基于枚舉法和遺傳算法的農田灌溉管道系統(tǒng)優(yōu)化設計研究.pdf

1、我國是一個水資源嚴重缺乏的國家，水資源總量雖然位居世界第六位，但過多的人口導致水資源人均占有量僅為世界人均占有量的1/4，水資源的匱乏已嚴重制約著我國工農業(yè)的發(fā)展，成為限制我國經濟和社會發(fā)展的瓶頸。在水資源缺乏的情況下，水體污染、水資源浪費現(xiàn)象日益增多，進一步加劇了水資源供需矛盾和緊缺程度。
　　我國是農業(yè)大國，農業(yè)用水量居各行業(yè)之首，占全國總用水量的63％左右，而灌溉用水量又占農業(yè)總用水量的90%以上。隨著國民經濟的發(fā)展，我國農

2、業(yè)與水資源短缺矛盾越來越尖銳，許多地區(qū)粗放的灌溉方法和落后的灌溉技術已不再適應可持續(xù)發(fā)展的要求。目前急需解決的問題是在水資源有限的情況下，高效利用農業(yè)用水，在保證糧食安全和可持續(xù)增產的前提下，減少農業(yè)用水損耗。這就需要我們大力發(fā)展節(jié)水灌溉技術，充分挖掘農業(yè)灌溉節(jié)水潛力，提高農業(yè)灌溉水利用系數(shù)，緩解我國用水危機，解決水資源供需矛盾。發(fā)展節(jié)水農業(yè)，管道輸水是重要途徑之一。而在以往的工程設計中，管道多沿著田間路布置，管徑大多根據(jù)水源地供給的水

3、量確定，設計、施工標準不一致，有關設計主要憑經驗和常規(guī)進行，缺乏方案優(yōu)化比選，工程設計規(guī)劃難以達到最優(yōu)狀態(tài)，致使工程成本和能耗增加，且過高的灌溉供水成本使農民難以支付，水費征收困難，導致實際水價遠低于成本水價，嚴重制約了灌區(qū)的運行和發(fā)展。
　　本文的研究對象是小型農田水利工程灌溉管道系統(tǒng)，在綜合分析國內外有關管網優(yōu)化的研究和最優(yōu)化理論技術的基礎上，針對目前灌溉管道系統(tǒng)優(yōu)化設計存在的問題和不足，以管長、管徑、水泵揚程為決策變量，以灌

4、溉供水成本最低為目標函數(shù)，建立了小型農田水利工程灌溉管道系統(tǒng)的非線性優(yōu)化模型，分別進行了管網布置優(yōu)化和管徑優(yōu)化。管網布置優(yōu)化時，結合設計人員經驗和工程實際，根據(jù)單點供水原則，采用枚舉法進行優(yōu)化，并采用CodeBlocks軟件編寫了C++程序。在此基礎上采用遺傳算法對管徑進行優(yōu)化，采用整數(shù)編碼方法，得到各管網布置方案下的最優(yōu)管徑組合及水泵揚程，得到的管徑為標準商用管徑，避免了管徑不連續(xù)導致的優(yōu)化結果的偏差，然后選擇出灌溉供水成本最低的方案