喷微灌输水管网优化设计

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。     

自压喷灌干管管网的优化计算

结合自压喷灌的特点，以干管管网投资之和最小为目标函数，以标准（商用）管径，管长为优化变量，建立了自压喷灌干管网优化计算的线性规划模型，在管网布置方案确定后，利用这一方法，可进行了干管管网的优化设计。     

多孔管的优化设计

以标准管径管长为优化变量，以投资最小为目标函数，考虑了影响多孔出流管沿程压力的因素，建立线性规划模型。这一方法便于计算机求解，可用于喷灌和微灌中的多孔管设计。     

基于Excel规划求解的泵站加压灌溉管网优化设计研究

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。     

自压喷灌输水管的线性规划模型

以标准管径的管长为优化变量,建立自压喷灌输水管优化设计的线性规划模型,当喷灌区边界已定条件下,利用这一模型可计算出各标准管径的最优管长,并可确定输水管首端位置.     

自压喷灌输水管的线性规划模型

以标准管径的管长为优化变量，建立自压喷灌输水管优化设计的线性规划模型，当喷灌区边界已定条件下，利用这一模型可计算出各标准管径的最优管长，并可确定输水管首端位置。     

压力供水管网优化计算非线性规划法的研究

本文根据环状供水管网的工作特点及工作要求,建立以供水管网总投资最小为目标函数、用户的用水量及要求的工作压力作为约束条件的线性规划数学模型,并采用求解线性规划问题的改进单纯形方法求解,通过逐次迭代计算,计算结果逐渐地逼近最优解。在求解多水源供水管网时,本文引入了多水源附加约束方程,使得计算的迭代次数及收敛速度均得到改善。本文提出的管网优化计算线性规划方法适合于树状网、环状网、树环结合管网均多水源管网的管径优化计算。     

压力供水管网优化计算线性规划方法的研究

本文全面考虑了环状供水管网的工作特点及工作要求,建立以管网总投资最小为目标函数,管网节点要求的供水量及供水压力为约束条件的管网管径优化计算的非线性规划数学模型。同时在约束条件中考虑了多水源供水时的水资源最优化分配问题。并根据近似规划法的优化原理将非线性规划问题转化成线性规划问题,采用单纯形法进行求解。本方法适合于环状网、树环结合管网及多水源管网的管径优化计算。     

基于不可行度的机压树状管网退火遗传算法优化

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.     

两级优化模型在长距离引水管道管径优化设计中的应用

针对单一的数学模型不能很好解决管径优化的问题,在以往给水管网管径优化设计的基础上,采用线性规划和非线性规划相结合的两级优化模型对主干管很长,支管较短的引水管道的管径进行优化来寻求管网投资最小。结合南水北调中线某段工程实例进行分析,结果表明两级优化模型的应用能有效节约管网造价,对实践具有重要的指导意义。     

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。     

基于枚举法和遗传算法的农田有压管道系统优化设计

针对当前农田灌溉管道工程设计规划难以达到最优、农业灌溉供水成本过高等问题,从用水户角度出发,以管长、管径、水泵扬程等因素为变量,灌溉供水成本最低为目标函数,建立了农田有压管道系统非线性优化模型。结合设计人员经验和工程实际,根据单点供水原则,采用枚举法对管网布置进行优化。在此基础上采用遗传算法对管径进行优化,得到各管网布置方案下的管径组合及水泵扬程,最后选择出供水成本最低的方案作为最优设计方案。编写了C++和Matlab程序,并进行了工程实例验证。结果表明,方法可快速有效地确定出农田有压管道系统整体优化方案,在满足农田灌溉要求的同时,降低供水成本,切实保护用水户的利益。     

结合可靠度的自压树状管网管径优化研究

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。     

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。     

园林喷灌系统支管管径优化研究

根据园林喷灌系统多采用多孔口出流变径支管的特点,以支管的分段管径和分段长度为决策变量,以支管投资最小为目标函数,以长度约束、压力约束和非负约束为约束条件,建立了园林喷灌系统支管管径优化的数学模型,阐述了采用遗传算法求解该优化模型的步骤.将优化模型和优化方法应用到工程实例中,达到了在满足灌溉均匀度要求的前提下节省工程投资的目的.     

基于双重编码遗传算法的树状管网优化设计

以投资最小为目标函数,建立了树状管网优化数学模型,并采用遗传算法进行求解.针对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,并结合了模拟退火算法,调整了适应函数,给出了初温的确定方法,操作过程中采用随机多父辈适应函数值加权交叉,提出了与优化问题相适应的变异方法.算例说明了该优化方法的有效性.     

基于萤火虫算法的滴灌管网优化设计研究

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。     

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。     

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 hm2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.