市政管网优化技术及其相关问题研究

市政管网优化技术及其相关问题研究
市政管网建设是城市基础设施建设的重要组成内容，其对于保障城市水资源的利用率及城市经济的发展具有至关重要的作用，因而市政管网优化技术是促進其作用发挥的重要保障。

该文基于我国当前市政管网优化技术的发展历程，对市政管网优化技术的相关问题进行探讨。

标签：市政管网；优化技术；问题
前言：在社会经济日益发展壮大的背景下，我国市政管网优化工作应该借助科学技术的力量，大力加强创新与研发，不断推进新型的市政管网优化技术的诞生与应用，促进市政管网优化的快速持续发展。

1、市政管网优化的内容及其发展历程
（1）自上世纪60年代以来，西方部分发达国家就逐步开始采用系统分析的方法来进行树状管网的优化设计，比较而言，我国在市政管网优化设计方面的研究起步较晚，水平较为落后。

管网优化技术应用广泛，在城市给排水、油气灌溉以及油气输送等方面有着广泛的应用。

按具体优化技术分类，管网优化技术包括以下几个步骤，首先是线性以及非线性规划、动态规划等方法在内的优化理论在市政管网优化中的应用；其次是有遗传算法、人工神经网络等启发式优化算法在市政管网优化纵向应用；另外还有多目标优化算法，线性规划、动态规划、遗传算法等相结合的优化求解方法。

（2）近年来，随着新型算法的提出和应用，分级优化方法也得到了较为成功的应用。

管网优化设计的基本流程是首先通过实际需求建立优化数学模型，利用数学最优化的方法优化求解得到设计参数，进而确定满足需求的设计方案，这个过程主要涉及到技术经济评价体系、优化模型的建立及其求解等。

管网优化设计的根本目标是达到管网投资、年运行费、单位面积投资上的最佳平衡，建设具有高稳定性和可靠性、运转良好的管网系统。

2、市政管网规划设计的布局优化
（1）市政管网规划设计优化首先是要构造面向市政系统优化目标的数学模型，通常是在一定的工程投资及工程时间的约束下，以使用年限内的支出折现最小为目标来进行优化设计。

在确定最优方案的同时，应用技术经济评价方法，获得动态经济评价的有关参数，并对部分参量进行灵敏度分析，对其影响因素有较为清晰的认识。

市政工程一般投资额较大、建设周期也比较长，建设格局形成后不易改变，因此工程实施前要对工程设计进行充分的论证，合理规划以指导施工建设。

目前常用的将源、网、用户看作一个整体来讨论的系统工程理论和方法来分析。

建立具有选址能力的管网系统规划的数学优化模型，通过优化求解实现整体最佳的经济效益。

（2）总体而言，市政工程建设整体效益的影响因素较多，通常是将目标总结为一个有产量约束的多地点、多设备、多产品的厂址选择的优化问题。

根据规划区域内需求负荷的大小、分布以及可供选择的生产源点和设备条件等约束条件，通过模型求解得出各项经济指标及相关技术参数，在考虑城市总体规划的情况下，从众多设计方案中确定最优方案以为决策提供依据。

3、市政管网优化中存在的问题及其应对措施
3.1系统布置不合理及解决方案
传统的市政管网规划布局缺乏科学性和合理性，不能满足新时期下城市发展对管网系统的高标准高要求，并且传统的管线铺设布局存在较大的冗余，连接复杂，引发一系列管理困难、供水成本高等问题。

管网系统的优化设置根据供水区域的地形及服务用户的具体分布状况，需要服从城市的总体建设规划，还要充分考虑水源地、道路、河流位置等多方面影响因素。

此外，管网布置的基本原则是要保障用水的安全性，同时要满足用户对水压和水量的要求。

管网布置在符合城市总体规划布局的前提下尽量实现管线简短的要求，将管线布置为环状或环枝结合，最终达到节约工程造价且保障管网安全性的目的。

在实际工程项目中，按照这一管网布置的总原则，将遗传算法的寻优求解理论应用于城市给水环状管网优化设计中，可以较为完善地解决管网系统布局优化不合理的问题。

3.2管网漏失及解决方案
管网漏失的现象在市政管网中较为普遍，造成这类问题的原因除了管材及各材料附件的质量问题外，设计、施工以及管理等环节的疏漏也易引发管网漏失的问题。

针对问题发生的环节，通过采取一定的措施从管材、技术以及管理等方面着手避免类似问题的发生。

首先在设计施工前，通过搜集详细的技术资料，科学规划设计来优选方案；其次施工人员应严格按照图纸施工，施工完毕后开展水压测试工作，确保工程质量符合设计要求。

此外，应建立管网资料数据库，健全查漏补缺的稽查制度，并强化后期的维护工作，还要加强各项工程材料、部件的质量控制，选用延展性好、强度大、抗腐蚀以及抗老化的优质管材，并且关键要避免刚性接口，而应选用柔性的橡胶接口，同时各种管材和管件要按照使用年限予以定期更换。

在管网漏失的解决方案的另一个重要方面是对老旧管网的改造，改造过程中要严格管理制度，更换管道，并通过增设检漏测压设备，提高管漏自查率，减少管网漏失率。

3.3管网抗暴雨强度差及解决方案
近年来，极端灾害性气候频发，我国各地屡受暴雨灾害的侵袭，对国家及个人造成了难以估量的经济损失。

为降低暴雨灾害的影响，在市政网管的规划设计中应将降雨量、市政管网的排水能力和其他一些经济方面的考量，考虑增大排水管道、出口及泵站的标准系数，能够将暴雨灾害带来的城市积水快速排出。

此外，还要加大对管网建设的资金投入，强化对管线的管理，及时更换老化管件，从根本上改造和完善旧有的市政管网的基础设施。

而对新建的雨水管网的管径设计要
考虑城市年降雨量以及最大时降雨量，保证在城市出现较大的降雨时能够快速地将地面积水快速地排除，避免城市积水，降低网管负担。

4、结语：随着我国经济社会的快速发展，我国的市政管网也随之进入了大规模建设应用阶段，而对市政管网的改造及优化也向着大型多样化的方向推进，这一方面对管网优化技术提出了更高的要求。

另一方面，随着最优化方法理论、技术经济评价指标以及计算机软硬件技术的不断深入发展，研究人员在市政管网优化设计方面持續不断的探索，也推动这一领域持续不断地向前发展。

参考文献：
[1]王晓珍.论城市排水工程规划的新思路[J].知识经济.2012（16）：110-110.
[2]丰洪斌.城市市政给排水管网的优化配置与管理探讨[J].山西建筑.2012（13）：89-89.。