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申请/专利权人：东北农业大学

摘要：本发明提供一种基于第三代非支配排序遗传算法的三级渠系配水优化方法，包括：S1、收集必要的灌区数据；S2、构建水田水量平衡模型，并依据长岗灌区水稻生育期划分及水田深度表，计算目标灌溉时间；S3、构建多目标优化函数，满足不同渠道的灌水及时性要求，达到配水过程的高效性；S4、设定模型边界，模型边界约束条件包括流量约束、时间约束、水量平衡约束、整数0‑1约束；S5、依据上述构建模型，使用第三代非支配排序遗传算法对模型求解，优化后的配水方案为长岗灌区实际配水提供参考。本发明加快算法收敛及优化效率。同时，体现干、支、斗渠直到田间的三级渠系水资源优化配置模型，节水节能，提高灌溉效率，提供优化配水方案。

主权项：1.基于第三代非支配排序遗传算法的三级渠系配水优化方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、收集灌区数据；S2、构建水田水量平衡模型，并依据长岗灌区水稻生育期划分及水田深度表，计算目标灌溉时间；S3、构建多目标优化函数，满足不同渠道的灌水及时性要求，达到配水过程的高效性；S4、设定模型边界，模型边界约束条件包括流量约束、时间约束、水量平衡约束、整数0-1约束；S5、基于第三代非支配排序遗传算法的三级渠系配水优化方法，使用第三代非支配排序遗传算法对模型求解，优化后的配水方案为长岗灌区实际配水提供参考；其中，S1中收集灌区数据包括：11条干渠18条支渠和159条斗渠设计流量；21条干渠18条支渠和159条斗渠渠道的长度；3收集第j条斗渠控制田在第t个时间单位内的有效降雨量；4收集第j条斗渠控制田在第t个时间单位内的水田渗漏量；5收集水稻各生育期的作物系数Kc，土壤水分胁迫因子Ks，作物蒸发蒸腾量ET0；S2中水田深度表中的水田水深计算：Hjt'＝Pjt+IRjt+Hjt-ETajt-SPjt-Djt式中，Hjt'表示第j条斗渠控制田在计算时间单位末的水田水深；计算时间单位为4h；IRjt表示第j条斗渠控制田在第t个时间单位内的灌水量；Pjt表示第j条斗渠控制田在第t个时间单位内的有效降雨量；ETajt表示第j条斗渠控制田在第t个时间单位内的实际蒸发蒸腾量；SPjt表示第j条斗渠控制田在第t个时间单位内的水田渗漏量；Djt表示第j条斗渠控制田在第t个时间单位内的排水量；S3具体包括：1依据S2中水田水量平衡模型计算斗渠目标灌溉时间，构建以目标灌溉时间和实际灌溉时间差值最小的目标函数Z，以需定供，提高灌溉效率； 式中，j是斗渠编号，J是斗渠的总数，Itj*和Itj分别是第j条斗渠的目标灌溉时间和实际灌溉时间；2构建以干渠水流波动最小为目标的函数f，保证干渠水流的平稳性： 式中，Qtu为第t个时间单位内干渠输水流量；为在整个T时间单位内干渠输水流量平均值；T是时间单位的数量： 式中，q’tj为第t个时间单位内第j条斗渠进口的水流量；qtj为第t个时间单位内第j条斗渠的配水净流量；ftjx是一个状态变量，表示为： 表示在第x个时间单位内，第j条斗渠是否得到灌水；3构建以整个输配水过程中输水损失最小为目标函数S，控制渗水损失提高渠系水利用系数： 式中，S为输斗渠渗水总量；A为渠床土壤透水系数，设置为1.9；m为渠床土壤透水系数指数，设置为0.4；Lu为干渠输水长度，查找数据确定；lj为斗渠输水长度，查找数据确定；β为采取防渗措施后渗漏水量的折减系数；tu、ti、tj分别为干、支、斗渠渠道的配水持续时间；4运用泰尔指数，根据各个渠道水量来判断是否公平，确保配水的公平性： 5构建以输配水过程中灌区闸门损耗能量最小为目标函数W，节能提效： 式中，Pi、Pj分别为支、斗渠渠道的闸门功率；6构建以灌区排水量最小为目标函数D，考虑降雨对水田水深的影响，充分利用降雨，提高农业水生产力： 式中，D为轮期内的总排水量。

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