考虑全寿命周期成本的供水管网优化设计.pdf

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1、第47卷第24期人民长江V01．47．No．242016年12月YangtzeRiverDec．，2016文章编号：1001—4179(2016)24—0060—04考虑全寿命周期成本的供水管网优化设计马婿，吴鑫淼，郄志红(河北农业大学城乡建设学院，河北保定071001)摘要：针对城市管网的传统优化设计中仅考虑初始投资而没有考虑运行过程中维修管理成本的问题，提出了基于全寿命周期成本(LCC)的管网优化模型和计算方法。通过对管网建造成本及运行阶段维修管理成本的定量分析，建立了以全寿命周期总费用最低为目标的优化模型，并利用PSO算法对

2、管径进行优化设计。通过实例分析，分别得到两种常用管材的最优管径，并基于寿命周期成本对比分析为管网设计阶段的方案选择和优化设计提供了依据。关键词：全寿命周期；成本构成；费用模型；供水管网中图法分类号：TU991文献标志码：ADoI：1O．16232／j．cnki．1001—4179．2016．24．O13随着爆管现象的频繁发生，供水管网的后期维修周期成本的冷冻水温度参数及保温层厚度优化设计模建设引起了社会各界的关注。由于我国正处于地下供型。本文考虑供水工程中常用管材的材料特性、投资水管网工程建设的高峰期，为了减小管网后期维护带成本和

3、使用年限存在的不同，基于供水管网寿命周期来的不便和巨大的经济损失，在设计过程中考虑长期成本费用的定量分析，建立了以管网LCC最低为目标综合成本成为了一种必要。长期综合成本包括初始成函数的管径优化模型；并基于不同管材的管径优化结本和维修成本两部分。第一部分是指建设时的设计、果，进行LCC的对比分析，为管网设计阶段的方案选施工相关费用；第二部分包括保证达到寿命期所必须择和设计参数优化提供决策支持。的后续维护费¨。传统的供水管网设计主要常考虑1供水管网全寿命周期总费用分析初建成本，而忽略了工程投入使用后的维护费用。实践证明，这种做法在技

4、术和经济上都是不合理的。由1．1管网建造成本此本文提出基于LCC(全寿命周期成本)的供水管网管网建造成本由管网建设时产生的各项费用组优化方法，其核心是在设计阶段便考虑管网建成后的成，包括管网材料及安装费、设计费、监理费等施工费维修和管理问题，综合评估管网建造成本和维修成本，用。市政工程预算定额为单位长度管网的工程造力求达到工程全寿命周期内总费用最小。价，由于各供水管网长度不同，具体计算公式为目前将全寿命周期成本分析应用到供水管网优化P：P1+P2+P3+R+J(1)设计的研究较少。文献[6]综合考虑供热管网的初期式中，P为管网建设

5、费用；P。管网材料及安装费；P：管建设成本和后期循环泵运营成本，通过对常用管径的网附属设施安装费用；P，为刨路费用；为设计费；J为寿命周期成本计算，得到最优设计管径。文献[7]通监理费，单位均为元。过对区域供冷供热系统进行寿命周期成本分析，指出(1)管网材料及安装费P。管网材料及安装延米影响其寿命周期成本的重要因素，并建立了考虑寿命费用A指不同口径、不同管材更换主干管时每米的平收稿日期：2016—07—07作者简介：马婧，女，硕士研究生，研究方向为水工建物与水利工程信息化技术。E—mail：majingl539l2@163．con

6、l通讯作者：吴鑫淼，女，教授，博士，硕士生导师，研究方向为水利水电工程。E—mail：wuxinmiao001@163．com第24期马婧，等：考虑全寿命周期成本的供水管网优化设计61均造价，包含管网安装的主材、土方、安装、人工机械元／m，见表5；L为管网安装长度，m。本文路面等级费、打泵冲水消毒等正常施工费用，计算公式为采用普通油路。P。=AL(2)表5不同口径管网施工单位刨路费元／m式中，A为不同管径不同管材的管网安装延米费用，元／m，见表1；L为管网安装长度，m。表1不同口径管网安装延米费用元／m(4)设计费。按相关规定，设

7、计费为前三项的1．8％。(5)监理费．，。按相关规定，监理费为前三项的1．5％。注：～表示一般不采用此种形式，所以没有价格，下同。所以，管网建造成本费用计算公式为(2)管网附属设施费用P：。管网附属设施费用P=Pl+P2+P3++在本文中主要指阀门和井室费用，包含阀门安装费、材=1．033[A+(++)0+](5)料费和砌井费，计算公式为1．2管网漏失成本P2=(++／1,)0(3)式中，为不同口径阀门的安装费用，元，见表2；为管网漏失成本包括漏失费、管理费和其他费用，其不同口径不同型号阀门材料费用，元，见表3；为不同中漏失费所占

8、比例较大。一条管网自发生漏失后，随口径不同形式井室砌筑费用，元，见表4；0为附属设施着其漏失频率的增加，所造成的损失也会随时间逐渐数量。增加，不同管材、管径所对应的管段流量不同，漏失率表2不同口径阀门的安装费用不同，为此造成的漏失费用不同。为模拟其