基于Jaya算法的滴灌管网优化设计

摘要

针对滴灌管网设计参数多、过程复杂、计算量大的问题，采用Jaya算法和单位面积年成本费用最低优化方法，对设备和管道折旧费以及灌区运行管理费用等影响工程成本的因素进行研究。建立以管径、流速和管道承压等为约束条件的滴灌管网优化设计数学模型；以新疆某大型灌区内2个滴灌管网系统为例，基于Jaya算法和遗传算法对2个系统的管网管径进行优化设计；将2种算法的优化设计程序分别独立运行50次，统计每次优化结果与最优结果的相对偏差，对2种算法的优化结果进行对比分析。结果表明：基于Jaya算法得到的2个系统的最优单位面积年成本费用分别为710.53和791.62元/hm2，较原工程方案的单位面积年成本费用降低了16.59%和21.09%，节省投资效果明显。基于Jaya算法得到的优化结果与最优结果的相对偏差均不大于10%，表明算法收敛性能稳定，能满足实际工程设计要求。Jaya算法能省去算法调试参数的过程，且其优化能力和遗传算法相当。基于Jaya算法的滴灌管网优化设计在节省成本、算法稳定性和计算精度方面表现优越，能作为滴灌管网单目标优化设计的有效方法。

关键词

滴灌管网 / 单目标优化 / 管径优化 / Jaya算法 / 遗传算法

基金资助

国家重点研发计划（2022YFD1900402）; 新疆维吾尔自治区重大科技专项项目（2023A02002）