改进直接优化法在污水管网设计中的应用

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1、第26卷第5期市政技术Vo1．26No．52008年9月MunicipalEngineeringTechnologySep，2008文章编号：1009—7767(2008)05—0413—03改进直接优化法在污水管网设计中的应用陈朝猛，陈胜兵，娄金生(南华大学城市建设学院，湖南衡阳421001)摘要：通过同时进行流速和坡度控制来优化求解管段水力参数，并根据系统提供的动态信息对可行方案进行决策。与传统的直接优化法相比，改进法适用性强、操作简单，计算结果更经济。关键词：污水管网；设计；直接优化法中图分类号：TU992．02文献标志码：BApplicationof

2、ImprovedDirectOptimizationAlgorithminDesignforSewerNetworkChenZhaomeng，ChenShengbing，LouJinsheng污水管网设计优化问题是一个包含离散变量和起伏较大(如丘陵地区)，情况就比较复杂。但任何复连续变量的非线性复杂规划问题。如果不忽略和简化杂地形条件都可看成是陡坡和缓坡的组合。若能同时了某些约束条件和控制变量．很难建立一个完整的求进行流速和坡度地控制．给出相对较优解。通过比较解最优化问题的数学模型。直接优化法根据性能指标与决策，就可以达到全局优化的目的。其中，在较优解的变化

3、，确定一个目标函数以给各方案提供一个统一的比较与决策中，不能单纯追求目标函数的最小值，标准作比较，通过直接对各种方案或可调参数的选择、应充分考虑各种复杂条件和制约因素。增强计算的灵计算和比较，来得到最优解或满意解．从而使问题大活性，防止最优解和投资项目的自身条件相分离的情大简化，并在实践中得到应用。但现有的直接优化法况。因此，在尚不能对各种制约因素提出一个稳定的程序大多针对一般地形．对于地形相对复杂地区还存设计模式时，往往需要利用计算机的特点提供充足的在适用性差、不易调试等缺点．笔者就此作一些探讨。计算信息，利用设计人员的某些经验。加强对管网计以满足污水管网

4、工程设计的实际需要。算的宏观控制与局部干预。加重对工程造价影响较大1优化算法及其程序实现子项(因素)的权重。并可能让其他某子项(因素)作出1．1基本优化思想让步或“牺牲”，以使各管段设计参数的优化选择服从在排水区域地形较为平缓(包括平坦、逆坡)地于尽可能降低整个管网工程总造价这个全局目标区，可采用流速法选取较小的流速或坡度作为设计流1．2程序实现速或设计坡度，虽然选用了大管径。但是减少了整个由于充满度和流速的限制．各种标准管径都有自污水管网的埋深和造价。而在陡坡地区。若引入管网身的流量限制，即最大的允许流量Q一和最小的允许控制埋深，适当增加设计流速或坡度，并

5、以各管段的流量Q。已知各管段的设计流量Qi，则满足Q<平均坡度作为控制依据．则可取较大的设计流速或坡ai

6、采用管径的最小流速。·4l4·市政技术第26卷管段在按最小控制流速设计时，其管道的充满度小充满度进行敷设，适当减小流速。已知流量、充满度有3种情况：和管径，可按公式(2)求解流速，再由公式(1)求坡度，a．处存最小充满度和最大充满度之间：并校核坡度是否符合最小要求，若符合要求．就求解b．，J、于最小充满度：其他水力参数及其敷设费用。n2c．大于最大充满度Q=(—sin0)v(2)如果按流速法的优化思想，则第b、C两组管径都要舍弃。但在地形起伏或逆坡地区，为避免增设提升泵3)当充满度大于最大充满度时，确定该管以最大站，若将第b组管径放宽流速的递增限制也是可行的

7、，充满度进行敷设，适当提高流速。为防止出现流速或况日．规范也没有作出相应的规定，对于产生回水而堵坡度过大的情况，引入管段平均坡度进行控制，若小塞管道的问题，可通过设置沉泥井的办法处理而在于平均坡度的某一变化范围(0．8～1．2倍)，计算结果有一定地形可利用的排水区域，适当增加流速加大坡可以采用，否则就舍去【21。度，有利于保证管网较好的水力条件，也就是第c组解。这样．对于各设计管段都能在可行管径下提出各1)当充满度处在最小充满度和最大充满度之间自的敷设方式及其费用．其结果作为选择项提交系统时，该管径以最小控制流速进行敷设，可按公式(1)求选择。2算例坡度，并

8、校核坡度是否符合最小要求。若不满足要求则以最小坡度进