随着全球气候的变暖和水资源环境的不断恶化,日益严重的粮食安全生产问题已经成为各国农业生产部门热切关注的焦点,在我国这样的问题尤为严重。科学合理的农田灌溉渠道布局是解决当前粮食用水安全与供给之间矛盾的重要途径之一,是以当前飞速发展的经济实力为支撑,将先进的工程设计规划蓝图运用于农田灌溉渠道的布局建设中,以达到防涝抗旱、用水安全和提高农田用水效率等为目的,是解决农田用水资源矛盾的有效手段。目前,我国对蚁群算法应用于农田灌溉渠道布局线路的研究非常的少。为此,本文根据蚁群算法在解决最优化问题中的优势,对蚁群算法在农田灌溉渠道布局最优路径中的应用进行研究,具有非常重要和现实的意义。蚁群算法是通过其内在的随机搜索和正反馈机制来解决一系列复杂组合优化问题。虽然蚁群算法在路径寻优方面表现优异,但算法本身也存在着一些不足:蚁群在路径寻优过程中,虽然对路径的选择是受到了信息素的启发式引导,但其对路径的选择仍具有很大的随机性,特别是当所求解问题规模较大而个别路径上的信息素可能被过于强化时,该算法容易陷入局部最优解。因此,本文针对蚁群算法中存在的不足和为了更好的实现蚁群算法在农田灌溉渠道布局中的应用,所做的主要工作如下:根据蚂蚁的群体协助性,为了高效的实现仿真蚁群对目标的搜索,提出了基于液体流动学原理的仿真蚁群目标搜索。期望仿真蚁群表现出类似液体流动的机制,对未知图内的目标实现区域性的快速搜索,为蚁群算法应用于农田灌溉渠道布局路线经过的目标节点进行精确定位。根据基本蚁群算法收敛速度慢和容易陷入局部最优解方面存在的不足,提出了一种基于蚂蚁叛变的双种群蚁群算法。该算法在双种群的并行运行机制下通过蚂蚁叛变,实现两个不同种群间蚂蚁的交互来拓展一方优势蚂蚁种群的数量或者实现两个种群的蚂蚁协同进化。通过仿真实验,该算法与基本蚁群算法相比,具有很好的全局搜索能力和较快的收敛速度。该算法为我们求解农田灌溉渠道布局最优路径提供了理想的方法。利用基于液体流动学原理的仿真蚁群目标搜索对目标节点进行快速定位,结合基于蚂蚁叛变的双种群蚁群算法的全局搜索能力和较快的收敛速度,将它们应用于“广西贵港市东龙镇马班水库区域的农田灌溉渠道布局的规划”实例中。经过仿真实验与现实比较,我们研究的算法求解出来的结果更优,目前的农田灌溉渠道布局还需要进一步优化。