7第七章给水管网优化设计
市政给排水管网的优化设计要点及措施分析
市政给排水管网的优化设计要点及措施分析市政给排水管网是一个重要的公共设施，其设计优化对城市环境、生态、经济等方面都有着深远的影响。
因此，对市政给排水管网进行优化设计，不仅可以提高其功能效率，还能够节约资源、保护环境，从而促进城市可持续发展。
以下是市政给排水管网的优化设计要点及措施分析。
一、优化管网规划在市政给排水管网的规划设计中，应综合考虑城市发展需要、土地利用、人口规模、水资源等因素，制定相应的管网规划方案。
具体的优化措施包括：1.优化管网布局：根据城市用水情况，采用靠近用水中心、配水压力低、交通便利等因素制定合理的给水管网布局方案。
2.优化管径选择：在管径选择上，应根据管网流量、水力坡度等因素选用合适的管径，避免出现管径过大或过小的情况，从而提高管网效率。
3.优化管网结构：采用多级供水、分级供水和集中供水等管网结构方式，实现供水平衡和减少对城市环境的影响，提高供水水质和安全性。
二、完善监测管理体系针对市政给排水管网的监测管理体系不完善等问题，应采用以下优化措施：1.加强数据采集与分析技术：通过监测分析技术，对管网运行数据进行及时、准确地采集和分析，为城市的供应水量、水质、流量、管网的水力状况等信息提供准确的依据。
2.优化监测评估标准：制定更为科学、完善的监测评估标准，加强对管网建设和运营管理的监测，发现和解决问题，保证市政给排水管网的运行安全和稳定性。
3.加强监测设施建设：建立更加完善、科学的监测设施，对管网的数据信息进行实时监测和录入，确保数据真实可靠，为各项管理决策提供科学依据。
三、提高设备水平市政给排水管网并非一个简单的设施，其内部涉及到多项复杂技术，对管网设备的效率要求较高。
以下是可以采取的优化措施：1.加强设备维护管理：对市政给排水设备定期进行检修和维护，确保设备的正常运行，降低设备故障率，提高设备的运行效率和安全性。
2.采取新技术，提高设备水平：例如采用水力学分析、管网流量预测分析等新技术，可有效降低设备运行的能耗，提高设备的运行效率。
第7章-给水管网优化设计
g － 重力加速度，取9.81 m/s2 ；
qpt － 全年各小时流量，m3/s； hpt － 全年各小时扬程，m； ηt － 全年综合效率，为变压器、电机和传动效率之积； E － 最大时电价，元/KWh；qp － 最大时流量，m3/s； Hp － 最大时扬程，m；η － 泵站最大时综合效率； P——管网动力费用系数，元/(m3/s·m·a)，定义为：
Kz——管网用水量总变化系数，即： Kz=KdKh。
（2）泵站压力稳定管网能量变化系数 若泵站扬水至较远处且无地势高差，其扬程全部用于克服管道水头损失(hpt∝qpt2)， 则：
24365
24365
24365
qpthpt
q3pt
t 1
8760q p hp
t 1
8760q3p
t 1
q3 hav
能量变化系数γ：
（1）泵站输水至近处水塔或高位水池（前置水塔系统），扬程基本不变(hpt≈hp)， 则：
24365
24365
q pt hpt
q pt
t1
t1
1
1
8760q p hp 8760q p K d Kh K z
(7.17)பைடு நூலகம்
式中 Kd——管网用水量日变化系数；
Kh——管网用水量时变化系数；
[(2
Kz )3 ...13
8760K
q3 3
z hav
...
K3]
(Kz
1)2 K z3
1
实际情况下，可以采用加权平均法近似计算能量变化系数，即：
(7.18)
(hp0 / hp ) (1 hp0 / hp ) (7.19)
(7.4) (7.5)
(a bDi ci )2
城市给排水管网优化设计
城市给排水管网优化设计摘要：本文分析了城市给排水管网设计要点，简单介绍了一般工程设计的优化方法，提出了城市管网优化设计内容。
关键词：设计；建筑设计；环境艺术引言广义而言，所谓“优化”就是从完成某一任务的所有可能方案中选出最好的方案。
因此，对各种事物，只要存在不同的解决办法，就存在优化问题。
用优化设计方法进行管网设计，一般可节省投资5％～20％左右。
因此，很有必要研究和推广优化设计方法。
1城市给排水管网设计要点一般来说，许多城市的供水管网建设都滞后于城市水厂建设，存在管径过小、布局凌乱、管网老化、管材较差等诸多问题，从而造成管道漏损严重，用户的供水压力和供水安全得不到保证。
1.1管线设计一般在定线所用图至少是本市最近的实测1：500地形图，并且有必要时通过现场的踏勘来确定或修正。
如果是改造工程，注意最理想的管位是和老管道的净距1．5m。
在实际操作中，有些管道之间影响比较小，净距可酌情减少。
如规范中规定热力管与给水管的水平净距为1．5m，而如今管材的质量提高后，根据实际情况也可以酌情减少两管道水平净距，而并不影响管道正常运行。
设计人员应加强对管道基础、预留预埋、管径、标高等的标注和说明，给出尽可能多的标准图或详图，以避免不必要的损失。
在竖向设计时，要按照以下原则进行合理布置，保证管线在荷载作用下不被压坏；在天气寒冷地区或是冬季，要保证管道介质不冻结，满足竖向规划要求，按照规范要求布置各个管线之间的垂直间距。
值得注意的是，各个管材对压力的承受力是不一样的，设计最小覆土要根据所选择的管材实际情况而定。
当工程管线竖向之间发生矛盾时应遵行如下原则：支管避让干管：可弯曲管避让不可弯曲管；规划管线让现状管线；压力管避让重力管；管径小的管线避让管径大的管线。
在设计过程中，这些原则也不是固定的，主要是根据实际情况而定，尽量减少不必要的损失和麻烦。
在住宅区给水设计应注意：系统设计应充分结合物业管理需要；设计应考虑当地施工水平的因素：运用新产品应慎重，要深入了解其原理性能，掌握其优缺点，明确安装使用的注意事项等；注意其它专业对给排水设计的要求，如建筑构造、结构构件对管径、标高的限制。
给水排水管道工程第7章 给水管网优化设计2
• 给水管网优化设计数学模型： Min W = w i = [(
i =1 M M i =1
1 p )(a + bDi )li + Pi qi hpi ] + T 100 i = 1,2, ,M
S.t.
kqi n hpi H Fi H Ti = m li Di ( ±q i ) + Q j = 0 i sj H min j H j H max j qi qmin i Di 0 h pi 0
W wi hi ) = ( H j i hi Hj Sj
(7.44)
S j 为与j节点连接的管段集合。
+ 1 j = Fi = H j 1 j = Ti hi
W = Hj
j
Si
wi ( ± i h )
7.3.2－1
hi = H Fi HTi = kqin li Dim
近似优化流量分配计算
迭代迭代公式： q
计算收敛条件：
( j +1) i
7.2.1-4
= q i( j ) ± k(qj )
i Rk
q(k j ) eqopt
k = 1,2,3, , L
允许误差，m3/s，手工 计算可取eqopt=0.0001 m3/s，即0.1L/s； 计算机程序计算可取 eqopt=0.00001 m3/s， 即0.01L/s。
M M
7.2.1-1
p k qin / m / m )(a + b )li + Pi qi hpi ] /m li 100 h fi
/m
求极值原理： 计算结果：q1 = q2 = (- Ph /A) m/(nα-m) = q / 2； A-综合常数。 证明：
给水排水管网工程优化方案
给水排水管网工程优化方案一、当前水排水管网存在的问题1.老化管道部分地区的水排水管网建设年代较长，管道老化严重，存在渗漏、破损等问题，使得供水质量下降，同时也增加了维护成本。
2.管网布局不合理部分地区的管网布局不合理，管道连接不方便，容易发生管网调度不畅的情况，导致供水不稳定。
3.设施陈旧水排水管网设施陈旧，设备维护困难，由于外部环境的影响，水质不易保证安全。
4.管理不规范管网管理不规范，缺乏科学化管理手段，使得管网运行效率低下。
二、优化方案1.更新管道对已经老化的管道进行更新，改用新型材料，提高管道的韧性和抗腐蚀性，降低维护成本，同时减少渗漏和破损的可能性。
2.重新规划布局对不合理的管网布局进行重新规划，优化管道连接方式，增加汇水口和分水口，改善管网调度，提高供水的稳定性。
3.更新设施更新管网设施，使用新型设备和技术，提高水质和供水效率，减少出现问题的可能性。
4.科学管理实施科学化管理手段，如物联网技术、大数据分析等，实现对管网的实时监控和运行数据分析，及时发现问题并进行处理，提高管网运行效率。
三、优化方案的实施1.更新管道在管线更新过程中，可以采用替换老化管道的方式进行改造，也可以采用局部修复的方式切实寻找和消除管道漏点、管道内壁缓慢渗漏或渗漏，使用新型材料进行表面封闭或原位粘结材料修复，进而提升管道的使用寿命。
此外，可以采用全浸热镀锌、、高压钢塑管等耐腐蚀的新型材料，以提高管道的抗腐蚀能力，降低维护成本。
2.重新规划布局重新规划布局的方式可以通过建设新的调节水厂和储水设施，完善调度终端，增加管网的调度能力和供水的稳定性。
3.更新设施更新设施可以逐步更新水泵、调度设备，采用先进的水处理技术，如反渗透、臭氧等技术，提高水质和供水效率，同时减少出现问题的可能性。
4.科学管理在管网实施物联网技术和大数据分析的基础上，可以实现对管网的实时监控和运行数据分析，及时发现问题并进行处理，提高管网运行效率。
给水管网优化设计方法
（4）对管网进行平差计算，计算年费用折算值，以降低年费用为目标，循 环（3）、（4）步骤。
根据贺忆等人的工作，已完成一套综合平差计算、平差后误差分析、节点水压计算和 年费用折算值计算的通用程序。 程序的输入参数有：初分流量 q、合适的选管区间 GJ、管径 D、管长 GC、节点高程 JG、 表示管网拓扑关系的 LG、KL 矩阵。 程序的输出参数有：平差后各管段流量 q 及水头损失 h、各环闭合差 Dh、各节点水压 H、平差后各节点流量平衡方程的误差分析 EPS、年费用折算值 W。 存储所求的年费用折算值，返回第（3）步。若新求得的年费用折算值 W比存储值小， 则替换存储值，否则保留原 W 值。循环 N 次之后，结束寻优计算，读出存储值，即为所求 得的最小年费用折算值，相应的管径即为最优管径。
随机优化法的求解过程
可根据公式求出管径的精确值，参考市面上管材的规格型号，可得出管网中各管段的可选管径区 间。以球墨铸铁管为例，目前市面上球墨铸铁管的规格型号有：
若一根管段求出的管径精确值为 383.25mm，则其可选管径的上限值为 DN400，下限值为 DN350。
随机优化法的求解过程
（3）决定一组管径的初始值及搜索寻优的管径变化方式；
多次增量优化法的寻优原理
多次增量优化法的寻优原理与增量优化法相同，详见 前述。
将多次增量优化法引入管网优化设计问题
根据初分流量的结果和合理的经济流速取值，可对每根管段确定一个合适的管径区间，如下图所 示：
多次增量优化法的求解过程
对具体的管网设计优化问题，多次增量优化法的求解过程主要有四个核心步骤：
给水管网优化设计模型简述
给水管网优化设计模型简述中图分类号：tu2文献标识码：a输配水管道系统作为城市给水系统中的重要组成部分，承担着将水资源安全、可靠的输送至各类用户，同时保证输配水管网内输水量、水压的稳定。
因此对给水管网系统设计进行深度优化研究，有助于提高城市给水管网系统的供水可靠性，降低供水能耗，节约管网系统的建设和运行成本。
给水管网优化设计模型是进行管网优化设计的基础，给水管网的任务是向用户按质按量供水,因此,给水管网优化设计模型必须能真实地反映管网特征和正常的供水要求。
给水管网的设计必须满足三个条件:一是水力条件(即节点方程和环方程；二是可靠性(即用户对流量和水压的要求)；三是经济性(费用最省)。
由于经济性以外的其他因素较难定量评价,因此优化设计的数学模型常以经济性为目标函数,将其余的作为约束条件,据此建立目标函数和约束条件表达式,以求出最优的管径和水头损失。
给水管网优化设计问题包含了水源、管线和泵站等组成部分。
为了充分发挥整个系统的功能,优化设计模型一般以年折算费用值最小为目标函数,在水力与可靠性等约束条件下,求出送水泵站的最优流量分配及扬程、最优管径。
这些约束条件可表达为:l)水力约束:满足节点流量方程和能量方程。
2)节点压力和节点流量必须满足用户的需求。
3)管段流速和管径也要满足约束条件:vmin<v<vmaxdmin<d<dmax优化模型不但要包括费用因素,而且要能包括管网的水力平衡条件和用户对水质、水量的要求，优化设计模型均与一定的求解方法相应,与当时的数学发展水平是密切相关的最早的管网优化设计模型是莫什宁及罗巴乔夫建立的适用于环状管网的优化模型。
该模型以管网建造费及运行费之和作为目标函数,以水力平衡关系为约束条件。
对实际管网而言,它显得过于简单,难以应用到实际工程中去,但该模型具有开创性的意义在于它首次在管网设计中引入经济观点,并巧妙地利用“资金偿还期”和“总经营费用”的概念将两种性质不相容、难以比较的费用联系起来,使管网的优化设计成为可能。
供水管网的优化设计与管理
供水管网的优化设计与管理摘要：供水管网是城市供水系统的重要组成部分，其优化设计与管理对于提高供水效率、降低供水能耗、提高供水服务质量等方面具有重要意义。
本文从供水管网的设计、管理、维护三个方面出发，探讨了供水管网优化设计与管理的方法和措施。
关键词：供水管网、优化设计、管理、维护、供水服务1引言随着城市化进程的不断加快，供水需求不断增加，供水管网的建设和管理面临着越来越大的挑战。
供水管网作为城市供水系统的重要组成部分，其优化设计与管理对于提高供水效率、降低供水能耗、提高供水服务质量等方面具有重要意义。
因此，如何对供水管网进行优化设计与管理已成为当前城市供水行业亟待解决的问题。
2供水管网的设计优化2.1优化管径与管材选择管径的大小是供水管网设计的核心要素之一，对于供水系统的效率、稳定性和经济性有着直接影响。
因此，确定合适的管径大小需要考虑多个因素。
首先，需要基于供水需求进行考虑。
供水管网的管径需要根据供水需求量来确定，以满足用户的水量和水压需求。
同时，需要考虑管道的流量和流速，以确保管道能够安全、稳定地供水。
其次，需要考虑实际情况和未来发展需求。
在确定管径时，需要考虑供水区域的地形、气候和地质条件，以及未来城市发展、人口增长和工业发展的需求。
因此，在选择管径时需要留有一定的余地，以适应未来供水需求的增长。
同时，还需要考虑管材的选择。
管材需要具备耐压、耐腐蚀、寿命长和易于维护的特点，以保障供水管网的安全和稳定运行。
不同的地区和使用环境需要选择不同的管材，以确保管道能够适应不同的条件并长期保持良好的性能。
2.2优化供水压力与流量供水压力和流量是供水管网设计的关键参数，对于供水管网的运行效果、供水质量和供水效率具有决定性的影响。
供水压力是指水在管道中流动时对管道壁产生的压强，而供水流量则是单位时间内通过管道的水量。
在供水管网设计中，这两个参数必须相互协调，以确保供水管网的正常运行。
首先，供水压力的确定需要考虑到供水需求和管网建设成本。
给排水系统的管网设计与优化方法
给排水系统的管网设计与优化方法给排水系统是建筑物中不可或缺的基础设施之一，它的设计与优化直接关系到建筑物的安全运行和环境保护。
在管网设计与优化中，需要考虑的因素包括水质、流量、水力特性以及排水效率等。
本文将介绍给排水系统的管网设计与优化方法，以提高系统的工作效率和节能减排。
一、管网设计1. 确定水质要求：根据工程的需要，确定给排水系统所需处理的水质要求，包括饮用水、工业用水等。
根据水质要求选择管材，以保证水质的安全和稳定。
2. 流量计算：根据建筑物的类型和功能，计算出给排水系统的水流量。
通过考虑每个设备、每个房间和每根管道的水流量来确定整体的管径设计，确保管网可以满足最大流量的要求。
3. 管径设计：根据流量计算结果，选择合适的管径。
通常情况下，较大的水流量需要更大的管径，而较小的水流量则可以选择较小的管径。
合理的管径设计可以降低系统的阻力，增加运行效率。
4. 布置方式：根据建筑物的布局和使用要求，合理安排给排水设备的布置，以便于设备之间的联通和使用。
注意给排水设备的位置，避免堵塞、滞流等问题。
5. 止回阀和排气阀的设置：在管网设计中，要合理设置止回阀和排气阀，以防止倒流和空气堆积。
这样可以确保系统的稳定工作和排水效率。
二、管网优化1. 降低系统阻力：通过合理的布置和优化管径设计，降低管网的阻力，减少能源损失。
可以采用降低管道长度、增加流体截面积等方法来减小管网的流阻。
2. 节能减排：在给排水系统中，运行泵站需要消耗大量的能源。
通过优化泵站的设计和控制策略，可以降低能耗和二氧化碳排放。
使用变频技术、平衡供水、减少压力损失等方法可以实现节能减排的目标。
3. 应用智能控制技术：利用现代智能控制技术，对给排水系统进行实时监测和控制，可以提高系统的运行效率和稳定性。
通过在线监测流量、压力等参数，及时调整管道的流量分配和泵站的运行状态，实现系统的优化控制。
4. 管网水力模拟：利用水力模拟软件，对给排水系统进行模拟分析，寻找系统中的瓶颈和问题，并提出相应的优化方案。
简述给排水管网的优化设计
中存在 设计 不 当的地方 ，不仅 影响 工业生 产中所产 生的 各种水 目前 ，排水管 道所 用的管 道材 质主要是双 壁波 纹管 、ＰＶＣ管 、铸 的排 放 也会 使油 井 中渗入 到污 水 ，现 阶段 ，水分 不能 有效 的排 铁 管及混 凝土管 等 ，具体采 用何种 材质 的要根据 管 网铺 设的地
根据 图表计算 出 日最高 用水量 ，结 合 日最 高用水量 和管 网的定
综 上所 述知道 ，给 排水管 网的优 化设 计主要是 为 了满足 日
线 图，计算给 水管 网的水 量流失 、流量 、管的直径 以及扬程 等 。 益 增 长 的城 市 发展 的 需 求 ，保 障城 市建 设 中污 水排 放 的 及 时
３多 管 网 的 综 合 优 化 设 计
（１）给水管 网的设 计原 则 。给 水管 网优化设 计时要 使覆 盖
在 城 市建 设 中 ，多管 网的 综 合设 计 中要 注 意 下 列几 点 内
范 围尽 量 广泛 ，所规 定的 供水 区域都 在 覆盖 范 围内 ，同时给 水 容 ：（１）污水 管道的设 计和建 设应尽 量离建筑 物近 点 ，这样 不仅
设计 、排 水管 网设计 以及 多管线 设计 三部 分 内容 ，本 文也是 就 是 相 当重要 的 ，控 制点 设计 的关 键在 于位则 、管道 区域 以及 管材 选择 方 面进行 给排 置 的设定还 要通过 对实 际情况 的考察后 才能确 定 ，不能随 意的
管 网还要 有一 定的可扩 展性 ，随 着城市 供水 区域的 增加 它也 能 可 以省去 建筑 物 中各种 排 污管 道的 材料 使用 量还 能更 好 的保
延 伸 ，保障扩 展 区域的供 水性 ，尽量 减少 断水 区域 和断水 时 间 ， 障管 道排放 的压力 ；（２）在 道路两 侧一般 设有 雨水 排放 网 ，之所
给水排水管道系统第七章给水管网优化设计
给水排水管道系统第七章给水管网优化设计第七章给水管网优化设计7.1 给水管网优化设计数学模型7.1.1 目标函数的组成给水管网优化设计的目标是降低管网年费用折算值。
年费用折算值就是管网建设投资偿还期内的管网建设投资费用和运行管理费用之和的年平均值。
7.1.2 管网造价计算管网造价只考虑各管段的管道造价。
7.1.3 泵站年运行电费计算管网中泵站年运行电费为管网中所有泵站年运行电费之和，泵站年运行电费按全年个小时运行电费累计计算；7.1.4 约束条件（1）水力约束条件（2）节点水头约束条件（3）供水可靠性和管段设计流量非负约束条件（4）非负约束条件7.1.5 给水管网优化设计数学模型7.2 环状网管段设计流量分配的近似优化7.2.1 管段设计流量分配优化数学模型管段设计流量分配优化涉及到管网输水经济性和供水可靠性。
管网经济性目标函数：管网安全性目标函数：7.2.2 管段设计流量分配近似优化计算管网优化数学模型是一个凸规划问题，其目标函数的极值就是最小值。
只要找到一种能够使目标函数值逐步减小的方法，就能获得其最小值解。
管段设计流量分配近似优化算法与管网水头平差算法相似。
7.3 已定设计流量下的管网优化计算7.3.1 已定设计流量下的管网优化数学模型7.3.2 不设泵站管网节点水头优化当管网不设泵站是，管网年费用折算值只随该节点水头的变化而变化。
7.3.3 设置泵站管网节点水头优化泵站的优化属于管段局部优化问题。
作为设泵站的方案，泵站扬程越大，则管径可以越小，反之，泵站扬程越小，管径越大，前者使电费增加，管网造价降低，后者使电费降低，但管网造价提高，其间必有一个平衡点，此点的电费与造价综合费用——即管段年费用折算值最小。
7.3.4 对节点水头优化解的几点讨论（1）虚流量的分布规律：对所有节点虚流量之总和必为零。
（2）上控制点：这些节点水头进一步提高还可以使管网年费用折算值降低，但节点水头受到了上限约束，技术上不允许再提高了。
供水管网优化设计研究
供水管网优化设计研究随着人类社会的不断发展，城市化进程加速，城市水资源的保障和管理面临着越来越大的压力。
而供水管网作为城市生活中必不可少的一部分，其优化设计研究显得尤为重要。
一、供水管网的优化供水管网是一种复杂的系统。
在实际操作中，优化设计需要从整个系统的角度思考建设规划，分析管线布局和材料、水源和需求、防洪和环境等多种因素，制定出合理的设计方案，实现供水系统的高效稳定运行。
最基本的供水管网优化是基于供水系统的流量平衡原则，通过加强供水管网的调节能力和运行控制，使得供水系统能够实现目标流量的输配，避免浪费和损失，提高经济效益。
此外，供水管网的优化设计还应该考虑供水质量、供水可靠度、对环境的影响等因素，以达到全面发展的目标。
二、供水管网优化设计的具体措施1. 优化管线布局合理的管线布局可以避免同一片区间的管道重复建设，减少供水管道长度，节省自然资源，并减轻环境污染。
此外，优化管线布局还可以增加管道之间的联通，提高水的传输效率，减少过水和疏通管道的次数，大大减少了维护成本。
2. 选用合适的管道材料在供水管网设计过程中，应该根据实际情况选用适合的管道材料，不仅能够保证供水系统的安全稳定性，还能够提高供水管道的经济效益和环境绩效。
例如，HDPE管道、PPR管道、铸铁管等经济实用，且耐腐蚀、高强度等特点，尤其在长期使用中无需更换，减少了维修成本。
3. 运用新技术和新理念供水管网的优化设计也需要依托新技术和新理念的应用。
例如，运用在线水质监测、数据传输、智能分析等技术，可以建立一套完整的水质监测和管网分析系统，实现全过程监管，从而更好地预防和管理城市供水质量。
此外，与可持续发展理念相结合，供水管网的优化设计也应该尽可能推进绿色设计和低碳建设，共同实现城市生态环境的可持续发展。
三、优化设计对城市供水管理的促进作用优化设计可以促进城市供水管理的升级，实现供水系统的智能化、自动化和便利性的提高。
例如，建立一套完整的供水管网监控系统，可以对管网内的水质、压力、流量、温度等参数进行实时监控和传输，确保供水质量的稳定性和管理的精细化。
给水管网优化设计研究
给水管网优化设计研究
随着城市化进程的不断加快，城市的水资源供应和排水问题也愈发凸显出来。
尤其是给水管网设计与建设，是一个重要而复杂的任务，因此需要优化设计和研究，以确保城市水资源的正常供应和排放。
给水管网是城市间和城市内部取水、运输和分配的关键设施，其质量直接关系到城市居民的日常用水和工业和农业用水。
而如何进行给水管网优化设计和研究，则成为了当前重要的问题。
首先，给水管网的优化设计需要从水力学、环境学、经济学、社会学等多学科进行研究。
在水力学方面，需要环流分析和水压协调等方面的研究；在环境学方面，需要考虑水资源的保护和污染问题；在经济学方面，需要实现低成本、高效益的目标；在社会学方面，则需要考虑社会和政治方面的各种因素。
其次，随着水资源的日益稀缺，如何节约用水资源和提高供水效率，已经成为了给水管网优化设计的重点。
在现代社会，节水已经成为了一项非常重要的工作，因此优化设计必须考虑到节水措施。
例如，在给水管网中引入智能计量水表，可以减少浪费，提高供水效率；利用现有的水资源，对供水管道和设备进行优化配置，以达到节约用水的目的。
最后，给水管网也需要考虑到运行和维护方面的问题。
对于给水管网来说，维护和管理是非常重要的，而这也需要考虑到管道安全、设备管理、运行和维护等方面的问题。
因此，在设计和建设过程中，需要引入智能化和物联网技术，以便管理人员了解管道和设备状况，并及时进行保养和管理。
总之，给水管网的优化设计是一个非常重要的课题，需要综合考虑多方面因素。
只有根据城市的实际情况和需求，充分利用各种先进技术和理论，才能够做出可靠、稳定、高效的给水管网设计，为城市居民提供更好的生活和工作环境。
简述给排水管网的优化设计
简述给排水管网的优化设计摘要：伴随我国城市化进程的发展，大规模的城市基础设施建设和改造工程逐年累加，给排水管网的设计改造也凸显其重要性。
给排水系统担负着城市输配水、防汛排涝、污水收集输送的重任，是重要的城市基础设施。
如何利用现有的基础设施，并结合未来城市的发展规划和趋势，在给排水管网方面开展进一步的优化设计是当今从业者需要重点关注和研究的问题。
给排水管网的工作效率直接影响着大众的生活质量，因此提升管网给排水能力具有较高的现实意义。
关键词：给排水管网；设计；对策1.给排水管网的应用现状与存在的问题1.1选材与材料优化问题在给排水管网设计的初期阶段，对于所使用的管网管材的选择必须进行预先调研，结合给排水管网设计和规划的使用年限，选择最为稳妥的设计和施工方案。
给排水系统使用时间较长，往往面临着严重老化和管道渗漏的问题。
早期的给排水管网常用灰口铸铁管和镀锌钢管为主要选材，这类材质在经历长时间的地下运行和使用后极易造成渗漏。
根据相关的给排水工程建设和施工标准要求，供水管线主管道上的覆土厚度至少在1.2m以上。
然而，在城市后续的发展和路政施工中，极易因上方道路规划改变而使覆土厚度降低，导致管线出现破裂或渗漏。
1.2管网设计未充分考虑突发事件常见的因给排水管网设计管理不当而造成严重后果的突发事件主要有污染、泄洪和爆管三种类型。
当前阶段的给排水管网系统在设计管理方面对于以上突发事件的处理能力十分有限。
其一，地下管网的布置情况不够明确。
在完成路面的修复施工后，大量的工程数据资料没有得到妥善保存。
在经过较长时间的使用后，如果出现突发情况，就很难明确找到相应管线的具体位置。
其二，对于排涝期间水源恶化严重的问题，如果污水污染了供水管道，将必须以大面积停水作为补偿代价。
最后，对于极端天气导致的城市排水不畅，会造成路面的大量积水，可能危害社会公众的人身财产安全。
2.给水管网优化设计的注意事项2.1计算水力所谓的计算水力就是指确定一天或者一段时间内所需要的水量变化，确定消耗水量的最大值。
给水管网的优化布置与设计
给水管网的优化布置与设计摘要：给水系统遍布城市，且各个环节错综复杂，因此需针对给水系统的所有环节进行严谨把控，优化布置给水管网。
特别是一些城市的给水系统老旧，无法在暴雨天气有效运用给水系统，因此需要通过积极优化给水管网，并按照实际情况合理改造，不断地深入研究城市市政给水管网，从而设计出符合现代化城市建设发展的市政给水系统。
关键词：给水管网；布置设计；优化措施1 给水管网类型分析1.1 单水源给水管网系统只有一个水源地，水源地抽取水经水厂处理后的水直接输入配水管网分配给各用户使用。
常见于小城市，其优点是管理方便，管网系统简单易维护。
缺点是单水源输水容易出现故障，并影响城市所有用户。
1.2 多水源给水管网系统多水源给水系统常见于中小城市，根据城市规模或者生产需求设置，用户的用水往往来自多个不同水厂、不同水源地。
用户给水的水压、水质也随之变化。
此系统优点是当单一水厂出现故障时或当某一水源地被污染时不影响城市用水，安全可靠性高，缺点是后期检修不易，维护程序繁琐，改进重建困难。
1.3 不同输水方式管网系统在实际应用中，必须依据城市所在地的实际情况，采取相应的输水方式。
实际规划中常见的有两种系统。
①重力给水管网系统。
水源地处地势较高处，城市位于地势下方。
水厂将处理后的水依靠自身重力输入给水管道，当水压过高时需设置减压站，避免水对给水系统破坏。
此系统十分经济，节约成本。
但是受地势因素影响，在实际规划设计中并不常见。
②水泵加压给水管网系统。
在水厂处理后的水由泵站加压输入高地势的城市管网，有时需要设置多个泵站，多级分别加压，此系统设计成本高昂，并带有输水损耗，在实际规划设计中并不常见。
1.4 消防给水系统消防给水系统是整个城市给水系统必不可少的一部分，它对城市安全尤为重要。
消防给水系统对水质要求不高，但要确保有足够的水量、水压。
它由以下部分组成：①建筑室内消防管道；②建筑室外消防管道；③建筑室内自动灭火器；④各区，各街道消防栓；⑤加压泵：主给水管道将水分配给各支线管线，再有支线管线分配给消防栓，各建筑物消防管道当水压不足时需先由加压泵将水加压，确保消防栓水压充足。
给水管网优化设计理论与方法
给水管网优化设计理论与方法1、给水管网优化设计理论与方法给水管网优化设计的研究包括管网优化设计模型和优化算法两个方面，优化设计模型需要相应的优化算法进行求解。
随着计算机的出现及其应用软件的开发，两者在理论和工程实际的应用中都逐渐成熟，应用比较广泛。
1.1给水管网优化设计模型研究给水管网优化设计模型是进行优化设计的基础，其优劣程度决定优化设计是否成功。
因此，所建的模型必须真实地反映管网运行特征及管理要求。
其模型的发展经历单目标函数和多目标函数两个阶段。
20世纪50年代后，国内的研究者开始对管网优化设计模型研究，取得一定成果的有同济大学、哈尔滨工业大学等。
国内研究者一般都以管网年费用折算值最小为目标函数建立管网优化设计数学模型。
此模型没有考虑管网的可靠性约束。
随着研究的深入和实践证明，人们逐渐认识到若仅以经济性作为管网优化设计的目标函数与工程实际相比存在某种欠缺和不足，还需要考虑系统可靠性这一因素。
1.2给水管网优化设计模型求解算法研究给水管网优化设计模型求解方法主要经历了以下三个阶段。
（1）拉格朗日函数优化法。
该方法主要用于求解以管径和水头损失为变量的单目标单工况优化设计模型。
应用拉格朗日未定系数法，将目标函数进行转换，然后用计算机进行求解。
但是由于管径为离散变量，应用此法求得的管径需要进行圆整，化为市售管径，这在某种程度上破坏了解的最优性。
该算法目前应用较少。
（2）数学规划法。
①线性规划。
线性规划法是在一组线性约束条件下，求某个线性目标函数的最小值(最大值)。
该方法只能解决树状管网的优化设计，因此该算法应用较少。
②动态规划法。
动态规划法是一种求解多阶段决策过程最优化方法。
该法对模型中的目标函数和约束条件的形式要求不高，以标准管径为变量计算结果不需要调整。
该方法对小型树状管网能得到最优解;对于简单的环状管网，需预先假设一组管径并进行初始流量分配，将环状网化为树状网;对于复杂管网应用该法不能得到最优解。
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当
t时，
i1
8760q p hp
❖ 能量变化系数可以根据泵站扬水量和扬程的变 化曲线进行计算。假设：
▪ a)泵站扬水量与管网用水量同比例变化； ▪ b)在最高日最高时管网用水量和最低日最低
时用水量之间变化范围内，各种用水量出现 的几率相等。
于是可以推导出以下公式：
❖ 1)若泵站扬水至近处水塔或高位水池，扬程基 本不变(hpt≈hp)，即全部扬程为静扬程，则：
(hp0 / hp ) ' (1 hp0 / hp ) ''
泵站总扬程hp中用于满足地形高差和 用户用水压力需要的部分压力。
[例7.2]
❖ 某给水管网用水量日变化系数为Kd＝1.35，时 变化系数为Kh＝1.82，其供水泵站从清水池吸 水，清水池最低水位为76.20m。设计考虑两 种供水方案：方案一泵站供水到前置水塔，估 计水塔高度35.60m，水塔最大水深3.00m， 水塔所在点地面高程79.50m，估计泵站设计 扬程48.40m；方案二不设水塔，供水压力最 不利点地面高程为82.20m，用户最高居住建 筑5层，需要供水压力24mmH2O，最大供水 时的泵站设计扬程47.50m。试分别求两方案 的泵站能量变化系数。
❖ 所以，可得泵站能量变化系数：
24365
24365
24365
qpthpt
q
3 pt
qh3av[(2
Kz
)3
13
K
3 z
]
''
i 1
8760q p hp
i 1
8760q
3 p
i 1
8760K
q3 3
z hav(KzΒιβλιοθήκη 1)2K3 z
1
❖ 在实际情况中，既要考虑地形高差和用户水压 的要求，又要考虑管网水头损失，可采用加权 平均法近似计算能量变化系数：
❖ 设最小日最小时的用水量为qhmin，平均日平均 时用水量为qhav，则有：
qhmin 2qhav qh 2qhav K zqhav (2 K z )qhav
❖ 则全年中各小时用水量qpt可表示成等差数列：
q pt (2 K z )qhav ,, qhav ,, K zqhav
❖ 但和长距离的管道相比，泵站和水塔等设施的 造价占比例较小，同时为简化计算，在管网优 化设计计算中，仅考虑管道系统和与之直接配 套的管道配件及阀门等的综合造价，称为管网 造价。
❖ 管道的造价按管道单位长度造价乘以管段长度 计算。
❖ 管道单位长度造价是指单位长度管道的建设费 用，包括管材、配件与附件等的材料费和施工 费。
第七章 给水管网优化设计
本章概述
❖ 一、给水管网造价计算 ❖ 二、给水管网优化设计数学模型 ❖ 三、环状管网管段流量近似优化分配计算 ❖ 四、输水管优化设计 ❖ 五、已定设计流量下的环状管网优化设计与计
算 ❖ 六、管网近似优化计算
第一节 给水管网造价计算
一、管网造价的定义
❖ 管网造价为管网中所有管网设施的建设费用之 和，其中包括管道、阀门、泵站、水塔等造价。
一、给水管网优化设计目标函数
❖ 给水管网优化设计的目标是降低管网年费用折
算值，即在一定投资偿还期内的管网建设投资
费用和运行管理费用之和的年平均值。可用下
式表示：
W
C T
Y 1Y2
❖ Y1——管网年折旧和大修费，可表示为：
Y
1
p 100
C
一般取p 2.5 ~ 3.0
❖ Y2——管网年运行费用，主要为泵站年运行总 电费
二、管道单位长度造价公式
❖ 其与管道直径有关，可表示为：
c a bD
式中 c——管道单位长度造价，元/m； D——管道直径，m；
a、b、α——管道单位长度造价公式统计参数。 可用作图法或最小二乘法两种方法求得。
[例7.1]
❖ 根据上表数据，试确定各种管材管道单位长度 造价公式统计参数a，b，α。
❖ 所以，承插球墨铸铁管单位长度造价公式为：
c 112.9 3135D1.5
❖ 同样，可采用任两种方法可求得预应力钢筋混 凝土管单位长度造价公式为：
c 142.5 2105D1.02
❖ 所以，给水管网的造价可表示为：
M
M
C Cili (a bDi )li
i 1
i 1
第二节 给水管网优化设计数学模型
承插铸铁管： c 100 3072 D1.53
❖ 2、采用黄金分割最小二乘法求承插球墨铸铁管 参数
❖ 按最小二乘线形拟合原理，假设α已知，则有：
a
ci Di2 ci Di Di N Di2 ( Di )2
b
ci aN Di
a bDi ci 2
N
❖ 由于α取值一般在1.0~2.0之间，在此区间采 用黄金分割法取不同的α值，并代入到上3式中 计算a，b，σ，搜索最小方差σ，直到α步距小 于要求值为止。
管网动力 费用系数
❖ 式中γ为电费变化系数，即泵站全年平均时电费 与最大时电费的比值，即：
24365
gqpthpt Et /t
i1 8760gqphpE /
❖ 显然γ≤1，且全年各小时数据变化越大，γ值越小
24365
qpthpt /t
当E
E t时，
i 1
8760q p hp
/
24365
qpthpt
[解]
❖ 1、作图法求承插铸铁管 参数
❖ 1）以D为纵坐标，c为横 坐标，绘制数据点，以光 滑曲线连接各点，将曲线 延长与纵轴相交的截距值 即为a。
❖ 2）将公式两边取对数 得：
lg(c a) lg b lg D
以D为横坐标，(ca)为纵坐标，在双对数 坐标上绘制数据点，并 拟和为一条直线，该直 线与D=1相交点所对应 的C-a值即为b，直线斜 率即为α。
二、泵站年运行电费和能量变化系数
❖ 管网中泵站年运行电费为管网中所有泵站年运 行电费之和，可按全年各小时运行电费累计计 算，可用下式表示：
Y2
24365 gqpt hpt Et
i1
t
86000E
q
p
hp
Pqphp
全年各小时能量综合效 率，为变压器、电机和 机械传动效率之积。
最大时综 合效率
24365
24365
'
qpt hpt
i1
q pt
i 1
qa
1
1
8760qphp 8760qp qp Kd Kh Kz
❖ 2)若泵站扬水至较远处且无地势高差，其扬程 全部用于克服管道水头损失(hpt∝qpt2)。
▪ 在最高日最高时管网用水量和最低日最低时 用水量之间变化范围内，近似假定小时用水 量呈线性变化。