自压滴灌管网系统利用地形落差形成水头,以满足管网中各需水节点的水头要求,具有经济节能的特点,其优化设计是一个多目标的、多约束的、复杂的优化问题。以往的自压滴灌管网系统的研究多是针对田间管网系统的管线布置和管径选择问题进行优化求解,所用方法往往在通用性方面存在不足,并且很少有人针对含有调压设施的主干管系统的优化问题进行研究。本研究结合当前研究中的不足,分析概括了自压滴灌管网系统的组成和各组成部分的设计要点与难点,以稳健高效的遗传算法作为核心优化算法,通过科学编码与解码,保证了优化算法的通用化,并将优化算法程序打包成简单的网络版应用软件,利用搭建的简易网站对优化软件进行了测试和应用。主要研究内容与结论如下:(1)分析了自压滴灌田间管网系统的设计要点,构建了田间管网系统的优化数学模型,研发了以基于不可行度的遗传算法为核心的优化算法,并用一个工程实例验证和评价了所研发的优化算法。研究结果表明,在满足设计要求的条件下,优化设计方案比原设计方案在管网布置形式上更加合理,在同级管道的管径优化上采用变径设计比原方案的单一管径设计更加经济,管网总费用也大幅减小,比原设计方案节省了36.7%。(2)分析和概化了自压滴灌主干管系统的优化设计问题,构建了主干管系统的优化数学模型,研发了以非支配排序遗传算法-Ⅱ为核心的多目标优化算法,并通过一个工程实例对所研发的优化算法进行了验证和评价。优化算法最终给出了多个Pareto最优方案(优化方案),实现了经济性目标和安全性目标的动态平衡。将三种比较有代表性的优化方案与原方案进行比较,结果表明三种优化方案在多个管段的管径选择上都更为经济,总费用相较原方案最高节省了27.6%,实现了较好的经济效益。在安全性目标方面,优化方案对应的各分干管入口处水头的标准差最大为4.61 m,明显小于原方案的8.00 m,并且优化方案最多只需要安装4个减压阀,少于原方案的9个减压阀,可见优化方案的水头更加均衡,更有利于主干管系统的安全运行。(3)将基于MATLAB编程的优化算法打包成简单的网络版管网辅助优化设计软件,并初步搭建了一个简易网站,基本实现了两个优化设计软件的集成上网。利用一个自压滴灌主干管系统优化设计问题对搭建的网站进行了测试,结果表明该网站简单易用,功能完备,可帮助用户快捷高效地实现自压滴灌管网系统的在线优化设计。自压滴灌管网系统的优化设计实际上是一个非常复杂的优化问题,本文在该系统的研究中做了一些适当的简化和假设。因此,利用所研发的优化设计算法获得的管网最优方案是比较理想化的设计方案,用户需要根据实际情况对优化方案进行适当的调整后方可投入使用。另外,研发的软件和搭建的网站还比较简单,今后也需要不断完善。