树状管网管径优化的线性规划法

在农田灌溉供水系统中,应用最多的是树状管网。本文针对树状管网的特点,以年费用最小作为优化目标,以管网进口水头和各种管径的管子在各段中的长度为决策变量,用线性规划法建立数学模型求解;在管线布置已定的情况下,实现了进口水头待定的树状管网一次完成其水头与管径的优化。编制的电算程序适用于进口水头已定和待定两种情况,并且考虑划分为多个轮灌组的菅网和进口水头随流量的不同而变化的条件。与已有的线性规划法相比,减少了试算工作量:与常规方法设计的管网比较,一般节省10%左右的年费用或工程投资。     

基于遗传算法的山地自压管网干管优化设计

针对目前山地自压滴灌管网工程中管径选择的难题,建立了以管网造价为目标函数,标准管径为决策变量,满足灌溉水量、水压、流速等约束条件的树状灌溉管网优化数学模型,在管网布置确定的情况下寻求使管网投资最小、可靠性最高的管径组合方案。采用基于整数编码的遗传算法来求解,用模拟退火罚函数法处理约束条件,将模拟退火的良好局部寻优能力和遗传算法的全局搜索能力有机地结合在一起,实现算法的改进。优化结果与经济流速法的计算结果相比较,管网投资减少了27 280元,仅占优化前的86.84%,管段水头利用率由65.38%提高到了97.61%。结果表明:改进遗传算法在经济性和重力水头利用率上都优于经济流速法,且该模型算法操作简单,易于实现,具有良好的优化性能和求解效率,可用于实际生产。     

给水管网优化设计的多目标遗传算法

为兼顾给水管网优化设计中的经济性和可靠性问题,以管网年费用和管网系统可靠性为目标函数建立给水管网优化设计的多目标遗传算法数学模型;并将系统可靠性定义为"节点富余水头加权平均值"和"管网恢复力",进而对多目标遗传算法模型求解过程进行分析。最后以一个典型的工程案例加以验证,结果表明,多目标遗传算法所得到的目标函数值和管网水力性能明显优于传统设计方法,充分说明了多目标遗传算法用于管网优化设计的实用性和有效性。     

地下滴灌田间管网灌水质量对土壤物理特性差异的响应

压力水头偏差率和滴头流量偏差率是评价微灌灌水质量的重要指标.在试验与地下滴灌毛管水力计算数学模型的基础上,建立了地下滴灌田间管网水力计算数学模型.利用该模型,分析了地下滴灌田间管网灌水质量对土壤物理特性差异的响应.结果表明,由于土壤物理特性对地下滴灌滴头流量的制约作用,致使地下滴灌田间管网压力水头与滴头流量偏差率比地表...     

Excel在环状管网优化设计中的应用

介绍了利用Excel进行环状管网优化计算的基本原理和方法。把管网结点方程和水头损失环方程作为约束条件，利用Excel中数学工具的规划求解功能。对环形管网进行平差优化计算，计算步骤简单、结果可靠，利于在实际工程计算中推广。     

孔口式滴灌管沿程压力水头分布及允许最大铺设长度研究

从微灌工程水头损失计算的通用公式出发,通过对孔口出流实际水头线的简化,用微分法建立了毛管沿程水头损失的一般方程,根据能量方程得出了沿程压力水头的计算公式,且给出了在不同坡度下,毛管允许最大铺设长度的确定方法。为判断滴头出流能否满足流量允许偏差率或计算灌水均匀系数提供了依据,同时利用本文提出的方法确定出允许最大长度,并利用该长度布置管网,可以节省投资,为滴灌工程的设计提供一定的理论参考。     

微孔渗灌管水力特性的试验研究

通过试验实测的方法,对埋入地下的微孔渗灌管灌水时管路的水力特性进行了研究。结果表明,随着进水口压力、管长和微孔渗灌管透水性能的增加,微孔渗灌管水流量、沿程的水头损失和水力偏差率增大,且水头损失主要发生在微孔渗灌管靠近进水口的前半段。实际设计管网时,应综合考虑供水压力、渗灌管透水性能对水头损失的影响,确定管网中毛管的长度,保证灌水均匀度。     

长距离输水泵站中空气罐参数敏感度分析及正交优化设计

为了探讨长距离输水泵站中空气罐的优化设计方法,以西北某长距离输水工程为例,以泵站水击最大正压水头和最小负压水头作为优化目标,以初始气体压力、高度直径比、连接管直径、进口阻力系数和出口阻力系数为优化变量,基于正交优化设计方法和KYPipe软件,采用极差分析法获得空气罐各参数对于水击最大正压水头和最小负压水头的影响,同时对得到的结果进行排序,比较并找到最优参数组合.结果表明：初始气体压力、连接管直径和出口阻力系数等因素对于水击最大正压水头和最小负压水头的影响程度较大,其中初始气体压力是最敏感的参数,对于最大正压水头和最小负压水头的影响程度最大;经过比较发现最优方案的参数组合为初始气体压力水头50 m、高度直径比4、连接管直径250 mm、进口阻力系数10、出口阻力系数5;相比原始方案,优化方案使泵站的水击最大正压水头降低4.98%、最小负压水头升高64.00%.     

规模化管道输水灌溉管网优化模型研究与应用

结合山东省小型农田水利重点县建设,在总结现有管网优化设计研究成果的基础上,分析了沿程水头损失计算方法,探讨管网费用函数,建立了规模化管灌工程管网优化模型,利用界限流量法进行优化求解,该方法简便,可操作性强,对降低工程投资,减少运行费用具有重要意义。     

多孔变径出流管标准化管径设计方法

针对多孔出流同径管存在压强水头偏差大、造价高、流速分布不均匀的问题,通过对多孔出流管进行变径设计,可使每个孔口实际压强水头等于要求的压强水头,从而提高灌水均匀度.以管道成本最小为目标,以管道允许压强水头差为约束条件,利用微分法得到多孔出流管最优管径组合,初步确定管径范围;在此基础上,结合市场上可购买的商用管道,选择几种靠近初选管径的商用管道,进行管道标准化设计,不同管径的多口出流管压强水头坡度线切点处的斜率等于允许水力坡度,允许水力坡度由允许最大压强水头差和地面高差决定,从而确定出不同管径对应的水力坡度线的交点,进而分析出不同管径对应的管长.实例应用表明,利用该设计方法,每个孔口要求的压强水头与实际压强水头接近,由于管径随管道流量的减小而减小,不仅可以使管道内流速分布均匀而且可以降低造价,该方法计算简单方便,可以在Excel表格上完成,计算结果可直接用于多孔出流管的设计中.