浅论污水管网优化设计的计算方式-论文.pdf

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1、SOUTHWESTWATER＆WASTEWATER西南给排水彭祖平(中煤科工集团重庆设计研究院有限公司，重庆400003)摘要主要叙述了排水管网计算中的几种约束条件，其中包括管径、流量、充满度、流速、坡度、连接方式和埋深。对于优化的基本思想，本文主要介绍了选择尽可能小的设计流速、选择尽可能大的设计充满度、检查井内衔接尽可能减小下游管段埋深和以全局优化的思想。关键词排水管网全局优化在传统排水管道设计中的水力与高程计算，是计流速的约束条件的前提下，选择一个尽可能小的一项工作量很大的、简单机械的迭代计算，它既费设计流速是对设计参数进行最优化

2、选择的重要内时又枯燥，而这样一项劳动的成果，也很可能得不容，在程序设计中很容易实现。出一个最优的，或者说较优的设计方案。即使是最1．2选取尽可能大的设计充满度有经验的工程设计人员，也不可能每个方案进行定优化选择接近最大设计充满度的方法，不仅可量的比较，只能考虑其中的一部分隋况。这样最优以减少管材耗量，而且还可以在一定程度上减小管设计方案就会被遗漏，导致排水管道系统投资出现底坡度和埋深。不必要的浪费，同样还会给施工和以后的管理带来1，=I“(1)困难。而且在市政建设和环境治理工程中，城市排水管道系统的投资占整个排水系统投资的7O％左Q=

3、V=I¨(2)，z右。有些学者指出，一般传统方法计算出的方案要比最优设计方案费用高出5％到15％。系统规模越大，复杂性越高，通过优化设计后可节省的潜在费设计流速()；用越多Ⅲ。n——管壁粗糙系数，这里取1优化思想n=O．014；1．1选取尽可能小的设计流速R——水力半径(m)；当水力半径不变，管底坡度与流速的平方成正比，即减小流速能更大幅度地减小管底坡度和埋I——水力坡度，等于管底坡度；深。关于设计流速的约束条件很多，在满足所有设——过水断面面积(m2)。·45·S0UTHWESTWATER＆WASTEWATER西南给排水分析式(1)

4、，首先确定了一个尽可能小的设计不能小于其最小管径。流速v后，lq为常数，水力半径R越大管底坡度I2．3充满度越小。根据水力学中水力半径和充满度之间的关系污水管道按部分满流计算。每种管径都有相应可知，充满度为0．81左右以下时，水力半径随着的充满度上限值。以最大和最小充满度为约束条充满度增大而增大。由于各种管径的最大设计充满件，选用设计充满度，可以最佳的确定管径，达到度也不大于O．75，所以选择尽可能大的设计充满度优化目的。也就是选择了尽可能大的水力半径，其结果是减小2．4流速了管道坡度和埋深嘲。管段的设计流速介于最小流速(0．6m／s

5、)和最大1．3检查井内管段衔接时尽可能减小下游管段埋深流速(金属管lOm／s，非金属管5m／s)之间。不同管径在满足管段在检查井内衔接的约束条件的前的圆形钢筋混凝土管，在相应的最大充满度下的最提下，根据相衔接两管段的管径与管段中的污水深大流速是不同的。度等具体情况，来选择水面平接、管顶平接和管底2．5坡度平接等三种不同的衔接方式。规范中规定了最小管径的最小设计坡度。各种1．4以全局优化的思想指导设计的选择管径都有相应的最小设计坡度。为保证管道的运行为了使整个工程系统为最优这个全局利益，往和维护管理，也应考虑确定各种管径的最大设计坡往要

6、求工程系统中的某些局部(或子系统)利益做度。在平坦地区污水管道的水力坡度应用最小设计出一定的牺牲。尽可能减小所计算管段的坡度、埋坡度约束，而地形坡度大的地区则应用最大设计坡深和管径等，这不仅能减小该管段的工程造价，而度约束。且还对减小其下游各管段的坡度和埋深也做出了2．6埋深贡献、也是对排水管网设计计算的全局优化做出了管道起点的最小埋深，根据管道通过地区的地贡献。质条件设定；当管道坡度小于地面坡度时，为保证2污水管网设计计算的约束条件下游管段的最小覆土厚度和减少上游管段的埋深，2．1管径应采用跌水连接。管径对污水管道水力计算的约束反映

7、在两个2．7管段衔接方式方面，其一是规定了最小管径；其二是管径的递增污水管道在检查井处的连接方式，一般有水面或递减方式，由于管道规格的限制，在计算过程中，平接和管顶平接两种方式。不管哪种方式连接，均管径的递增或递减是非连续均匀的。不应出现下游管段上端的水面高于上游管段下端2．2流量的水面、管端标高，且应尽量减少下游管段的埋深，设计中确定管径时，应避免小流量选大管径，3管径优化计算方法故应明确各种管径对应的最小流速(最小充满度)排水管网水力计算采用传统的均匀流基本公时所通过的流量为最小流量。当管段设计流量小于式(1)、(2o但是，在约束

8、下，为了选择具有最某一管径的最小流量时，只能选小一级的管径。但大设计充满度的管径，也不能直接求出管段坡度和·46·SOUTHWESTWATER&WASTEWATER西南给排水V。1．36No．52014埋深。为了便于用计