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目前农田水利工程实施部门多,各部门在进行工程改造中不能统一规划,缺乏方案的优化和比较,工程设计规划难以达到最优状态,导致水资源的浪费。同时农业水价制定机制不完善,总体价格水平不高,从而导致水利工程维修不到位以及农业用水方式粗放。针对上述问题,本文基于遗传算法优化编程,以断面尺寸、渠道长度等因素为变量,灌溉供水成本最低为目标函数,流量、流速、宽深比为约束条件,建立了涉及矩形、梯形以及U形断面的灌溉渠道非线性优化模型,并进行了工程实例验证。结果表明:该模型可快速有效地确定出灌溉渠道的整体优化方案,对制定合理的水价提供借鉴,并在满足农田灌溉基本要求和节约灌溉用水的同时,降低供水成本。 相似文献
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《灌溉排水学报》2021,(1)
【目的】解决自压微灌管网系统布置与管径优化设计的问题,节省工程投资造价。【方法】以新疆某灌区一微灌工程为研究对象,以微灌系统中各级管道的管段长度、管径为决策变量,支毛管允许水头差、工作压力、管径、流速等为约束条件,以管网总投资最小为目标,分别建立了双向毛管布置和单向毛管布置的自压微灌管网数学模型,并采用混合蛙跳算法进行求解,优化管网的布置及各级管道的管径。【结果】该优化设计方法对自压微灌管网系统能够实现管网系统布置与管径的同步优化,优化设计后的方案干管段数减少,干管每一段的长度和每条支管长度增加,部分管段管径减小,所需总投资为469 129.3元,与依据相关规范和经验进行设计的原方案相比,管网投资降低了21.5%。【结论】该优化设计方法所得的优化结果节省投资明显,混合蛙跳算法收敛性能稳定,计算速度较快,具有较高的计算精度,对水源有保证、地面坡度不大且较为均匀的自压微灌管网系统的优化设计具有一定的应用价值。 相似文献
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以管网系统年费用最小为目标函数,水泵扬程H和连续管径D为设计变量,建立了确定性的泵站加压灌溉管网优化设计模型,并应用Excel规划求解法对所建立的模型进行了求解。实例表明,在管网布置形式已知的情况下,与传统的经济流速法相比,Excel规划求解法是一种实用价值较高的模型求解方法,该方法不仅能够节省一定的工程投资,还提高了设计人员的设计水平和效率。 相似文献
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基于萤火虫算法的滴灌管网优化设计研究 总被引：4，自引：4，他引：0
传统滴灌工程设计过度依赖设计人员经验,同时管网系统投资较大。【目的】探索滴灌管网的优化设计方法,节约工程投资。【方法】以投资最小为目标函数、工作压力及管内流速为主要约束条件建立滴灌管网优化模型,并利用萤火虫算法进行求解,优化不同管网布置形式下的各级管道的管径及投资。选取约87 hm2旱田(玉米)滴灌工程为实例研究对象,针对骨干管道的3种布置方案(梳型、丰型、π型)优化研究,综合附属工程投资额得出最优方案。【结果】方案一"梳"型布置投资额为12 443.08元/hm2;方案二"丰"型布置投资额为12 263.17元/hm2;方案三"π"型布置投资额为13 698.20元/hm2;方案二投资最小,分别较方案一与方案三节约投资1.45%与10.48%。【结论】基于萤火虫算法求解的滴灌管网优化模型可以对管径及管网布置模式进行优化,能够应用到滴灌管网的优化设计当中,是一种可行方法。将附属工程投资独立考虑,并纳入滴灌系统总投资可简化问题。骨干管道"丰"型布置为最优方案。 相似文献
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【目的】保证大规模自压式树状灌溉管网的安全运行,在管网系统中布置若干个调压池进行分区灌溉。【方法】采用基于整数编码的双重编码方法,将调压池和干管管网作为一个整体,以干管管道造价与调压池造价与干管管道造价之和最小为目标函数,以压力节点水头与管道流速为约束条件,建立相关数学模型,并运用遗传算法求解。【结果】该方法实现了调压池布置优化与管径优化的同步进行,最终在系统中共布置2座调压池,分别位于节点2与节点4,将管网系统分为3个区域。优化得到的配水干管总长度10 973.7 m,较人工经验法减少12.02%,系统总投资464.80万元,较人工经验法减少17.23%。优化后每个区域内各节点水头更为均衡,水头差最大区域为第Ⅰ区,仅有12.5m,较人工经验法的26.4m更为稳定均衡。【结论】基于整数编码的双重编码方法可获得较优的自压式树状灌溉管网调压池布置方案,为地形条件相似的管网布置提供了参考。 相似文献
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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。 相似文献
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喷微灌输水管网优化设计 总被引：1，自引：1，他引：1
以连续管径和水泵扬程为设计变量，以管网年费用最低为目标函数建立非线性规划模型，采用拉格朗日法求解，获得一组最优管径组合；参考第一级优化的连续管径组合，结合施工中要求的变径数选择标准管径组合，以具有标准管径的管长为决策变量，以管道年费用为目标函数，建立相应的线性规划模型，采用单纯形法求解获得全局最优解。通过实例说明，借助于V1sual-Basic语言编制的该设计程序，设计界面友好，使用直观方便，运行速度快，即使非专业人员也可在短时间内进行工程设计，且适用于任何压力输水管网的设计。 相似文献
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农田灌溉对于提高农作物产量具有重要作用,灌溉管网漏损实时在线监测对提升农田用水效率具有积极的现实意义。本文设计基于嵌入式的农田灌溉管网漏损智能监测系统,通过压电加速度传感器、压力变送器和超声波流量计等传感器信号采集,获取农田灌溉管网的振动噪声、水压和流量等数据,通过嵌入式单片机自适应滤波处理后,应用4G无线数据通信模块,将传感器采集的数据传输到云平台,云平台应用管理软件系统对灌溉管网监测数据进行实时处理和分析,从而准确确定灌溉管网漏损情况。试验结果表明,在非灌溉时间测试管网漏损状态,系统能够有效采集噪声、水压和流量等传感器数据,噪声数值超过预警值80 dB并进行报警。数据在无线网络中传输稳定高效,数据无线传输延时小于1.8 s。云平台应用管理软件系统功能正常,数据查询平均响应时间小于1.2 s。系统部署实施快捷,可广泛应用于农田灌溉管网运行状态实时监测,有效提高农田灌溉用水效率进而实现用水精细化管理。 相似文献
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不同规模灌溉管网优化设计 总被引：1，自引：0，他引：1
《中国农村水利水电》2019,(5)
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。 相似文献
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树状田间管网布置的有关问题探讨 总被引：1，自引：0，他引：1
树状田间管网布置的有关问题探讨陈耀锋（山东省东平县州城镇水利站２７１５０６）低压管道输水灌溉技术现已成为平原井灌区的主要灌溉方式，特别是半固定式系统，由于使用管理方便、节水效果明显而迅速发展。管网的布置及管材、管径的选择是否合理，是决定工程投资与效益... 相似文献
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灌溉管网优化设计研究进展 总被引：2，自引：0，他引：2
灌溉管网优化设计对降低能耗、节省投资以及提高灌水质量等方面都具有着十分重要的理论与现实意义。在国内外研究的基础上,从输水、配水2个角度对灌溉管网优化问题进行了全面剖析,概括了管网布置优化、管网管径优化、管网布置与管径同步优化,以及微灌田间配水管网优化的研究现状。最后,给出了未来灌溉管网优化设计的研究方向,特别提出应加强山丘区灌溉管网的优化设计研究。 相似文献
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基于不可行度的机压树状管网退火遗传算法优化 总被引：1，自引：1，他引：0
规定管网中每一管段最多只能由两种管径的管道组成,提出一种以管网年费用为目标函数,以水泵扬程、管长和标准管径为决策变量的机压树状输水管网优化数学模型.定义种群中个体的不可行度函数,采用基于解的不可行度退火算法处理约束条件.应用模拟退火算法,对解的不可行度进行局部优化,使其逐步逼近可行解.将遗传算法全局优化和模拟退火的良好局部搜索能力有机结合,构造出一种退火遗传算法用于机压树状管网优化设计.仿真结果表明,该模型与算法在求解机压树状输水管网优化问题上,具有良好的优化性能和求解效率. 相似文献
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《中国农村水利水电》2016,(4)
曹庄泵站是天津市滨海新区供水工程的首级加压泵站,也是南水北调中线天津干线工程与滨海新区供水工程的节点工程。泵站为大(Ⅰ)型Ⅰ等工程,泵站供水系统的主要特点为:输水距离长,泵站输水流量变化幅度大,几何扬程小,水泵扬程主要取决于管线的输水水力损失,扬程随流量变化大,节能问题突出。通过曹庄泵站的工程实例,针对分期实施的长管道、高摩阻泵站供水系统在扬程变幅较大实现供水流量匹配的情况下,通过调速运行特性的分析对初、远期机组合理配置和经济运行方案进行了深入的对比研究,可以从中找出长距离输水管道泵站水泵机组的节能相关经验,为拟建的相似工程提供借鉴。 相似文献
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针对一座灌溉与供水泵站出水管道管径偏小，水力损失较大，提水成本较高的问题，结合工程现状和泵站实际运行的要求，提出增设连通管的技术改造措施。当泵站部分机组运行时，可按一台水泵向两根管道送水的方式运行。这样不但可以增加水泵出水流量，而且可以减少管道的水力损失。这种方法对类似泵站的技术改造具有一定的参考价值。 相似文献
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为了进一步提高供水管网的优化性能,利用 Flowmaster仿真软件,给出了管道、闸阀、阀门开度控制器等原件的建模过程,研究了阀门在不同程度下开启度对优化供水管网系统的影响,并建立多组对比模型参数进行仿真且着重分析了在阀门不同开启度下系统中管道阻力系数的变化.首先以流体管路系统为研究对象,对系统整体进行建模,其次对闸阀、管道的阻力损失规律进行优化分析,最后针对不同供水工况分别探究了阀门开启度对管道阻力损失的影响,得出最佳阀门开启度.结果表明,当供水管网系统分别处于大、小流量运行工况时,此时应根据用户实际用水需求量、阀门阻力系数、管道损失系数等方面因素综合调节各阀门开度,从而可以适当降低管网中的水力阻力损失,优化供水管网系统. 相似文献
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牧区人饮工程按常规供水方案,即由水源井通过供水管道供水到用水户,不仅施工难度大且人均投资高,严重制约了牧区供水工程的建设。考虑牧区用水户分散分布的实际情况,结合牧区人饮供水工程建设的实践经验,推荐比较适合牧区供水的2个方案:一是管道输水入村模式;二是集中供水拉水模式。通过工程设计方案和供水投资的比较分析,集中供水拉水模式是解决牧区人饮困难及安全问题较快捷、较优化且适用性较强的方案,符合可持续发展要求,社会效益和经济效益显著,也是快速突破牧区人畜饮水困难瓶颈的重要举措。 相似文献
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结合可靠度的自压树状管网管径优化研究 总被引：1，自引：1，他引：0
《灌溉排水学报》2019,(1)
在自压输水系统中,管道投资占系统的比例较大,管径既是管道系统的一个基本技术参数,也是影响管道经济性的一个重要因素。【目的】合理地选取管径,节约工程投资、降低能耗、保证系统供水安全。【方法】以管网投资和运行管理费用最小为目标函数,管网节点水量可靠度指标、水压、流速等为约束条件,建立了自压树状管网管径优化模型,以新疆苏巴什河自压输水灌区为例进行分析,采用PSO算法与SAPSO算法优化求解模型。【结果】对比相同节点水量可靠度下的目标函数费用,SAPSO算法均低于PSO算法,其优化结果更好;对节点水量可靠度Ri=0.7下SAPSO算法的计算结果与最优解的相对偏差统计分析可知,小于10%的概率达到97%,其所建模型稳定,计算精度较高。【结论】考虑管网可靠性,所建模型能够较为系统地反映自压输水管网在全寿命周期的运行情况,运行结果的可靠性高;利用SAPSO算法优化求解模型,优化结果更为精确可靠,该方法能为类似工程的管网管径优化问题提供借鉴。 相似文献
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管道水力公式的选用对水泵选型的影响 总被引：1，自引：0，他引：1
随着输配水管网的大型化和复杂化，提供动力的泵设备也有大型化趋势。其中泵的扬程确定取决于管道沿程水力损失计算的精度，而工程设计中，如果随意采用不同的水力计算，所计算的损失将出现差异，尤其在沿程损失较大或并联管路较多的系统中出现足以影响水泵机组选型的情况。为此，本文将对布拉休斯（Blassius），舍维列夫，谢才，海曾-威廉4个常见水力损失公式进行研究，分别计算不同管网系统的水力损失，比较不同公式的计算结果，以说明除管材、管径、流速等影响因素外，管道长度及拓扑结构也会对水力损失产生影响，从而影响水泵的选泵及配套功率。本文以某长距离排水管网和带凝汽器的工业循环供水系统为例，说明上述观点，并提出了4种常用公式在不同管长和管道布置情况下的适用条件。 相似文献
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<正> 管灌工程的规划设计,制约着工程投资、效益和运行管理等多方面指标。其规划设计理论和方法与传统的灌溉工程基本相同。如灌溉制度、机井工程、田间工程和用水计划等。但是,管灌工程规划设计也有其特殊性。笔者针对管道系统能耗;管道输水型式;管道系统布置;管网优化设计和管道结构设计等问题。探讨了有关结论和数学表达式,供生产和科研工作参考。 相似文献