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我国水资源短缺,水资源时空分布不均,且人均水资源不足,缺水已成为制约我国经济发展和社会进步的重要因素,灌溉农业成为我国农业发展的必由之路。灌区是我国农业用水的主要方面,灌区的可持续发展是决定我国灌溉农业发展的重要因素。目前我国大中型灌区普遍存在着跑、冒、滴、漏等工程问题,灌区续建配套与节水改造工作势在必行。同时,灌区灌溉用水损失主要发生在输水系统,成为制约灌区可持续发展的重要组成部分。灌区输水系统的适宜性反映了灌区输水系统与灌区发展的适宜程度,因此从灌区可持续发展的角度,建立评价指标体系,对灌区输水系统进行适宜性评价,同时根据评价指标体系有针对性的对输水系统进行优化,提高农业用水效率,降低农业用水的比例,能够为灌区续建配套与节水改造提供新的思路,促进灌区的可持续发展,进而促进经济社会发展。本文以蛤蟆通灌区、倭肯河灌区及江川灌区进行灌区输水系统适宜性评价,进而对蛤蟆通灌区和倭肯河灌区输水渠道横断面和平面布局进行优化,主要研究内容和结论如下:(1)参考已有研究,结合灌区实际情况,对灌区输水系统适宜性内涵进行分析,选取输水渠道衬砌率、渠道工程单位投资、灌溉面积率、单位灌溉面积用水量、单位灌溉面积效益、农民人均收入、地下水开采率、单位灌溉面积渠道长度及输水渠道占地率为评价指标,构建灌区输水系统适宜性评价指标体系,并采用层次分析法和熵权法确定评价指标权重。根据建立的评价指标体系,分别采用模糊物元模型、TOPSIS模型和模糊综合评价法将蛤蟆通灌区输水系统适宜性与倭肯河灌区、江川灌区输水系统适宜性进行对比评价,确定适宜性等级,评价结果显示,蛤蟆通灌区输水系统适宜性为Ⅱ级,倭肯河灌区、江川灌区输水系统适宜性为Ⅲ级。(2)结合蛤蟆通灌区和倭肯河灌区输水渠道平面布局现状,以渠道线路路径最短为目标函数,对灌区输水渠道平面布局进行优化,对蛤蟆通灌区分为不考虑渠道现状和充分考虑渠道现状两种情境进行优化,并采用离散萤火虫算法求解,渠道长度分别缩短19%和1.2%;倭肯河灌区优化后渠道长度缩短6.2%,优化效果明显。同时,为验证离散萤火虫算法求解渠道平面布局优化问题的有效性和优越性,将离散萤火虫算法与遗传算法和粒子群算法对灌区输水渠道平面布局优化过程进行对比,结果显示,相比遗传算法和粒子群算法,离散萤火虫算法收敛速度更快,鲁棒性较强,是进行灌区输水渠道平面布局优化问题的有效算法。(3)对蛤蟆通灌区和倭肯河灌区骨干输水渠道进行渠道横断面优化,以渠道占地和流量误差最小为目标函数,以流速和渠道宽深比为约束条件,采用细菌觅食优化算法进行求解,优化结果显示,在满足约束条件的基础上,渠道占地均有所减少。蛤蟆通灌区二干渠渠道占地减少15.89%,三干渠渠道占地减少5.1%,四干渠渠道占地减少6.5%;倭肯河灌区联合干渠占地减少5.1%,三合干渠渠道占地减少5.4%,优化效果明显。