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水 利 学 报

2025 年 4 月 SHUILI XUEBAO 第 56 卷 第 4 期

文章编号：0559-9350（2025）04-0488-11

基于 SSA-BP 的自压灌溉管网泄漏定位模型研究

张 辉 1，2，3，4 ，刘宁宁 1，2，3，4 ，王振华 1，2，3，4 ，张金珠 1，2，3，4 ，
李 淼 1，2，3，4 ，尹飞虎 1，4，5

（1. 石河子大学 水利建筑工程学院，新疆 石河子 832000；2. 现代节水灌溉兵团重点实验室，
新疆 石河子 832000；3. 兵团农业水肥高效关键装备技术创新中心，新疆 石河子 832000；
4. 农业农村部西北绿洲节水农业重点实验室，新疆 石河子 832000；
5. 新疆农垦科学院 农田水利与土壤肥料研究所，新疆 石河子 832000）

摘要：针对现有自压管网泄漏定位方法的局限性，本文通过搭建自压灌溉管网水力模型，分析了不同泄漏工况下
泄漏点空间分布对管网压力变化的影响，提出了一种基于 SSA-BP 神经网络的自压灌溉管网泄漏定位模型，建立
了泄漏点位置与监测点压力变化率的非线性关系，并与传统 BP 神经网络和 GA-BP 神经网络进行对比。结果表明，
SSA-BP 模型对于预测泄漏位置的横、纵坐标具有更高的预测精度，决定系数 R²分别达到 0.991 和 0.993，相比 BP
模型和 GA-BP 模型 R 分别提高 0.90%、1.71% 和 3.32%、3.12%，均方根误差 RMSE、平均绝对百分比误差 MAPE
2
分别为 29.45、0.88% 和 26.76、0.74%，预测误差显著低于后两者，展现出更好的泛化能力。在案例管网随机模拟
泄漏定位中，大尺度泄漏条件下的 SSA-BP 模型平均预测偏差仅为 39.93 m，相较 BP 模型和 GA-BP 模型分别降低
了 67.66% 和 26.99%，小尺度泄漏条件下的 SSA-BP 模型平均预测偏差仅为 66.17 m，相较 BP 模型和 GA-BP 模型分
别降低了 53.70% 和 37.54%，进一步证明 SSA-BP 模型具有更高的准确性和稳定性。本研究工作可为自压灌溉管网
压力监测点选取及泄漏定位提供可靠依据。
关键词：自压灌溉管网；泄漏定位；SSA-BP 神经网络；水力模型；压力变化率
中图分类号：S274 文献标识码：A doi：10.13243/j.cnki.slxb.20240396

1 研究背景

自压滴灌技术作为一种节水高效的灌溉方式，在现代农业中发挥着越来越重要的作用。其利用地
形的自然高差，将重力势能转化为灌溉所需的工作压力水头 ，相比加压滴灌技术，减少了能源消耗
［1］
与运行成本，为丘陵山地以及干旱区水资源高效利用和农田灌溉提供了保障。与传统的渠系长距离输
配水相比，自压滴灌技术能够有效避免水资源在输送过程中的蒸发渗漏损失，是目前提高农业水分生
产效率的重要手段之一 。多年来，我国持续推进农田水利高标准建设和高质量发展，建成了多个自
［2］
［3］
压灌溉灌区 。然而，实践生产中受材料老化、冬季冻融及外部压力等因素影响，输水管道破损泄漏
频繁发生 ［4-5］ 。由于自压灌溉管网结构复杂且广泛布设于地下，检测与维护工作异常艰巨，管网发生
［6］
泄漏后难以及时发现，导致大量水资源流失 。因此，研究自压灌溉系统泄漏精准定位技术，对于减
少管道泄漏量，提高农田用水效率等具有重要意义。常规管网泄漏定位手段如人工巡查和简单物理检

收稿日期：2024-06-25；网络首发日期：2025-03-31
网络首发地址：https：/link.cnki.net/urlid/11.1882.TV.20250331.0854.001
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基金项目：国 家 重 点 研 发 计 划 课 题 （2022YFD1900405）； 兵 团 农 业 GG 项 目 （2023AA305）； 石 河 子 大 学 科 技 攻 关 计 划 项 目
（KJGG202405）；兵团科技成果转化引导计划项目 （2023BA003）
作者简介：张辉（1999-），硕士生，主要从事农业水土工程研究。E-mail：1428065770@qq.com
通信作者：王振华（1979-），博士，教授，博士生导师，主要从事干旱区节水灌溉理论与技术研究。E-mail：wzh2002027@163.com
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