对市政给排水管网设计相关问题的探讨 6页

对市政给排水管网设计相关问题的探讨【摘要】市政排水管网设计当中有很多亟待解决的问题，例如将污水没有经过相关的处理就排放到河道当中，城市中如果出现了雨水非常人的降雨，雨水得不到非常及时的排放和处理，一些市政的排水设施在技术方面还存在着一些问题，需要及时的改善，本文主要对市政给排水管网设计相关问题进行了相关的阐述。【关键词】市政；排水管网；现状；优化设计城市的排水管网对城市的正常运行有着至关重要的影响，城市化的不断发展也对城市排水管网设计提出了更高的要求，但是就我国目前城市排水管网的状况来看，很多排水设施的建设都不能满足城市的发展需要，所以一定要在城市排水管网的设计和建设中不断优化，不断完善，只有这样才能更好地保证城市的正常运行。1•市政排水管网现状1.1规划设计上的不足排水管网的设计和规划应该和整个城市的规划以及城市中其他基础设施的建设相协调，例如城市的道路网络建设以及建筑建设等等，所以在进行城市排水管网规划的过程中一定要以全局的观念来开展相关的工作，这样城市的整体规划才能具有更强的整体性。与此同时排水管网的设计和规划也不是一成不变的，在一些基础性工作都得到进一步完善之后，可以\n依据具体的情况对排水管网的设计进行适当的调整，这样能够更好地保证排水设施的建设。此外，在进行设计和规划时也应该充分考虑到排水管网本身所具备的特点，而且排水管网的使用期限也非常长，所以在进行城市排水管网设计和规划时应该尽量延长其使用期限，以更好地保证城市的正常运行。1・2排水体制问题排水体制是排水设施设计和规划工作中必须要充分考虑的一个问题，因为排水体制的相关规定也直接决定了排水管网的规划和设计形式。一般情况下，排水系统分为合流制和分流制。当然还包括将二者结合在一起的制度，这种体制是合流制的城市排水制度的一些地区为了进一步满足扩人规模的需要而不断改进而来的一种排水机制，我国的一些城市和地区当屮就存在着一些制度上的问题尤其是一些合流密集的城市，居民将生活污水直接排放到了合流当中，还有更严重的情况，很多工厂在生产之后将工业废水直接排放，这样就造成了河道的严重污染，这种情况的产生就是源于城市排水系统的体制存在着很多的不足，如果不能将这种情况及时的改进，城市水污染排放状况会越来越严重，所以一定要将城市排水体制不断完善，这样才能不断增强排水系统规划设计的科学性和合理性。2•市政排水管网优化设计2.1管线的平面优化布置排水管网的设计和规划当中一定要充分考虑到工程建设的工作量和\n能源耗费的问题，在布置的过程屮首先要找到符合相关要求的布置方案，既要能够和城市的整体规划相适应又要能够满足其经济性，在选定方案时要掌握其基本原则，以下对基本原则进行详细的介绍。干管支管的设计尽量采用直线布局，不要拐弯；定线应尽量利用地势,使污水在重力作用下流入污水厂；设计时应尽量减少管道埋深；在管道的中途尽量减少提升泵站的设置。在早期的研究中，设计方法为假定每一段管径相同，以挖方费用为优选依据，选择一初始布置方案，然后通过算法逐步进行调整。后来又引入了排水线的概念，将排水区域内与最终出水口节点相距同样可行管数的节点用一根排水线连接起来。这样把问题转化为最短路问题，可用动态规划法求解。但此方法把寻优的范围被限制，使人们在设计过程中很容易把最优方案排除。后来，人们把城市排水系统排水布置抽象为由点和线构成的决策图，从图论中寻找方法。1986年发展到利用三种权值来解决问题。三种权值是各管段地面坡度的倒数；各管段的管长；各管段在满足最小覆土条件下，按最小坡度设计时的挖方量。分别对这三种权值运用最短路生成树算法求管线平面布置方案，再进行管径、埋深和提升泵站的优化设计，最后取投资费用最小的平面布置方案作为最优设计方案。2.2已定平血布置下的管道系统优化设计排水管道的优化设计通常是指在设计某一段排水管线时，当已经确定了设计流量之后，要在满足设计和规划要求的基础上能够更好地节约建设\n和维护费用，如果排水管道的平面设计图已经得到了有关部门的许可，要在管径的长度和埋深等环节进行仔细的考量以达到优化设计的目的。2.2.1线性规划法和非线性规划法a.线性规划法，是针对排水管网设计计算中的约束条件和目标函数的非线性，分别用其一级泰勒公式展开式代替，用线性规划的解作为问题的近似解，反复迭代，使迭代序列逼近非线性规划的最优解。缺点是把管径当作连续变量来处理，存在计算管径与市售管径不一致的矛盾，且前期准备工作量大，以后发展的整数规划法，虽然在一定程度上解决了线性规划的缺点，但是其整型变量比较多，难以求解。b.非线性规划法适应了计算模型屮目标函数和变量的非线性特征，可以优化选择管道的直径和埋深，但极大限制了目标函数和约束条件的形式。2.2.2动态规划法动态规划法是目前国内外比较常用的一种方法,基本思想是把排水管道设计看作一个多阶段的过程，通过对设计过程进行阶段划分来对管道进行优化设计。其应用主要分为两方面：a・以节点埋深为状态变量，通过坡度决策进行全方位搜索。其优点是直接采用标准管径，结果与初始管径无关，口能控制计算深度，但要求状态点之间的埋深间隔很小，使存储量和时间间隔大为增加。因此在此基础上引入了拟差动态规划法，在动态规划法的基础上引入了缩小范围的迭代过程，但应用有一定的局限性・。b.以管径为状态变量,通过流速和充满度决策。由于可使用的标准管\n径数目有限，因此在计算速度和存储量上都有很大优势。以后又发展出了可行管径法。此法使优化计算精度得以提高，并显著减少了计算工作量和计算机存储量。尽管动态规划法是解决多阶段决策问题的一种有效方法，但在排水管道系统设计计算时，前一段的设计结果将直接影响到后续管段设计参数的选用，因此利用动态规划法求出的污水管道优化设计方案也并不一定是真正的最优方案。2.2.3直接优化法直接优化法是直接对各种方案或可调参数的选择设计计算和比较来得到最优解，具有直观和容易验证的优点。主耍方法有：a.电子表格法是一种启发式的费用估算方法，允许用户寻找最小费用设计，能得出比动态规划法要好的结果而且更符合设计规范的要求。b.两相优化法是设计流量确定后，在满足约朿条件的前提下，选取最经济流速和最大充满度进而得到最优管径和最小坡度，最大限度地降低管道埋深•直接优化法的算法与人工算法基本相同，但受设计人员的能力所限，所得结果不尽相同，所以所求结果不一定是最优解。3.结语城市排水管网对城市的发展和正常运行起着非常重要的作用，所以在城市排水管网的设计和建设中一定要注意其设计和建设的质量，及时改善当前排水管网设计中容易出现的不足，只有这样才能更好地推动我国城市建设的不断进步和发展。［科］\n【参考文献】［1］秦加彬•浅谈城市排水系统规划与管理［J］・技术与市场，2011,(06).［2］郭宇峰•雨水管网多日标优化设计的探讨［J］.山西建筑，2011,⑵).［3］栾景学.新时期下城市供热管网的优化设计方法［J］•科技风，2011,(02).