市政排水管网优化设计方法探究

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1、市政排水管网优化设计方法探究摘要：随着经济的发展，城市化进程的加快，城市人口快速增加，城市居民生活污水排放与工业废水的排放与日俱增，用于污水管理和处理的费用也不断增加。市政排水管网建设不当或者设施不完善已经引起了很多问题，这些问题也影响到居民的生活及环境的质量。污水会对环境造成污染，排水体系的不健全造成雨污合流，导致治理污水的成本加大，治理效果却不如人意。本文主要对排水网管建设的优化设计中几个主要问题进行分析，希望能对排水网管的建设提出一些建议。关键词：排水管网；优化设计；设计方法城市市政建设中一个重要的组成部分就是排水管网，排水管网建设投资比例占整个排水系统的一大半

2、。因此要对城市污水进行集中处理，需要耗费大量的财力，为了实现这一目标，必须对排水管网进行优化设计，才能减少工程的投资,具有重要的经济意义。对市政排水管网进行优化设计，重点在于对已定平面布置方案的基础上，对埋深、提升泵站、管径的优化设计，从而实现排水管网的平面布置的优化。1、我国市政排水管网的现状1.1规划设计问题当前排水规划整体而言，存在不合理的状况十分常见。排水管网的规划设计，要与城市整体规划相协调，而管网建设有其自自己的特点，一般管网建成后的使用年限都在五十年以上，而城市的发展不可能五十年不年，几乎的天天再变,城市的扩大，人口的增多，排污量的增加，都对排水管网造成

3、巨大的压力，因此，排水管网的的使用情况已经很难适应城市发展的需求，迫切的需要重新规划设计。1.2排水体制问题排水系统体制主要分为两大类：合流制与分流制，当然混合制在城市中也是常见的逛网系统之一，是在合流制的管网设计城市要扩大排水系统的情况下会出现的。而在规模较大的城市中，由于各区域的具体情况不同，存在一定的差异,所以要因地制宜的采取适合地区发展的排水体制。而在老城区的管网体制中，一般采用截流式的合流制体制，需要在两河岸边建筑一条截流干管，并在此处设置一个溢流井，污水厂的位置也就设立在此处。天气晴好的时候，所有的污水都送到污水处理厂进行处理，处理后的水直接排放到河流之中

4、，而遇到雨天的时候，随着雨量的增加，可以允许部分污水进入到河道中。随着经济的发展，对老城区的改造工程日益增多，随着改造的不断深入，这种污水处理的方法也就逐渐失去效用，因为其污染现状自然得到消除。其次就是雨水和污水完全分流的体质，也就是对雨水和污水各自设置独立的管道，雨水直接排放到河流之中，而污水直接进入污水处理厂进行处理。排水体制的设置，要根据城市实际的情况来确定。2、已定平面布置下的管道系统优化设计排水管道的优化设计针对的主要是对某一管段的设计,在设计流量得到确定后，还要满足设计规范要求坡度与管径等多种因素的融合，得到管材与铺设管材的费用的平衡值。排水管线平面在布置

5、已定的时候，对管道的优化设计和埋深等问题国内外都已经做了大量的研究工作。主要可以体现在以下几个方面：2.1线性规划法与非线性规划法2.1.1线性规划法所谓的线性规划法是对排水管网设计计算过程中，其目标函数与制约条件的非线性，用泰勒公式的展开式来替代，然后把线性规划的解作为问题的近似解，如此反复迭代后与非线性规划的最终解越来越接近，从而找出最优解。这种算法虽然可以找出最优解，但存在不足，其缺点在于把管径作为连续的变量进行处理，造成实际管径与计算管径出现偏差的问题，而且需要大量的前期准备。继线性规划法之后出现的整数规划法，弥补了线性规划的缺陷，其整型变量较多的原因，也导致

6、求解的过程较为复杂。2.1.2非线性规划法所谓的非线性规划法主要是适应计算模型中目标函数与变量的非线性特点，对管道的深埋与直径进行优化选择，不足之处在与限制了约束条件和目标函数的形式。2.2动态规划法目前国内外用的较为广泛的方法叫做动态规划法，是指把排水管道设计当作一个多阶段的过程来看待的思想方法，设计过程的阶段性划分的手段成为管道优化设计的又一方法。这种方法在实际应用中有两方面需要注意的的问题：其一，状态变量设置为节点的埋深设计，全方位搜索坡度的范围。其主要的优势在于采用的是标准管径，结果与初始管径没有联系，而且可以对计算的深度进行控制，不足的是对状态点的要求很苛刻

7、，必须埋深间隔很小，使时间间隔与存储量大为增加。所以在这个前提下采用动态规划法，然后在动态规划法的前提下又对迭代过程不断把范围缩小，但是实际操作中还是会有一些不足之处。其二，状态变量设置为管径,通过对流速和充满度进行决策。原因在于对标准管径使用的数目是一定的，因此在计算速度和存储量上方便很多，随后又产生了可行管径法。这种方法使计算的精度大为提高，并且使计算的存储量和计算的工作量大大减少。虽然动态规划法是有效解决多阶段决策问题的较好的方法，但是在排水管网设计中，第一阶段的设计结果会对后续阶段的设计参数有直接的影响，所以，用动态规划法对污水管道进行优化设