導(dǎo)語：市政排水管網(wǎng)科學(xué)性優(yōu)化設(shè)計(jì)論文一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要:針對目前市政排水管網(wǎng)設(shè)計(jì)過程中存在的問題，文章通過分析研究市政排水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的重要性以及問題發(fā)生原因，提出了進(jìn)行科學(xué)性優(yōu)化設(shè)計(jì)的應(yīng)用要點(diǎn)。其目的是為相關(guān)建設(shè)人員提供一些理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞:市政排水管網(wǎng)系統(tǒng)；雨水利用；污水處理；工程量控制

隨著城市現(xiàn)代化發(fā)展進(jìn)程的不斷加快，采用傳統(tǒng)市政排水管網(wǎng)的設(shè)計(jì)方法已經(jīng)很難滿足人們對其具體應(yīng)用的效果需求。而排水管網(wǎng)的設(shè)計(jì)建設(shè)又是市政工程建設(shè)的基礎(chǔ)設(shè)施，其服務(wù)質(zhì)量不高，在很大程度上阻礙了城市現(xiàn)代化快速發(fā)展的進(jìn)程。基于此，相關(guān)設(shè)計(jì)人員應(yīng)在明確當(dāng)前市政排水管網(wǎng)在設(shè)計(jì)過程中存在的問題基礎(chǔ)上，從實(shí)際情況出發(fā)，對管網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)性優(yōu)化設(shè)計(jì)。其中設(shè)計(jì)存在的問題有:缺乏系統(tǒng)合理的規(guī)劃設(shè)計(jì)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)相對落后以及沒有實(shí)現(xiàn)排水管網(wǎng)設(shè)計(jì)的細(xì)化。

1研究市政排水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的重要性

市政排水管網(wǎng)系統(tǒng)是城市進(jìn)行現(xiàn)代化建設(shè)的產(chǎn)物。然而，隨著城市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展水平的不斷提高，生產(chǎn)建設(shè)的形式也處在不斷調(diào)整的狀態(tài)。具體來說，城市道路的不斷擴(kuò)展、舊城區(qū)的改建以及新開發(fā)區(qū)的建設(shè)等，都需要在原有排水管網(wǎng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行新建，這就使得市政排水管網(wǎng)的普及率呈現(xiàn)出逐年增長的發(fā)展?fàn)顟B(tài)。然而，在實(shí)際建設(shè)的過程中，由于其施工作業(yè)復(fù)雜性以及影響施工質(zhì)量的因素較多，使其很難滿足城市居民對其的應(yīng)用需求。目前，市政排水管網(wǎng)的應(yīng)用缺陷主要體現(xiàn)在:排水管網(wǎng)的設(shè)計(jì)不合理，使得雨水與污水進(jìn)行合流，從而導(dǎo)致污水得不到有效處理;設(shè)計(jì)與實(shí)施內(nèi)容不一致，嚴(yán)重影響了污水處理技術(shù)的應(yīng)用效果;城市污水直接排入河道，造成了嚴(yán)重的水體污染;市政排水管網(wǎng)的建設(shè)沒有實(shí)現(xiàn)與污水處理廠的有效配合，致使二次污染的現(xiàn)象發(fā)生。上述這些問題，都使得現(xiàn)有的市政排水管網(wǎng)設(shè)計(jì)達(dá)不到實(shí)際的使用要求?；诖?，相關(guān)建設(shè)人員應(yīng)在明確排水管網(wǎng)設(shè)計(jì)過程中存在的問題基礎(chǔ)上，通過具有適用性的優(yōu)化設(shè)計(jì)手段，來提高市政工程建設(shè)的作用效果［1］。

2市政排水管網(wǎng)設(shè)計(jì)過程中存在的問題

2．1缺乏系統(tǒng)合理的規(guī)劃設(shè)計(jì)

市政排水管網(wǎng)系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)缺乏合理性，是相關(guān)建設(shè)人員沒有將其重視起來的原因。具體來說，系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員進(jìn)行雨水流量計(jì)算時(shí)，僅依靠簡單的綜合徑流系數(shù)和初始匯流時(shí)間即全權(quán)代表了復(fù)雜的下墊面情況，而不考慮由于地形地貌、各地塊開發(fā)后用地形式的區(qū)別、地面建筑的不同等影響因素，使得排水管網(wǎng)系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)不合理。另外，由于設(shè)計(jì)人員往往根據(jù)現(xiàn)有的地塊規(guī)劃進(jìn)行設(shè)計(jì)，例如地塊規(guī)劃到2020年，排水管網(wǎng)設(shè)計(jì)就到2020年，而非根據(jù)排水管道的使用壽命來確定系統(tǒng)設(shè)計(jì)年限。由于缺乏一個(gè)中長期的目標(biāo)，我們的排水系統(tǒng)很難應(yīng)對快速城市化帶來的污水量的快速增加、以及可能的降雨強(qiáng)度的增加、未來海平面上升帶來的影響等情況。更不用說有一些城市的片區(qū)甚至沒有進(jìn)行整體的排水管網(wǎng)規(guī)劃，這就使得市政管網(wǎng)系統(tǒng)的走向、管徑、高程等無法進(jìn)行有效的銜接統(tǒng)一。

2．2系統(tǒng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)相對落后

現(xiàn)階段，我國大多數(shù)城市對市政雨水管網(wǎng)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)仍停留在一年一遇至三年一遇，而隨著城市的現(xiàn)代化建設(shè)，這一簡單的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)很難滿足人們對雨水排放、污水處理以及雨水利用的需求。例如，市政道路兩側(cè)地塊因迅速硬化而被利用，這就對原有排水管網(wǎng)的雨水排放方式造成了影響。即地表的徑流系數(shù)不斷提高，城市降雨很難快速滲透到地下，這就導(dǎo)致本應(yīng)是地表水的雨水積存于路面，進(jìn)而造成市政道路出現(xiàn)水浸街等內(nèi)澇問題。尤其是在目前，全世界面臨的氣候條件變差所帶來的強(qiáng)暴雨天氣，嚴(yán)重影響了城市居民出行的安全性。此外，市政排水管網(wǎng)系統(tǒng)在進(jìn)行雨水排水設(shè)計(jì)過程中，沒有充分考慮城市的水循環(huán)系統(tǒng)建設(shè)。具體來說，沒有給雨水設(shè)計(jì)出蓄存的空間、排泄的通道，這就在很大程度上增加了市政排水管網(wǎng)的負(fù)荷［2］。

2．3沒有實(shí)現(xiàn)排水管網(wǎng)設(shè)計(jì)的細(xì)化

由于市政排水管網(wǎng)容易受諸多因素的影響，相關(guān)建設(shè)人員只能通過盡可能的細(xì)化，來提高系統(tǒng)應(yīng)用的針對性。然而，在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員沒有將細(xì)節(jié)問題重視起來。例如，設(shè)計(jì)資料不齊，會(huì)影響設(shè)計(jì)的參數(shù)指標(biāo)計(jì)算結(jié)果;管道坡度的控制合理性不夠，會(huì)影響管網(wǎng)系統(tǒng)的排水功能;管線過街的預(yù)留設(shè)計(jì)效果不好，會(huì)使其與其他管線發(fā)生不必要的沖突。由此可見，市政排水管網(wǎng)系統(tǒng)沒有進(jìn)行合理的細(xì)化設(shè)計(jì)，將在各個(gè)應(yīng)用方面影響其功能作用的發(fā)揮。針對這一問題，隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)路技術(shù)水平的不斷發(fā)展，可將其應(yīng)用于市政排水管網(wǎng)系統(tǒng)來進(jìn)行細(xì)化設(shè)計(jì)。然而，由于重視力度不夠，一些先進(jìn)的計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域技術(shù)內(nèi)容，并沒有用于解決排水管網(wǎng)的設(shè)計(jì)水平低下問題［3］。

3市政排水管網(wǎng)的科學(xué)性優(yōu)化設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3．1排水管網(wǎng)的平面設(shè)計(jì)要點(diǎn)

要想實(shí)現(xiàn)市政排水管網(wǎng)的科學(xué)性優(yōu)化，相關(guān)設(shè)計(jì)人員應(yīng)將工程量最小、節(jié)能減排以及水流暢通作為實(shí)際布置的原則。首先，在進(jìn)行定線設(shè)計(jì)過程中，要將系統(tǒng)的干管支管按照直線布局的基本原則來保證設(shè)計(jì)的合理性。而且，在設(shè)計(jì)時(shí)，還要把排水管網(wǎng)所在區(qū)域的地勢條件充分地利用起來，這就可以減少管道埋深及工程造價(jià)，避免不必要的高程提升。其次，市政排水管網(wǎng)的設(shè)計(jì)，應(yīng)劃分合理的管道埋深范圍，在必要的時(shí)候通過管道中途提升泵站來避免大量的深埋管道，節(jié)約綜合造價(jià)。最后，對于管網(wǎng)設(shè)計(jì)方案的選擇，可在假定管徑相同的情況下，以挖方建設(shè)所產(chǎn)生的費(fèi)用作為依據(jù)。這樣一來，就能對一初始設(shè)計(jì)方案進(jìn)行具有針對性的調(diào)整，即引入排水線的觀念、動(dòng)態(tài)規(guī)劃法求解等。然而，這一設(shè)計(jì)選擇方式，很容易將最優(yōu)的市政排水管網(wǎng)設(shè)計(jì)方案排除在外?；诖?，相關(guān)建設(shè)人員可把排水管網(wǎng)中所有布置點(diǎn)形成設(shè)計(jì)決策圖，在此基礎(chǔ)上選擇出來的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案將更具使用性。

3．2環(huán)剛度的優(yōu)化設(shè)計(jì)要點(diǎn)

在對市政排水管網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行埋地設(shè)計(jì)的過程中，環(huán)剛度是抗外壓負(fù)載的綜合參數(shù)，其決定了系統(tǒng)能否長期處在安全運(yùn)行的狀態(tài)下。因而，環(huán)剛度的設(shè)計(jì)是保證管網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定性的關(guān)鍵，相關(guān)建設(shè)人員應(yīng)將其重視起來。其優(yōu)化的設(shè)計(jì)要點(diǎn)在于環(huán)剛度的選擇，具體來說，如果管道材料的環(huán)剛度太大，就會(huì)在很大程度上造成材料以及成本的浪費(fèi)。反之，如果太小，排水管道的材料就容易因變形過大或是壓屈失穩(wěn)等問題，給系統(tǒng)運(yùn)行造成不同程度的破壞。此外，市政排水管網(wǎng)系統(tǒng)受外壓負(fù)載的影響較為復(fù)雜，其主要作用的是地面產(chǎn)生的靜負(fù)載以及土壤的實(shí)際重量。具體來說，外壓負(fù)載下管道材料和管線所在土壤是呈共同的作用狀態(tài)，即共同承受系統(tǒng)外部的壓力負(fù)載。由此可見，環(huán)剛度的優(yōu)化設(shè)計(jì)要根據(jù)敷設(shè)后，排水管道周圍的土壤情況來進(jìn)行針對性設(shè)計(jì)。

3．3設(shè)計(jì)算法的應(yīng)用要點(diǎn)

以污水廠的設(shè)計(jì)算法為例，相關(guān)設(shè)計(jì)人員采用了最小費(fèi)用的生成樹科學(xué)技術(shù)，將Dijkstra算法引入到市政排水管網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)過程中。這樣一來，生成樹技術(shù)的權(quán)值就能隨著管段的埋深、流量以及長度進(jìn)行不斷變化。在此情況下，設(shè)計(jì)人員就能實(shí)時(shí)獲得水流在排水管網(wǎng)中的流動(dòng)方向。而采用以往平面布局的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，即有向圖方法，則沒有一定的應(yīng)用穩(wěn)定性。由此可見，無向圖的變權(quán)值Dijkstra設(shè)計(jì)算法，真正實(shí)現(xiàn)了科學(xué)性的優(yōu)化設(shè)計(jì)。相關(guān)研究表明，市政排水管網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，應(yīng)用該算法將具有處理信息量、計(jì)算速度快的特點(diǎn)。

4結(jié)束語

綜上所述，市政排水管網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜而有序的技術(shù)內(nèi)容。由于我國大部分城市的排水管網(wǎng)設(shè)計(jì)仍處在受諸多因素影響的狀態(tài)，對其進(jìn)行科學(xué)性的優(yōu)化設(shè)計(jì)，已經(jīng)成為業(yè)內(nèi)研究人員必須要解決的問題。事實(shí)證明，在實(shí)際優(yōu)化設(shè)計(jì)的過程中，要將實(shí)現(xiàn)市政道路環(huán)境的協(xié)調(diào)效益、城市建設(shè)的經(jīng)濟(jì)效益以及服務(wù)于民的社會(huì)效益作為設(shè)計(jì)目標(biāo)，只有這樣才能使市政排水管網(wǎng)的設(shè)計(jì)發(fā)揮出施工建設(shè)的作用效果。因而，相關(guān)建設(shè)人員應(yīng)將排水管網(wǎng)的平面設(shè)計(jì)、環(huán)剛度的優(yōu)化設(shè)計(jì)以及算法科學(xué)性的優(yōu)化設(shè)計(jì)，作為實(shí)際應(yīng)用的要點(diǎn)。這是保證我國城市現(xiàn)代化發(fā)展進(jìn)程始終保持快速穩(wěn)定狀態(tài)的關(guān)鍵，業(yè)內(nèi)人士應(yīng)將其重視起來。

作者:吳瑩瑩 單位:上海林同炎李國豪土建工程咨詢有限公司

參考文獻(xiàn):

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