膜下滴灌技术讲座.ppt

管网优化管网优化的基本概念滴灌管网一般由主干管、分干管、支管和毛管组成，其中支管与毛管组成田间管网，滴灌管网系统中，田间管网的优化问题只与田间管网允许水头差有关，允许水头差一般是一个固定值，与干管尺寸无关，在选择水泵扬程可作为一个常数考虑。也就是说干管管网与田间管网的优化问题是彼此独立的，可分别进行设计，然后结合起来，便是整个滴灌管网的优化设计。七、系统优化第94页，讲稿共147页，2023年5月2日，星期三田间管网的优化设计滴灌田间管网由支管和其控制的毛管组成，其优化设计的目的就是在保证满足灌水均匀度要求的情况下，如何分配田间管网允许水头差，选择支管与毛管管径或确定支管与毛管长度，使田间管网投资最小。膜下滴灌现主要用于大田作物，为适应大田机械化作业及运行管理的要求，毛管均选用相同的管径，目前滴灌系统产品，毛管使用的是滴灌带，设计滴灌系统时，根据作物、土壤性质及农业技术等因素，可选择滴头流量及间距等技术参数，这些参数一经确定，滴灌带的规格型号也就确定了，那么毛管的管径也就确定了。支管一般对称于干管成鱼骨式布置，干管间距决定了支管的长度，在干管管网布置已确定的情况下，干管两侧支管的总长度也就确定了。所以田间管网的优化设计，可归结为在毛管管径及干管两侧支管总长度一定情况下，确定使田间管网造价最低的毛管长度和支管管径。第95页，讲稿共147页，2023年5月2日，星期三对于一块确定的条田，在毛管管径及灌水小区允许压力差一定的情况下，毛管长度越大则毛管压力差越大，为保证灌水小区实际压力差不大于允许压力差，支管允许水头差就必须减小，所需支管管径就越大，而毛管长度越大就意味着支管间距越大，那么灌区内的支管数目就越少，则灌区内的支管总长度就越短。反之，若毛管长度越小，所需支管管径越小，灌区内的支管数目就越多，那么灌区内的支管总长度就越长。也就是说，要减小支管管径，则灌区的支管总长度增加。而要使灌区的支管总长减小，则支管所需管径就大。因此，选取适当的毛管长度、支管数目及支管管径使田间管网的造价最低，就形成了一个优化问题。毛管一般对称于支管布置，在均匀坡度情况下，支管两侧的毛管一边为上坡一边就为下坡，为使两侧毛管压力差相同，下坡毛管的长度就应大于上坡毛管的长度。同样，在均匀坡度情况下，干管两侧的支管也是一边为上坡一边为下坡，有两个办法可保证两侧支管压力差相同，一个办法是两侧支管采用相同的管径而长度不一样，另一个办法是两侧支管均采用变径管而长度相同。第96页，讲稿共147页，2023年5月2日，星期三（1）水泵未选干管管网优化

当没有选定水泵时，干管管网首端压力未定，此时管网优化设计一方面要考虑降低管网投资，另一方面又要降低运行费用，而两者大小是相互影响的。在其他因素都相同的情况下，要降低管网投资，则干管的管径小,水头损失大，所需水泵的扬程就大，系统的运行费用就将增加。反之若要降低运行费用，就要增大管径，则管网的一次性投入将增加，那么如何选择管道的直径和水泵的型号使系统的年费用最低，就是优化设计所要解决的问题。第97页，讲稿共147页，2023年5月2日，星期三数学模型F为管网年费用（元/年）；y为折旧年限（年）；B为年平均维修费率（%）；si为第i管段管道的长度（m）；Cij为第i管段选第j种管道的单价（元/m）；E为电价（元/kw·h）；T为水泵年工作小时数（h）；Q为水泵流量（m3/h）；H为水泵扬程（m）；η水泵效率；N为管网管段数；M为标准管径数。七、干管管网优化第98页，讲稿共147页，2023年5月2日，星期三压力满足条件七、干管管网优化第99页，讲稿共147页，2023年5月2日，星期三（2）水泵已选干管管网优化当水泵已经选定时，干管管网入口压力就确定了，而支管入口压力由田间管网允许水头差确定，那么干管管网的总水头损失为干管管网入口压力减田间管网的允许水头差，此时管网优化设计的任务是在管路水头损失已定的情况下，寻求使管网造价最低的各级管道管径。七、干管管网优化第100页，讲稿共147页，2023年5月2日，星期三数学模型目标函数：目标函数是使干管管网投资最少满足条件（1）.管径：d1≤dj≤dmax（2）.压力：0≤Hi≤[H]式中，[H]为干管管路的允许水头差，[H]=Hm-Hz；Hm为干管管网进口压力水头差（m）；Hz为支管入口压力水头差（m）；七、干管管网优化第101页，讲稿共147页，2023年5月2日，星期三2.设备优化

主要是首部设备优化（沉淀池、沙石、网式过滤器、水泵等）

3.结构优化

主要是系统结构的优化：首