压力管道输水灌溉优化设计研究进展（下篇）

5 压力管道灌溉优化设计存在问题及展望

5.1 主要存在的问题

近年来，随着国内外压力管道输水灌溉技术的较快发展，关于其优化设计的算法及软件虽然层出不穷，但值得思考的问题依然很多，主要表现在以下几个方面：

（1）各种算法的适应性问题分析不够。目前，有关压力管道灌溉系统优化设计方法很多，但大多研究仅局限于单个算法的寻优过程，而对其解决实际问题的效果、精度及适用性对比分析尚无明确的界限。

（2）传统优化算法中关于管材和管件的经济模型普适性差。管材及管件费用是决定灌溉管道系统工程费用的主要因素，是管道系统优化中确定目标函数的主变量。由于管材的多样性，目前建立的管径与费用的经济模型仅仅反映某个类型管材当前的市场情况，通用性差，当管材类型、市场价格等发生变化后，就不能应用，也就影响了管道系统的优化结果。

（3）偏重管径优化，轻视管网布置形式。目前，压力管道灌溉系统的管网布置优化研究相对较少，实际地形在管道系统优化模型中常常重视不够。不仅管道的压力水头和灌溉管网的布置形式受实际地形的影响较大，整个管道管网系统的优化设计方案也与实际地形密切相关。

（4）现有研究中多数优化设计模型的构建有待验证与完善。在与工程实际相结合的压力管道灌溉优化设计过程中，如果选用的优化模型过于简单，那么只能对灌溉管网局部进行优化，将得不到满意的总体优化效果；如果选用过于复杂的优化模型，不仅计算量较大，而且优化过程较繁杂，工程设计人员掌握起来将相对困难，不利于其推广应用。因此，综合考虑各种影响因素，采用可行的算法研究实用的优化模型是当前压力管道灌溉工程优化设计的重要内容。

（5）压力管道灌溉优化设计软件的研发水平有待提高。目前通用性强、应用推广程度高的优化设计软件比较缺乏，现有优化设计软件多存在人机界面不完善、功能不全面、可操作性较差、适应性不强等缺陷。因此，对一种或几种比较方便、实用的优化设计软件进行标准化研究及推广应用是目前一项重要的研究内容。

5.2 展望

鉴于国内外压力管道输水灌溉技术的发展现状及其优化设计中存在的问题，今后关于压力管道输水灌溉优化设计的研究重点主要有以下几个方面。

（1）合理确定约束条件。在压力管道输水灌溉工程优化设计中，需要针对高效节水灌溉的实际需求，建立实用的优化模型，综合考虑各种因素对模型求解的影响，以确定约束条件。因为压力管道灌溉系统的经济适用性除了与灌溉规模、作物需水量、作物种类及作物生长规律密切相关外，与工程实施地的社会经济状况、水源状况、地形条件、气候气象、土壤状况等因素也密不可分。

（2）完善现有优化设计方法。一是需着重研究各种算法的实用性与通用性；二是要重点研究多目标决策的优化方法，在优化过程中对灌溉系统的投资费用、管材选择、管路布置、运行能耗等多个指标进行综合考虑；三是需充分利用现代计算机强大的计算功能，开发输配水管网仿真系统，加快管网优化与仿真技术的融合。

（3）拓宽压力管道输水灌溉优化设计研究思路。结合其他相关学科，对优化目标及约束条件进行综合考虑，在优化设计过程中兼顾建设区域的生态环境与农田小气候的变化，因地制宜，以明确灌溉方式的转变对生态环境的影响。

（4）需要研发通用性强、功能全面、操作性好、性价比高的压力管道输水灌溉优化设计软件，从而促进其优化设计水平的提升，保证输配水管道系统运行的安全性、稳定性和高效性，增加灌溉效益，提高管理水平。

6 结 语

我国人多水少，是一个水资源缺乏的国家，节水是水利事业发展的战略重点。压力管道输水灌溉技术是一项适应性强、发展潜力大的重要节水措施。当前，我国现代农业集约化经营模式不断推广，高效节水灌溉也迅速发展，结合国内外的发展实践，自流灌区、提水灌区等在更新改造过程中，都可以因地制宜地发展压力管道输水灌溉，以达到节水、增效、省地、省工的目的，适应灌区现代化的发展需求。随着压力管道输水灌溉技术的广泛推广应用，对其优化设计的研究也越来越重要，因为这不仅是提升压力管道灌溉工程设计管理水平、获得其最佳灌溉效益的有力技术支撑，更是实现灌溉用水人水和谐、农业水资源可持续发展的重要途径。

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Research Advances on Pressure Pipeline Irrigation Optimal Design

SHI Zhigang1，2，LIU Qunchang1，2，BAI Meijian1，2，ZHANG Shaohui1，2
（1.China Institute of Water Resources and Hydropower Research，Beijing100048，China；2.National Center of Efficient Irrigation Engineering and Technology Research，Beijing100048，China）

Abstract：China is one of the 13 most water－scarce countries in the world，and water saving is a strategic national policy.Agriculture is a large water user，so the development of water－saving irrigation is an inevitable choice for modern agriculture sustainable development.At present，the pressure pipeline irrigation has been widely used in water－saving irrigation for its water－saving，reducing land，labor－saving，applicable to the current agricultural production responsibility system and other advantages.Based on the development of pressure pipeline irrigation technology all over the world，this paper summarized and analyzed the optimization of the objectives，traditional and intelligent optimization algorithms，optimization design software and other aspects on pressure pipeline irrigation design，and discussed some problems in the optimization design of pressure pipeline irrigation and prospecting the future research.

Keywords：pressure pipeline irrigation；optimization goal；algorithm；software

中图分类号：S275.9

文献标识码：：A

文章编号：：1672—1144（2017）01—0001—07

DOI：10.3969／j.issn.1672－1144.2017.01.001

收稿日期：2016－04－24

修稿日期：：2016－06－21

基金项目：国家重点研发计划项目（2016YFC0401403，2015BAD24B00）

作者简介：师志刚（1991—），男，河南漯河人，硕士研究生，研究方向为节水灌溉工程技术。E－mail：szgwyyx＠126.com

通讯作者：刘群昌（1964—），男，河南南阳人，教授级高级工程师，主要从事节水灌溉工程技术研究。E－mail：liuqc＠iwhr.com

本文转自360doc。