枚举管径法优化设计雨水管道论文

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1、枚举管径法优化设计雨水管道论文摘要：根据雨水管道的计算特点，在分析目标函数的各种影响因素之后，提出一种新的雨水管道优化设计方法，得出了较为满意的结果。关键词：雨水管道优化设计枚举管径法雨水管道的优化设计包括三方面：①雨水径流模型的建立；②管线平面布置的优化选择；③一定管线下的管道优化设计。对第三方面，前人大多数采用线性规划法、非线性规划法、动态规划法、遗传算法等间接优化的方法并编制了相应的程序［1～2］。这些程序针对污水管道并人为忽略和简化了某些约束条件和控制变量，因此对于计算方法不同于污水管道的雨水管道不适用或得不到最优解。1雨水管道的优化设计模型依据

2、现行的《室外排水设计规范》，雨水管道采用极限强度法和均匀流公式来计算。另外，雨水管道计算应满足管径、流速、埋深等方面的约束条件。具体参见文献［2～6］。另外.freelin。2程序优化思想当雨水管道定线以后，各管段的长度、地面坡度、第一管段的设计流量均已确定，因此式(1)可写成如下形式：(2)式(2)中的自变量并不是相互独立的，他们之间的制约关系可表示如下：H0j＝g1(D1，D2，…，Dj，I1，I2，…，Ij-1，ΔH1，ΔH2，…，ΔHj，H01)(3)Ii＝g2(Di,Qi)(4)Qj＝g3(D1,D2，…，…Dj-1)(5)式中ΔHi——第i管

3、段跌水值i=1,…，nj=2，…，n综合式(2)、(3)、(4)、(5)，雨水管道总费用函数可表示如下：M＝p(D1,D2,…,.freelm)坡度(%)流速(m/s)管道输水能力(L/s)起点埋深(m)终点埋深(m)造价(万元)1-22-33-55-99-1010-1111-1212-1616-1717-1818-1994.58(94.6)163.98(163.6)233.78(233.1)335.00(333.4)503.42(499.0)518.38(499.0)557.21(550.6)681.32(673.2)681.32(673.2)791.

4、40(798.9)853.41(867.7)400(400)500(500)600(600)700(700)800(800)800(800)800(800)900(800)900(800)900(800)900(800)0.21(0.206)0.19(0.188)0.15(0.144)0.14(0.130)0.15(0.142)0.16(0.142)0.18(0.173)0.15(0.259)0.15(0.259)0.20(0.365)0.23(0.431)0.76(0.75)0.84(0.83)0.84(0.82)0.90(0.87)1.02(0.99

5、)1.05(0.99)1.12(1.10)1.10(1.34)1.11(1.34)1.29(1.59)1.37(1.73)96.00(94.6)165.00(163.6)240.00(233.1)350.00(333.4)520.00(499.0)530.00(499.0)560.00(550.6)700.00(673.2)700.00(673.2)810.00(798.9)870.00(867.7)1.30(1.30)1.75(1.74)2.04(2.03)2.37(2.25)2.12(2.09)2.27(2.24)2.43(2.38)2.75(2.5

6、9)2.94(2.95)3.11(3.26)3.41(3.80)1.65(1.64)1.94(1.93)2.27(2.15)2.02(1.99)2.27(2.24)2.43(2.38)2.65(2.59)2.94(2.95)3.11(3.26)3.41(3.80)3.74(4.43)0.4521(0.4512)0.4639(0.4612)0.6171(0.6133)1.1019(1.0602)0.8577(0.8496)0.8984(0.8869)1.1373(1.1195)1.7447(1.5129)1.4526(1.3158)1.9125(1.811

7、7)2.0414(2.0426)注总造价：文献［7］中为12.6796万元；枚举法为12.1249万元(共找到满足约束条件的管径组合2563种)。由表1可见，本程序运算结果比例题计算的费用减少0.5547万元，降低了4%。另外，本程序应用在山东省青州市排水规划中效果良好。实践证明，无论地形如何复杂，本程序都能满足要求。4结语①本程序采用枚举管径法从各种符合约束条件的管径组合中寻优，因此结果应该是最优的。②是否跌水及跌水值完全由计算机决定，避免了人工确定时的盲目性。③对管内底标高做了约束，方便了管道之间的连接。④枚举管径法的思路可推广到整个管网的优化，这为

8、雨水管网和污水管网的全局优化提供了可行的办法。