污水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究吳杰成都市雙流縣水務(wù)局四川 成都610200摘要:污水管網(wǎng)系統(tǒng)是居民的生命線工程，它是保證該地區(qū)其他工程設(shè)施能夠正常使用的重要設(shè)施之一。本文分析了污水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的重要意義，重點(diǎn)研究了污水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容和步驟,希望可以提高和改善我國污水管網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)水平。關(guān)鍵詞:污水管網(wǎng);優(yōu)化設(shè)計(jì)Abstract: the sewage pipe network system is the lifeline of residents, it is to ensure that thearea of other engineering facilities can be normal use one of the important facilities. This paperanalyzes the significance of the sewage pipe network optimization design, mainly studies themain content and steps of the sewage pipe network optimization design, the hope can enhanceand improve the sewage pipe network optimization design level in our country.Key words: sewage pipe network; The optimization design中圖分類號(hào): U664. 9+2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A文章編號(hào): 2095-2104 (2013)1.污水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的意義對(duì)于傳統(tǒng)的污水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)而言，首先，在設(shè)計(jì)人員掌握了系統(tǒng)、全面、完整的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)資料的前提下，遵照系統(tǒng)布置和管道定線的原則，憑借設(shè)計(jì)人員長(zhǎng)期積累的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),參照工程實(shí)際確定一種比較合理的管網(wǎng)系統(tǒng)布置圖;其次，根據(jù)工程實(shí)際選擇合適的方法,計(jì)算污水管道各管段的設(shè)計(jì)流量和水對(duì)管壁的壓力，并求出各管段的坡度和管徑;最后，組織多位專家及設(shè)計(jì)人員，根據(jù)他們的工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)設(shè)計(jì)的管徑和坡度進(jìn)行檢驗(yàn)和修正，通過不斷調(diào)整設(shè)計(jì)方案使之滿足設(shè)計(jì)要求。傳統(tǒng)的污水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)存在很多問題，其-一，污水管網(wǎng)優(yōu)化方案的質(zhì)量直接受限于設(shè)計(jì)人員的工作經(jīng)驗(yàn)和個(gè)人能力;其二，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的工作效率低，耗費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)，不利于優(yōu)化設(shè)計(jì)方案;其三，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法可能導(dǎo)致不必要的資金浪費(fèi)，還可能對(duì)污水管道的后期管理與維護(hù)帶來困難。隨著科學(xué)技術(shù)的大力發(fā)展和計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步，計(jì)算機(jī)對(duì)各行各業(yè)的發(fā)展起到了巨大的推動(dòng)作用，并且提高了工作效率，降低了投入成本。由于計(jì)算機(jī)技術(shù)、最優(yōu)化理論以及系統(tǒng)分析方法的逐步成熟與完宮中國煤化工汁研YHCNMHG究提供了必要的理論基礎(chǔ)，并為污水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)提供了保證，逐漸使污水管網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)工作向著智能化方向發(fā)展。在污水管網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)過程中,通過對(duì)各種理論、技術(shù)、工具的整合與利用,在一定的條件下使污水管網(wǎng)趨于最優(yōu)化，最大限度的降低工程造價(jià)。污水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益、實(shí)用效益和現(xiàn)實(shí)意義。2.污水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的內(nèi)容污水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要有兩方面;一方面是管線平面布置的優(yōu)化選擇;另一方面是在確定了管線平面布置的前提下對(duì)管道參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。1)污水管線平面布局的優(yōu)化設(shè)計(jì)。正確的定線是污水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的先決條件，對(duì)不同定線方案的優(yōu)化選擇更具有實(shí)用價(jià)值。已定管線下的優(yōu)化設(shè)計(jì)是平面優(yōu)化布置的基礎(chǔ)。污水管線平面布置優(yōu)化設(shè)計(jì)的原則是:管道工程量趨于最小.化，管線趨于最短化，水流通暢且節(jié)省能量;2)管道參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。管道參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)是指已定管線下污水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)算，主要是埋深、坡度和管徑以及不同管段間的設(shè)計(jì)參數(shù)優(yōu)化問題。設(shè)計(jì)一-段污水管道，確定流量后，可能有多種管徑和埋深組合符合設(shè)計(jì)要求，這時(shí)我們要選擇投資最小的組合。在確定了管線平面布置的前提下對(duì)管道參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，最優(yōu)化方法主要有兩種:直接優(yōu)化法和間接優(yōu)化法。直接優(yōu)化法根據(jù)性能指標(biāo)的變化，直接對(duì)影響參數(shù)或方案進(jìn)行計(jì)算、比較，得到滿意解和最優(yōu)解，該方法比較簡(jiǎn)單，但計(jì)算量比較大;間接優(yōu)化法又稱為解析優(yōu)化法，它用數(shù)學(xué)模型表示工程實(shí)際，通過優(yōu)化計(jì)算得到滿意解和最優(yōu)解。3.污水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的基本步驟利用數(shù)值方法進(jìn)行污水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的基本步驟如下:3.1系統(tǒng)的概念化污水管網(wǎng)是一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)，在污水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)過程中，如何科學(xué)、簡(jiǎn)單的用一個(gè)替代系統(tǒng)來表示復(fù)雜的污水管網(wǎng)系統(tǒng),并且該替代系統(tǒng)能夠反映該污水管網(wǎng)系統(tǒng)的基本特征和關(guān)鍵要素,這是優(yōu)化設(shè)計(jì)中最為關(guān)鍵的一一步。替代系統(tǒng)的科學(xué)性和合理性對(duì)優(yōu)化結(jié)果的有效性影響極大,因此在污水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的初期一定要重視污水管網(wǎng)系統(tǒng)的概念化。中國煤化工MHCNMH G3.2確定目標(biāo)確定目標(biāo)是污水管網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià)依據(jù)，也是污水管網(wǎng)系統(tǒng)概念化的重要內(nèi)容。確定目標(biāo)主要是探明污水管網(wǎng)系統(tǒng)的綜合目標(biāo)以及各個(gè)分目標(biāo)，建立替代系統(tǒng)中基本變量(污水管網(wǎng)系統(tǒng)中需要考慮的關(guān)鍵因素)與各目標(biāo)函數(shù)關(guān)系。3.3數(shù)學(xué)模型的建立數(shù)學(xué)建模是將現(xiàn)實(shí)問題抽象為數(shù)學(xué)問題的過程，數(shù)學(xué)模型通過數(shù)學(xué)關(guān)系反映設(shè)計(jì)問題中各主要因素間的內(nèi)在聯(lián)系。數(shù)學(xué)模型有三要素，分別是設(shè)計(jì)變量、約束條件和目標(biāo)函數(shù)。1)設(shè)計(jì)變量。通常情況下用一組基本參量的數(shù)值來表示-一個(gè)設(shè)計(jì)方案。在設(shè)計(jì)過程中，有些參數(shù)可以根據(jù)設(shè)計(jì)要求等預(yù)先給定，還有--部分參數(shù)需要在設(shè)計(jì)過程中進(jìn)行選擇，因此這部分參數(shù)都可以當(dāng)作變量來處理，稱為設(shè)計(jì)變量。設(shè)計(jì)變量分為離散型設(shè)計(jì)變量和連續(xù)型設(shè)計(jì)變量,但是在現(xiàn)實(shí)條件下，利用離散型設(shè)計(jì)變量進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)難度很大,因此，大多數(shù)工程實(shí)際問題都是采用連續(xù)型設(shè)計(jì)變量進(jìn)行處理;2)約束 條件。在優(yōu)化設(shè)計(jì)過程中，我們必須根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)要求，限制設(shè)計(jì)變量的取值。這種限制稱為約束條件,約束條件--般用等式約束函數(shù)和不等式約束函數(shù)來表示;3)目標(biāo)函數(shù)。選定完設(shè)計(jì)變量后，設(shè)計(jì)所要達(dá)到的指標(biāo)可以用設(shè)計(jì)變量的函數(shù)來表示，該設(shè)計(jì)函數(shù)稱為目標(biāo)函數(shù)，即G(x)=(.2.... xn)。 在污水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的過程中，被優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)有兩種表述方式:目標(biāo)函數(shù)的極大化，即G(x) -→MAX;目標(biāo)函數(shù)的極小化，即G(x) - →MIN。3.4優(yōu)化模型的求解與檢驗(yàn)在工程實(shí)際中求解污水管網(wǎng)的最優(yōu)解可能有以下幾種情況:1)只有一個(gè)定量指標(biāo)作為評(píng)價(jià)目標(biāo)，該定量指標(biāo)通常是工程造價(jià)，除此而外有很多可變的方案，這時(shí)需要通過最優(yōu)設(shè)計(jì)方法求得最優(yōu)解;2)只有一個(gè)定量指標(biāo)作為評(píng)價(jià)目標(biāo)，并且備選方案不多，這時(shí)可以對(duì)所有方案進(jìn)行模擬計(jì)算，逐一進(jìn)行比較， 擇優(yōu)選擇方案;3)有多個(gè)評(píng)價(jià)目標(biāo)且評(píng)價(jià)目標(biāo)之間有沖突，這時(shí)要用多目標(biāo)最優(yōu)化方法，通過在各目標(biāo)函數(shù)之間進(jìn)行協(xié)調(diào)與權(quán)衡，最終選擇最中國煤化工TYHCNMH G4.總結(jié)隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和經(jīng)濟(jì)水平的提高，我國城市化進(jìn)行不斷加快，與此同時(shí)國家投入了大量的人力、物力和財(cái)力設(shè)計(jì)并優(yōu)化污水管網(wǎng)，使我國污水管網(wǎng)系統(tǒng)得到極大提高和改善，但與西方發(fā)達(dá)國家相比仍有很大差距。本文通過對(duì)污水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的研究，提出了污水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的內(nèi)容和步驟，希望可以不斷提高我國污水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)水平，為居民營(yíng)造一個(gè)美好的居住環(huán)境。參考文獻(xiàn):[1]田奇有，彭盡暉，龔雯，城市排水系統(tǒng)優(yōu)化的探討，山西建筑, 2011, (10):110-112.[2]桑源.城市污水管網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化之我見.中國新技術(shù)新產(chǎn)品, 2010, (19) :79.[3]趙同宇.淺談城市污水管網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化.科技致富導(dǎo)向, 2010, (7):100- 197. .[4]冷越.污水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究.民營(yíng)科技, 2011, (7) :309.中國煤化工YHCNMH G