置水塔树状管网系统优化设计的线性规划模型

树状管网系统广泛用于乡镇供水工程,通过优化设计,可获得管网系统最经济的设计方案.该文在考虑管网系统最高用水和最大转输两种工况的基础上,针对对置水塔树状管网系统各组成部分的压力和流量关系,建立了该管网系统优化设计的线性规划模型,应用这一优化设计模型,以管网系统年费用最小为目标函数,在保证管网系统各节点所需流量和压力条件下,可确定管段尺寸、水塔高度和泵站扬程的最优值,获得树状网前水塔管网系统的优化设计方案.     

压力输水树状管网遗传优化布置和神经网络优化设计

分别应用单亲遗传算法和Hopfield神经网络方法进行机压式树状管网的优化布置和优化设计,能够在管网投资最小的最优树状管网布置形式上,获得年费用最低的最优设计方案。研究表明:该方法是可行的和有效的,能减小管网工程投资,提高设计水平和设计效率     

机压喷灌干管管网优化的模糊线性规划法

在考虑了机压管道式喷灌系统配水干管管网流量变化的基础上,针对该管网控制点压力约束所具有的模糊性,建立了管网优化计算的模糊线性规划模型,在模型的求解过程中,通过适当的变换,将模糊线性规划问题转换成普通的线性规划问题。应用上述模型,可进行机压管道式喷灌系统配水干管管网的优化计算,可确定水泵最优扬程及干管各管段尺寸最优值,以使干管管网系统年费用值达最小。与普通线性规划模型相比,所提出的方法可使设计结果更加经济合理。     

滴灌树状管网水力计算的有限元法

大型滴灌系统的水力计算必须借助计算机用管网分析技术来解决,若使用普通微机,占用的内存的数目可能成为主要的障碍。本文提出一种节省内存,计算方法简便的有限元法,使3000～6500高阶矩阵问题能在普通个人计算机上求解。作者对有限元法中的单元离散、非线性问题的线性化、总体方程构造、元素储存以及求解等一系列问题都提出了新的见解。     

多重群体遗传算法优化树状给水管网

该文提出一种以管网年费用为目标函数，以管长、标准管径和水泵扬程为决策变量的机压树状给水管网优化数学模型，并给出其多重群体遗传算法求解方法，该算法以目标函数加模拟退火约束惩罚函数为适应值的评价函数，采用跨世代选择策略，更好地保持进化过程中的遗传多样性。仿真结果表明，该模型与算法在求解机压树状管网优化问题上的表现是良好的。     

单井滴灌干管管网的优化设计

为解决单井运行滴灌干管管网的优化设计问题，提出了干管管网优化设计的数学模型，并采用动态规划法对该问题进行求解。所提出的方法，不仅能得出一个优化的干管管网，而且还能确定出所需水泵扬程及流量，并确定水泵型号。     

微灌系统田间管网设计的一种模拟模型

微灌系统田间管网的设计是系统设计的中心环节,计算繁琐。本文利用常用的微灌系统水力学公式建立了一种实用的田间管网设计模拟模型。它适用于各种微灌系统的辅助设计。     

滴灌系统CAD管网布置模型及应用

分析了滴灌系统田间管网布置的特点,提出了用于滴灌系统CAD的管网布置模型,并借助通用软件包二次开发的方法,建立了基于这一模型的管网布置算法(PIPE算法).该算法包含了管网逻辑单元的移位、求交、属性数据操作等基本特征.应用该模型及相应的算法,可以在CAD支撑软件中完成灌溉管网的CAD二次编程,从而生成可定制的可视化人机交互环境,实现滴灌管网各种形式的快速布置,提高滴灌系统规划设计的效率.该研究结果对其他灌溉方式管网布置也具有一定的借鉴作用.     

基于GIS的微灌管网智能化设计系统研究

微灌管网智能化设计系统是利用地理信息系统技术，在对微灌管网水力学优化设计模型研究成果进行可视化技术集成的基础上，建立的智能化设计系统。该文对该系统的开发原则、功能结构和系统结构进行了详细论述，并解释了系统实现的技术要点。该系统采用面向对象技术，具有可视化、智能化、易操作、易扩展等特点。     

基于线性规划运输模型的农地整理权属调整

农地整理中的权属调整是缓解耕地破碎化最有效的工具之一,对农民意愿的忽视以及调整方法的不合理却阻碍着权属调整的推广。该研究以江西省黄玲乡农地整理项目为例,采用线性规划运输模型,以满足农户意愿为目标,进行权属调整,并将其与传统调整方法进行了比较。结果显示,基于线性规划运输模型的权属调整能够使地块数量减少71.71%,使地块与农居点距离减小7.16%,使75.04%的农民调整后的地块保留在调整前集中所在的田块,并在以上3方面以及调整精度上均优于传统方法;但是在减小地块分散程度上劣于传统方法;在调整效率上则与传统方法在不同阶段各有优劣。研究认为,基于线性规划运输模型的权属调整能够在缓解耕地破碎化的同时,最大程度地满足农民的意愿,具有良好的应用价值。目前,丰富权属调整方法体系,根据项目条件和农民偏好选择合适的方法,是促进权属调整大规模推广的有效途径。     

农村主动型配电网优化调度线性模型与算法

针对电源出力对电网损耗和电压分布的仿真研究表明,沿减小节点电压偏移和提高电网电压水平2个方向搜索可以获得最佳调度方案。为了优化调整分布式电源出力使主动型配电网供电成本尽可能小,该文在对分布式电源对配电网电压分布与线损影响仿真分析的基础上,提出了一种主动型配电网实时优化调度线性化模型和求解方法,分别通过在迭代计算中逐步缩小节点电压限值区间和求解在相同电压偏移前提下全网电压水平最高的优化计算实现最优调度方案的搜索。由简化的配电网回路电压方程,将节点电压表示为节点注入功率的线性函数,从而得到优化调度线性模型,并用IEEE33节点算例验证了模型和算法的有效性。研究结果可为主动配电网优化调度决策方案提供参考。     

非充分灌溉条件下多目标整数规划配水模型构建

农业用水面临可用水资源匮乏、面源污染严重的现状,通过综合考虑非充分灌溉对经济效益、作物品质和环境效应的影响从而实现农业水资源合理配置具有重要的现实意义。该研究基于非充分灌溉和灰水足迹理论,建立不确定性下经济-品质-环境多目标整数规划模型,对河套灌区作物生育期内的灌溉水量进行分配,得出了经济、品质和环境3种不同偏好水平下的决策方案。结果表明：偏好于环境目标的情景灌溉程度主要为33%,67%的灌溉程度次之,亏缺灌溉的程度更大;偏好于经济目标的灌溉程度大部分为100%,亏缺灌溉的程度较小;偏好于品质目标时则介于前述两种情况之间。通过与仅包括经济、品质和环境单目标的模型对比可见,多目标模型更兼顾品质指标、经济效益和灰水足迹,可以使得各项指标均处于总体较好的情况,其中番茄品质-经济-环境多目标模型品质指标为8.7,经济效益为21.3×108元,灰水足迹为1.62×104 m3,灌溉水量为3.51×107 m3,瓜类品质-经济-环境多目标模型品质指标为[25.3,32.7],经济效益为[9.2×108,24.8×108]元,灰水足迹为[1.94×104,3.15×104] m3,灌溉水量为[6.32×107,7.62×107] m3,各指标表现更佳。模拟结果可为不同情景下灌溉水合理配置提供参考。     

考虑风险价值的不确定性水资源优化配置

保障区域农业用水的可持续发展,对水资源进行优化配置至关重要。由于粮食主产区水资源配置过程中存在许多不确定性因素,在追求最小用水成本时,也存在着较大的风险,因此该文以三江平原涵盖的七台河、佳木斯、双鸭山、鹤岗和鸡西5个重要粮食主产区为研究区域,以区间两阶段随机规划模型为基础,引入风险偏好,构建地表水和地下水优化配置模型。结果表明,双鸭山和鸡西的配水过程中地表水缺水量很大,主要开采利用地下水;佳木斯作为粮食生产面积较大的行政区,需要外来水进行补给;七台河和鹤岗的种植面积较小,综合考虑引水成本和粮食收益,引用较少的外来水来降低成本;最后得出不同来水水平下,各种风险偏好下水资源优化配置的最小成本的变化规律,即在低来水水平下,用水成本从344.2×108~355.4×108元增加到411.5×108~430.7×108元;在高来水水平下,总用水成本从422.5×108~435.3×108元降低到351.7×108~365.3×108元;在中来水水平时,总用水成本则呈现出先增加后减少的规律。该模型兼有区间两阶段和风险价值模型的特点,综合衡量成本和风险,可有效节约用水成本,并能增强水资源系统规避风险的能力,并以佳木斯2014年实际用水为例,计算得到相对误差在15%以内,较为真实地反映水资源优化配置过程中的不确定性和风险性,为提高水资源利用效率和区域水资源规划管理提供依据。     

水稻需水量预测的小波BP网络模型

结合BP网络和小波分析的优势，建立一种水稻需水量预测的小波BP网络模型，旨在准确预测水稻需水量，为制定合理的灌溉制度与提高水分利用效率提供重要依据。该文以小波函数代替传统BP网络中的S型激活函数，对三江平原富锦灌区16年的水稻需水量实测序列进行分析，网络结构为6-10-1，训练355次时，精度达到0.01。结果均优于BP算法、RAGASABP模型，表明该模型收敛速度快，预测精度高，为该领域研究提供了新的思路。     

后掠式双叶片污水泵优化设计与试验

为了解决污水处理用排污泵叶轮易堵塞和磨损问题,该文设计了一种新型后掠式双叶片污水泵叶轮结构。采用正交试验的方法,按照L9(34)正交表,选取了叶片出口安放角β2、叶轮进口直径Dj、叶片出口宽度b2以及叶轮出口直径D2等因素,设计出了9组方案,通过正交试验分析了4个几何参数对泵性能的影响,得出叶轮出口直径D2是影响效率和扬程的最主要因素,并提出了优化设计方案。基于k-ε湍流模型及离散相零方程模型,对污水泵进行了固液两相流数值模拟,并将数值模拟结果与样机试验结果进行了分析对比。结果表明,双叶片、大包角、叶片前缘后掠的设计方法,可使颗粒杂质向外输送至叶片外周边,保证了固体颗粒或纤维的顺利通过,大幅降低了叶片的磨损,从而提高了泵的使用寿命,同时还具有较高的效率。通过样机试验得到优化设计方案在额定流量点的效率为80%,扬程为11 m,效率高于国家标准2.5%,该水力设计方法对污水泵水力设计具有一定的参考价值。     

基于聚合模型的水库群引水与供水多目标优化调度

该文以深圳市城市供水系统中的公明供水调蓄工程为例,对区域水资源的合理配置和高效利用展开研究。工程中公明水库被用作城市供水的储备水源,以防止连续枯水年份或发生水污染等严重事件对城市供水构成的巨大威胁。为此,充分考虑调蓄工程的供水运行特点,将调蓄工程中的水库群聚合为"虚拟水库",并建立调蓄工程的引水与供水调度模型;调度模型以引水量最小和公明水库换水量最大为目标函数,采用多目标遗传算法NSGA-II对引水与供水调度模型进行优化求解。在此基础上,采用模糊优选方法在Pareto优化解集空间中寻找满意解,并选择3个代表解对调蓄工程的供水进行模拟。对比与分析模拟计算结果,表明优化调度模型能够高效利用外流域引水资源和提高公明水库的水量交换。     

PVC管网中支管连接方式对干管水锤压力叠加的影响

在灌区管网化建设中,为给管网布置设计提供科学依据以及完善管网设计理论,该文针对PVC-U输配水树状管网,试验研究支管分水口不同对置间距和不同分水角度对干管叠加水锤压力的影响,同时,对相应的管道叠加水锤过程进行模拟。试验中的PVC-U管径为200mm;支管分水口对置间距设为0、6.2、12.4和18.6m;分水角设为90°、60°和45°;用以加压的离心泵额定扬程为28m,额定流量374m3/h。试验和模拟结果表明,随着分水口对置间距由18.6m减至0,干管中相应的水锤叠加压力值由23.5增至30.1m;而随着支管分水口的分水角度由90°减至45°,干管中的水锤叠加压力由30.1增至34.9m;随着支管分水口对置间距和分水角的增大,干管中水锤叠加压力呈指数函数降低。管网设计时,支管分水口对置间距应该在0至农田宽度的一半范围内尽量大些,支管分水角应尽量呈90°布置。研究结果为输配水管网的设计和管理提供了参考。     

区域水资源可持续利用评价的人工神经网络模型

根据给定的水资源可持续利用评价等级标准，采用随机技术模拟生成足够数量的评价指标序列，应用BP网络模型，以评价指标生成序列和其所属的评价等级值来建立评价模型，并进行了实例研究。结果表明，建立的模型实用、可操作性强，可以用于区域水资源可持续利用评价。