该系统设施简单，可操作性强，适于中等生产水平的日光温室蔬菜生产区应用。

日光温室管网化灌溉自动施肥系统的研究与设计

依据流体动力学原理，利用日光温室管网灌溉的静压能和文丘里管的特性，设计出在日光温室进行正常灌溉的情况下，实现施肥自动化的日光温室管网化灌溉自动施肥系统。该系统可操作性强，能大幅度减轻劳动强度，提高工作效率；适合于中等生产水平的日光温室蔬菜生产区。

基于模拟退火与布谷鸟混合算法的树状灌溉管网优化设计

为实现树状灌溉管网低能耗、投资节约以及灌水均匀度高等目的,构建了树状灌溉管网非线性数学模型,设定压力、管径、流速为约束条件,设计了模拟退火与布谷鸟(SACS)混合算法,结合文献[14]资料数据分别采用遗传(GA)算法、模拟退火遗传(SAGA)混合算法、布谷鸟搜索(CS)算法、SACS混合算法4种优化算法对模型进行了求解。优化结果表明,采用SACS混合算法比GA算法灌溉管长减少了16.27%、投资节约了2.13%,比SAGA混合算法、CS算法,虽灌溉管长相等,但管径得到较大的优化,投资分别节约了3.76%、17.28%,验证了SACS混合算法的有效性。最后,以贵州省石阡县龙塘大屯茶叶园区216 hm^(2)现代水利试点区喷灌工程为例,采用SACS混合算法对喷灌工程管网进行了优化,比传统设计方法灌溉管长减少了12.08 m,投资节约了17.93%,优化效果明显,为树状灌溉工程管网优化设计提供了新的思路。

灌溉管网优化设计方法研究进展

分别阐述了管网布置和管径优化问题的研究进展,分析了求解优化模型的各种算法,通过比较,认为遗传算法在优化应用中,能取得良好效果,预估遗传算法在管网与管径同步优化方面能得到应用。

不同规模灌溉管网优化设计

管网布置和管径组合是灌溉管网优化的2个主要方面,直接关系到灌溉工程的投资和运行。分析了管段流量、管道内径和管网投资随管网规模的变化情况,并以"丰"字形和"π"形布置为例,分析了管网布置形式、管径计算方法和灌水时长对管网投资的影响。结果表明:①管段流量与管网规模呈二次函数关系,管道内径与管网规模呈幂函数关系,单位面积上的基建费和年费用与管网规模呈幂函数关系,年运行费与管网规模呈二次函数关系,各项费用都随灌水时长的增加而降低;②"π"形布置适用于管网规模8 hm^2以上的情形,8 hm^2以下时2种布置形式均可。③计算管径时,为了节省基建费不宜采用经济流速法,为了节省运行费不宜采用求导法,以年费用最低为目标时,管网规模在2 hm^2以下时采用经济流速法,2～800 hm^2时采用经验公式法,800～3 200 hm^2时采用求导法。

基于粒子群算法的树状灌溉管网系统优化设计

研究基于粒子群算法的树状灌溉管网系统优化设计。将粒子群算法(PSO)与树状灌溉管网模型相结合,以总管网投资最小为优化目标编制了matlab程序,并针对具体实例提出了某灌区的树状灌溉管网系统优化方案。最后将该优化方案与2级遗传优化模型得到的优化方案进行对比,说明了用粒子群算法进行树状灌溉管网系统优化的可行性和优越性。

基于双频蝙蝠算法的树状灌溉管网规划

以管网投资费用最低为目标,建立了改进的自压树状灌溉管网规划模型,通过定义管网用水节点的上层水节点来保证管道连通性;同时,提出了改进的双频蝙蝠算法,通过使用双脉冲频率策略均衡算法多样性与收敛性。基于12个100维度测试函数的寻优结果表明,与遗传算法、粒子群算法及蝙蝠算法相比,双频蝙蝠算法能够有效提高全局搜索能力;应用双频蝙蝠算法分别对10节点和34节点的管网进行规划设计,管网投资费用均值较蝙蝠算法可分别减少23.60%和31.03%。

灌溉管网中变径管水力特性研究

随着管道输水技术的发展,灌溉效率显著提升。如何降低管网水头损失是提升灌溉效率的主要途径。基于国内外研究情况,通过水力学试验和数值模拟对变径管的阻力特性和流场进行了分析。结果表明:随雷诺数的增大,变径管局部阻力系数逐渐减小,管道水流处于阻力平方区;沿流动方向,压力逐渐减小,在下游出现负压梯度区;上游管道的流态较稳定,变径段出现涡流,下游段紊流旺盛。

江苏地区农田低压管道输水灌溉工程技术模式研究

根据江苏地区自然条件的差异,将管道推广应用地区划分为平原、河网圩区和丘陵岗坡3个区域。针对江苏地区低压管道输水灌溉工程技术的特点和要求,提出不同分区的包括水源、管系、田间工程等完整的农田低压管道灌溉工程技术集成模式,并给出不同技术模式下的田间管网工程适宜布置形式。