雨水管网系统优化设计
雨水管网优化设计
计算机在雨水管网优化设计中的应用
随着给排水工程和技术的复杂化、大型化与精密 化，以及管网规划的科学化和综合化，规划设计方案 决策对经济效益产生的影响越来越重大。最优化方法 是研究和解决最优化问题的一门学科，即在切可行的 方案中寻求最优的方案。一般来说，最优化问题的求 解往往需要大量的计算，不用计算机很难完成，甚至 必须借助大型计算机才能得到较精确的解。计算机的 发展又为求解高维的多变量最优化问题创造了条件， 并且推动了最优化技术的进一步普及与发展。随着计 算机的普及和优化理论的不断完善，如何在雨水管段 系统设计中应用优化设计方法已成为一市政工程设计 中十分关注的课题。
Huazhong University of Science & Technology
目录
一、雨水管渠系统 二、雨水管渠设计主要内容 三、雨水管网优化设计算法综述 四、计算机在雨水管网优化设计中的应用 五、设计软件概况 六、基于SWMM模型的雨水管网优化
Huazhong University of Science & Technology
Huazhong University of Science & Technology
线性规划与非线性规划
线性规划(Linear Programming)是最优化方法中最常用的一种 算法，它可以解决排水管道设计中的许多问题，同时可以对 已建成的排水管道进行敏感性分析。它的缺点是把管径作连 续变量来处理，这就存在计算管径与市售规格管径相矛盾的 问题。而且，它需要将所有目标函数和约束条件严格线性化， 是一种脱离实际的过分的简化，不仅其预处理工作量大，精 度也难到保证。 非线性规划（Nonlinear Programming） 为了适应排水管道 系统优化设计中目标函数和约束条件的非线性特征，1972年 Dajani和Gemmll建立了非线性规划（Nonlinear Programming） 模型。该方法基于求导原则，即目标函数为零的点，就是所 求的最优解。它可以处理市售规格管径，但无法证明排水管 道费用函数是一个单峰值函数时，得到的计算结果可能足局 部最优解，而不是全局最优解。
城市雨水收集系统的设计与优化
城市雨水收集系统的设计与优化随着城市化的不断发展，城市面临着越来越多的挑战，其中之一就是如何有效地管理和利用雨水资源。
城市雨水收集系统的设计与优化成为了解决这一问题的重要手段。
本文将探讨城市雨水收集系统的设计原则、技术应用以及优化方法，旨在为城市规划者和环境保护者提供参考。
一、设计原则城市雨水收集系统的设计应遵循以下原则：综合考虑城市规划、环境保护和经济效益；合理利用地形地势和建筑物布局；确保系统的可持续性和可靠性。
首先，综合考虑城市规划、环境保护和经济效益。
城市规划者在设计雨水收集系统时，应综合考虑城市的整体规划和发展需求，确保系统与城市的其他基础设施相协调。
同时，还应考虑环境保护因素，避免对水源和环境造成负面影响。
此外，设计者还应在经济效益上进行合理权衡，确保系统的建设和运维成本可控。
其次，合理利用地形地势和建筑物布局。
城市的地形地势和建筑物布局对雨水收集系统的设计具有重要影响。
设计者应充分利用地势，合理规划雨水收集设施的位置和布局，以确保雨水能够自然流动到集水点。
同时，还应根据建筑物的特点和需求，设计相应的雨水收集设施，如屋顶雨水收集系统和地下蓄水池等。
最后，确保系统的可持续性和可靠性。
城市雨水收集系统的设计应考虑到系统的可持续性和可靠性。
设计者应选择合适的材料和技术，以确保系统的长期运行和维护成本可控。
此外，还应充分考虑系统的安全性和抗灾能力，以应对极端天气情况和自然灾害。
二、技术应用城市雨水收集系统的设计与优化涉及多种技术应用，包括屋顶雨水收集系统、地下蓄水池和雨水花园等。
屋顶雨水收集系统是最常见的雨水收集技术之一。
通过将建筑物的屋顶改造成雨水收集装置，可以将雨水收集起来并储存起来供后续使用。
这种技术简单易行，成本相对较低，适用于各类建筑物。
地下蓄水池是一种将雨水储存于地下的技术。
通过挖掘地下蓄水池，可以将雨水储存起来，以供后续使用。
这种技术适用于地形较为平坦的城市区域，可以有效地利用地下空间，减少对地表的占用。
雨水管网优化设计探讨
２ ０ １ ３年 １ ０月
山 西 建 筑
Ｓ ＨＡＮ ＸＩ ＡＲＣ ＨＩ Ｔ ＥＣ Ｔ ＵＲ Ｅ
Ｖ０ １ ． ３ ９ Ｎｏ． ２ ９
Ｏｃ ｔ ． ２ ０ １ ３
・１ ２ ７・
文章编号 ： １ ０ ０ ９ — ６ ８ ２ ５ （ ２ ０ １ ３ ） ２ ９ — ０ １ ２ ７ — ０ ２
种 因素的影响 ， 对雨水管 网的优化 设计成为一个重要课题 。
边坡 比
断 面 积／ ｍ
０ ． ３ ３ ０ ． ３ ３ Ｏ ． ３ ３ ０ ． ３ ３ ０ ． ３ ３ ０ ． ３ ３ Ｏ ． ３ ３ ０ ． ３ ３
１ ． ３ ３ ３ ． ３ ２ ５ ． ９ ７ ９ ． ２ ８ ｌ ３ ． ２ ５ １ ７． ８ ８ ２ ３ ． １ ７ ２ ８ ． １ ２
雨 水 管 网 优 化 设 计 探 讨
高 嘉 谦
（ 吉 林 市 昌 邑 区环 保 局 ， 吉 林 吉林 １ ３ ２ ０ ０ ０）
摘
要： 依据雨水 系统 的特 点 ， 研究了雨水管 网优化设计 的意义 ， 分析 了影响雨水管网优 化的因素 ， 并在此基础 上对各影 响因素建
立 了 目标 函数进行求解 ， 同时给 出了几点 求解思路 ， 以期设计 出最优的排水系统方案。 关键词 ： 排水 系统 ， 优化方案 ， 模型 ， 求解
从而实 现整个 目前 ， 对 雨水系统优化 的研究 主要集 中在管 道布置 的优化 和 目标就是在若干组解 中寻找到对 优化 目标最 优 的， 设计 的最优化 Ｊ 。 布置一定 的情况下对管径 、 埋深 和污水泵 站 的优 化 。由于优化计
算需要 考虑的参数 非 常多 ， 所以， 直 接联 立方 程求 解几 乎很 难 实
城市排水系统的管网布局与优化设计
城市排水系统的管网布局与优化设计城市排水系统是城市基础设施中重要的组成部分，其管网布局与优化设计对于城市的正常运行和居民的生活质量至关重要。
本文将从城市排水系统的概述、管网布局的原则与方法、优化设计的内容与实施等方面进行论述。
一、城市排水系统的概述城市排水系统是指城市内部的雨水和污水的收集、输送、处理和排放系统。
其主要由雨水管网和污水管网组成。
雨水管网用于收集、输送和排放降雨引起的雨水，污水管网则用于收集和输送生活污水和工业废水。
城市排水系统的可靠性和有效性对于保障城市的正常运行和居民的生活质量具有重要意义。
二、管网布局的原则与方法1. 排水区划原则：根据城市的地形、水文条件和土地利用情况，将城市划分为不同的排水区，每个排水区内设置一个主要的排水节点。
2. 管网层次原则：根据不同管网功能和流量的大小，将管网划分为主干管网、次干管网和支管网，以及雨水管网和污水管网。
3. 基准管径方法：根据设计排水流量和管道材质的要求，采用基准管径方法确定各级管网的初始管径。
4. 排水流向方法：根据地形和排水需求，确定排水的流向，遵循自然流向的原则，尽量减少泵站的使用，提高系统的运行经济性和可靠性。
三、优化设计的内容与实施1. 管网布局优化：通过现场勘测和数据分析，对原有管网进行评估和分析，发现存在的问题和缺陷，并提出合理的管网布局方案，以提高流向的畅通性和排水的效率。
2. 管道材质优化：合理选择管道材质，考虑到寿命、承载能力、维修成本等因素，选用不同材质的管道进行布局，以提高系统的可靠性和减少维修成本。
3. 潮汐管网考虑：对于低洼地区或者经常受潮汐影响的区域，应考虑采用潮汐管网设计，以保证排水系统的正常运行。
4. 智能监控系统应用：结合现代信息技术，引入智能监控系统对城市排水系统进行实时监测和管理，以及故障预警和快速响应，提高系统的运行效率和可靠性。
在实施城市排水系统的管网布局与优化设计时，需要充分考虑城市的发展规划、水资源的合理利用，以及环保要求等因素。
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。
雨排水管网的设计要点及优化方案
雨排水管网的设计要点及优化方案摘要：城市化进程不断的发展背景下，其建设标准大大提高。
其对建筑配套设置配置提出了新的要求。
具体建设项目当中，为确保雨水可迅速排除，不残留，设置完善化、科学化的雨水管网成为其基础保障。
文章针对场地中雨排水设计易出现的设计不合理现象问题，提出管网优化设计的要点及方案。
关键词：雨排水；管网；设计；优化；建设雨排水管网系统属于城市建筑物基础配置，良好的排水管网能够及时确保雨水直接排除，避免雨水积聚导致建筑物受潮，影响建筑物使用寿命，对后期维护维修造成严重威胁，确保居民居住安全。
雨排水管网属于城市排水系统重要组成部分，且管网设计施工需要大量资金投入，只有合理设计雨排水管网，将先进技术融入到系统中，才能够确保城市环境得到大大改善，提高管理效率[1]。
1.雨排水管网设计要点1.1管材选择不同管材性质不同，实际使用效果也不同。
常见的雨排水管道管材分为塑料管、预应力混凝土管、复合管、预应力钢铜混凝土管、承插式积水铸铁管等。
塑料管优势在于密封、防腐蚀、柔韧卫生上，在雨排水管道设计上应用广泛；预应力混凝土在制作中对受拉区加商应压力，形成应力，可避免一些裂缝产生；复合管将塑料瓶和钢管优点结合起来，既具有塑料优点，又克服钢管缺陷。
预应力钢铜混凝土管采用钢丝、钢板、混凝土构成，自身抗拉和抗压性能较好，使用寿命较长；承插式积水铸铁管强度高、承压强、易于施工，但其材质脆弱，负荷量较小[2]。
1.2管渠雨排水管渠设计上要确定城市的实际集水范围及雨排水分区数量，在此基础上分析排水系统管线的合理布置形式，确定管线实际布置形式后再对管网进行优化设计，构建出对应城市的雨水径流模型。
在污水管网设计中，要对管线平面图进行优化，确定管线平面图后优化管线的管径及埋深，优化具体参数。
雨排水官网设计中，需要确保平面布置方案的有效性，优化管道实际埋深及管径。
2.雨排水管网优化设计思路当下相关部门对城市雨排水管道系统优化重视开发一系列水利计算及优化的算法，可以在现代化先进技术的支持下对与排水管道进行优化，以下提出雨排水管网优化思路。
海绵城市中的雨水管网改造与优化策略
海绵城市中的雨水管网改造与优化策略引言：近年来，水资源的严重短缺和城市水logging等灾害频发，使得海绵城市建设成为各地政府的重要发展方向。
而雨水管网作为海绵城市建设中的一个关键要素，在改造与优化中起到了至关重要的作用。
本文将从工程专家的角度出发，探讨海绵城市中的雨水管网改造与优化策略。
一、改造雨水管网的必要性和重要性海绵城市的核心理念是模仿自然系统的益生效应，使城市具备更好的适应性和韧性，雨水管网的改造与优化是实现这一目标的重要环节。
传统的雨水管网通常采用集中式排水方式，导致雨洪无法充分渗透和回收利用，同时管道系统过载导致的排水困难问题也频频出现。
改造与优化雨水管网的必要性主要体现在以下几个方面：1. 提高水资源利用效率：改造后的雨水管网可以分流用于雨水收集、灌溉、冲厕等，提高水资源利用效率。
2. 减轻排水压力：分散式雨水收集和利用可以减轻传统集中式排水系统的负荷，降低城市排水压力，减少水logging等灾害的发生。
3. 保护生态环境：改造后的雨水管网可以将雨水回收利用在绿化、湿地恢复等方面，提高城市生态环境的质量。
4. 提高城市形象和居民生活质量：雨水管网改造与优化可以改善城市的环境质量，提高城市形象，改善居民生活质量。
二、雨水管网改造与优化的策略1. 技术策略在雨水管网的改造与优化中，应采用先进的技术手段，提高管网的适应性和韧性：（1）建立分流制度：通过合理设计和规划雨水收集、储存和利用设施，将不同用途的雨水进行分流和利用，降低排水量。
（2）构筑渗透性硬质地面：在道路和广场等地面铺设透水砖、透水沥青等材料，增加城市的渗透面积，减少雨水径流。
（3）建设雨水花园和湿地：在城市中合理设置雨水花园和湿地，利用雨水进行绿化和生态修复，提高城市生态环境质量。
（4）引入雨水收集和利用技术：采用雨水集中收集和利用系统，将雨水用于灌溉、城市水景和景观照明等方面，提高水资源利用效率。
（5）增加雨水调蓄设施：合理设置雨水调蓄设施，储存并利用雨水，以应对突发降雨事件，减少城市排水压力。
供水排水管网系统优化设计与运行管理研究
供水排水管网系统优化设计与运行管理研究随着城市化进程的不断加快和人口的迅速增长，供水排水管网系统的优化设计与运行管理变得日益重要。
一套高效可靠的供水排水管网系统不仅能够保障人们日常生活用水的需求，还能有效地降低水资源浪费和环境污染。
因此，对供水排水管网系统进行优化设计与运行管理的研究具有重要意义。
一、供水管网系统优化设计供水管网系统的优化设计是指在满足用户需求的前提下，通过合理布置管道、提高输水效率、减少管网的水力损失等手段，提高供水系统的可靠性和经济性。
具体来说，可以从以下几个方面进行优化设计：1. 管道布置设计：根据城市的地形、用水需求以及供水源地的位置等因素，合理配置供水管道的布置，以最大限度地减小管网的长度，减少水力损失，提高供水效率。
2. 管道材料选择：选择合适的管道材料，如钢管、铸铁管、塑料管等，根据各自的特点和使用环境，确保管道的强度、耐久性和耐腐蚀性，减少维修和更换的频率。
3. 泵站布置优化：通过合理配置泵站的位置和容量，将供水管网划分为多个供水区域，降低供水管网系统的运行压力和能耗，提高供水的稳定性和可靠性。
4. 智能监控系统应用：利用先进的供水管网智能监控技术，实时监测、预警和管理供水管网的运行状态，及时发现和解决问题，避免供水中断和事故发生。
二、排水管网系统优化设计排水管网系统的优化设计是指在合理排水的前提下，通过减少污水处理成本、缓解城市排水压力，降低因城市化带来的洪涝灾害风险等手段，提高排水系统的效率和环保性。
以下是一些优化设计的方向：1. 排水管道设计：合理确定管道的直径、坡度、布局和排水能力等参数，增加排水速度，提高排水系统的处理能力和排水效率。
2. 排水泵站布置优化：通过合理配置排水泵站的位置和容量，提高排水系统的抗洪能力和排水效率，避免因排水不畅导致的洪涝灾害。
3. 沉砂池和格栅优化设计：在排水管网中设置沉砂池和格栅，用于去除污水中的悬浮物和固体颗粒，防止管道堵塞和污染。
雨水管网多目标优化设计的探讨
中 图分 类 号 ：Ｕ ９ ．３ Ｔ ９ ２ ０ 文献标识码 ： Ａ
１ 概述
城市排水管 网系统 是市政 建设 中 的重要 基础 设施 。由 于排
ห้องสมุดไป่ตู้
２ 排水 管 网优 化设 计
与传统的基于经验公式 的设计 模式相 比， 合优 化算法 和水 结
排 水管网优化设计 致力 于在 满足排 水管 网设 计标 准 和要 求 门、 格栅 、 调蓄池 、 水 口等各 种排水 设施 ； 以考虑 管线 转弯 和 排 可
以及泥 沙沉 淀对 水力性 能 的影 响 ； 以考 可 的前提 下 ， 寻找整 个管 网工程 建设 投资 最小化 的最 优设 计 方案 ， 检查井处 的水头损 失 ， 以及 上下游之间的相互影响作用 等。 所 以设计 主要关注 的两个 目标 是管 网系统 水力 性能 和工 程建设 虑壅水 和反向流等情形 ， 费用 。根据该 问题诠 释方式的不 同， 优化设 计可 以是一个 单 目标
算各 管段 在设 计条件下的最大管 流作 为最 大设 计流量 ； 后采用 然 ２ 优化设计 是基于系 统的范畴 ， ） 根据整个 管网的综合水力 性 糙率 公 式 ， 曼 宁 （ ｎｉｇ 如 Ｍａｎｎ ）公 式 或 者 柯 尔 布 鲁 克一怀 特 能和经济指标 ， 实施系统整体设计 ， 方案 ， 比选 不需 要像传 统设计 （ ｏ ｂ ｏ— ｈ ｅ公式 ， Ｃｌ ｒ ｋＷ ｉ ） ｅｏ ｔ 计算在保证达到 设计排水 能力 的情况下 ， 方法 ， 从上 游 向下游 ， 由排 水 支路 到 干管 ， 次 逐 根设 计 排 水 管 依
一
个单 目标优化 问题。
６ 管 网模型通 常都有 与 Ａ ｔ Ａ ） ｕｏ Ｄ环境 、 据库 和地理信息 系 Ｃ 数
城市排水管网的设计和优化
城市排水管网的设计和优化城市排水管网是城市基础设施的重要组成部分，对城市的正常运行和居民的生活环境有着重要的影响。
设计和优化城市排水管网需要综合考虑城市规划、水资源、地质环境、污染控制等多个因素，以实现排水系统的高效运行和环境保护。
一、城市排水管网设计1.雨水排水系统：城市排水系统必须能够有效排水，避免因雨水积聚而导致内涝。
设计时需要根据城市地形、坡度等因素确定雨水排水的路径和管道规格，合理设置雨水收集设施，如雨水篦子、雨水花洒等，确保雨水能够迅速排放。
2.污水排放系统：污水排放系统要能够及时、安全地将居民污水和工业废水排放至处理厂进行处理。
设计时需要确定污水收集点、管道规格和压力等级，并合理设置泵站、沉淀池等设施，以确保污水能够稳定地流向处理厂。
3.排水管道材料选择：排水管道的材料选择直接影响到系统的使用寿命和维护成本。
常见的排水管道材料有砼管、钢管、铸铁管、塑料管等，设计时需要根据排水水质、压力等级和预计使用年限等因素选择合适的管材。
4.排水泵站设计：排水泵站是城市排水系统的重要组成部分，用于提升排水水流和克服管道摩擦阻力。
设计时需要考虑泵站容量、功率、启停方式等因素，并设置自动控制系统，以确保泵站的高效运行。
二、城市排水管网优化1.分担排水系统负荷：城市化进程中，城市的人口和建筑面积不断增加，排水系统承担的负荷也日益增加。
为了分担排水系统的负荷，可以采取分流排水的方法，将雨水和污水分别排放。
同时，可以引入雨水花园、绿化带等雨水渗透设施，减少雨水入地排放量。
2.增加设备的自动化程度：通过使用自动化控制系统，可以实现排水泵站的自动启停、水位监测和泵站之间的协调运行。
这样可以减少人工干预和运行成本，并提高排水系统的效率。
3.优化管道布局和规划：通过合理规划管道布局，将管道的路径和管道规格进行优化，可以减少管道长度和弯头，减小水流阻力，提高排水效率。
此外，还可以通过模拟和优化排水系统的水力特性，以确定最佳的管道规划。
城市雨水管理系统的优化策略
城市雨水管理系统的优化策略随着城市化进程的加速，城市面临着越来越多的雨水管理挑战。
传统的雨水排放方式往往无法有效应对暴雨等极端天气，导致城市内涝、水资源浪费以及生态环境破坏等问题。
因此，优化城市雨水管理系统至关重要。
一、城市雨水管理系统的现状及问题目前，许多城市的雨水管理系统仍主要依赖于管道排水，这种方式存在诸多局限性。
首先，排水管道的容量有限，在强降雨时容易超出负荷，造成内涝。
其次，雨水未经处理直接排放，不仅浪费了水资源，还可能携带污染物进入河流和湖泊，对水生态环境造成破坏。
另外，城市建设过程中大量的硬化地面，如混凝土和沥青路面，减少了雨水的自然渗透和储存能力。
这使得雨水迅速汇集，增加了排水系统的压力。
同时，城市规划缺乏对雨水管理的整体考虑，不同区域之间的雨水系统缺乏有效的衔接和协调。
二、优化城市雨水管理系统的原则1、可持续性原则优化雨水管理系统应遵循可持续发展的理念，注重资源的合理利用和生态环境的保护。
实现雨水的收集、利用和排放的平衡，减少对自然生态系统的干扰。
2、综合性原则综合考虑雨水的产生、传输、储存和利用等多个环节，采用多种措施相结合的方式，形成一个完整的雨水管理体系。
3、因地制宜原则根据城市的地理、气候、水文等特点，制定适合本地的雨水管理策略，充分利用当地的自然条件和资源。
三、优化城市雨水管理系统的具体策略1、绿色基础设施建设推广绿色屋顶、雨水花园、下凹式绿地等绿色基础设施。
绿色屋顶可以吸收部分雨水，减少雨水径流；雨水花园和下凹式绿地能够储存雨水，并通过植物和土壤的过滤作用净化水质。
例如，在城市公园和公共绿地中设置雨水花园，不仅可以增加景观效果，还能有效储存雨水。
在居民小区和商业区，可以建设绿色屋顶，减少建筑物的雨水排放。
2、加强雨水的渗透和回补增加城市地面的透水铺装，如透水砖、透水混凝土等，提高雨水的自然渗透能力。
同时，建设雨水回补地下水工程，将收集的雨水通过一定的方式回灌到地下，补充地下水资源。
暴雨来袭,如何对城市雨水排水系统的优化设计？
暴雨来袭，如何对城市雨水排水系统的优化设计？20XX年5月以来，广州连续暴雨带来的灾害让人历历在目,更给工业生产和人们生活带来了严重的影响和巨大的经济损失。
城市雨水管网系统的任务是及时可靠地汇集排除暴雨形成的地面径流,防止城市居住区与工业区受淹,保障城市人民的生命财产和生产、生活的正常运行。
为了保证任务的顺利实现,必须对城市雨水排水系统进行优化设计。
1.集流时间、降雨历时的确定通常设计中，集流时间一般由雨水从汇水面积上最远点的房屋屋面流到最近雨水口的集流时间和管道中的流行时间组成。
多数设计中采用的集水距离不超过150m，t1取值为10～15min，而市政雨水管网系统往往以此为基础进行计算，并不合理。
原因如下：①道路雨水起点，并不是计算雨水系统的集流起点，真正的集流起点应是厂、矿、企业、居住区内雨水系统的起点，因此集流时间t1需考虑雨水在厂、矿、企业、居住区内雨水系统的集流时间及管道内的流行时间。
②市政雨水系统设计时，所用暴雨强度公式是以极限强度法计算的雨水最大流量的基本原理为基础。
免费论文网。
但由于该原理是以假设暴雨强度和面积增长速度均为常数为前提，没有考虑实际的暴雨雨型与径流面积随暴雨历时增长的水文形态对计算流量的影响。
对此分析如下：t2=∑L/60V (1)式中L——各管段的长度；V——各管段满流时的水流速度。
免费论文网。
考虑到由于管道的调蓄作用，引入折减系数m。
由此得出暴雨公式中降雨历时的计算公式：t=τ=t1+m×t2但在中小城市，因为整个城区汇水面积较小，对于局部的雨水系统而言，它的汇水面积就更小，可以认为在汇水面积内雨型是相同的；而在特大、大型城市中，雨水系统的汇水面积较大，雨型在汇水面积内会有所差异，计算的雨量结果与实际偏离相对较大。
实践表明：当设计区域的地表渗水性较好、集流时间较长，产生区域最大径流的造峰历时tmax，往往会小于区域的集流时间。
t。
取m=2算出的时间已经不是真实的集流时间，即不是全面积径流所产生最大流量，而是部分面积径流所产生最大流量。
城市雨水管理系统设计与优化
城市雨水管理系统设计与优化随着城市化进程的加速，城市面临着越来越多的雨水管理问题。
传统的雨水排放方式往往导致城市内涝、水资源浪费以及生态环境破坏等一系列问题。
因此，设计和优化城市雨水管理系统成为了现代城市发展的重要任务。
城市雨水管理系统的设计首先需要考虑的是当地的气候条件。
不同地区的降雨量、降雨强度以及降雨频率存在显著差异。
例如，在多雨的南方城市，系统需要具备更强的排水能力；而在干旱少雨的北方城市，雨水的收集和利用则更为重要。
通过对历史气象数据的分析，可以为系统设计提供基础的参数依据。
地形地貌也是设计中不可忽视的因素。
城市中的高低起伏、坡度变化会影响雨水的流动方向和速度。
在地势较低的区域，容易形成积水，需要设置更多的排水设施；而在山坡地带，要预防雨水冲刷带来的水土流失和地质灾害。
同时，城市的土地利用类型也会对雨水管理产生影响。
商业区、住宅区、工业区等不同功能区域的雨水产生量和水质特征各不相同。
商业区通常有大面积的硬质地面，雨水径流速度快、流量大；住宅区的绿化面积相对较多，雨水可以得到一定的渗透和净化；工业区可能存在污染物质，需要特别的处理措施。
在雨水管理系统的设计中，设施的选择至关重要。
常见的雨水管理设施包括雨水管渠、雨水花园、绿色屋顶、下凹式绿地等。
雨水管渠是传统的排水设施，负责将雨水快速输送到河流或污水处理厂。
然而，单纯依靠管渠排水往往无法应对暴雨等极端天气。
雨水花园是一种自然式的雨水处理设施，通过植物和土壤的过滤、吸附作用，净化雨水并减少径流量。
绿色屋顶可以在降雨时吸收部分雨水，降低屋顶的径流系数，同时还能起到隔热降温的效果。
下凹式绿地则能够暂时储存雨水，增加雨水的渗透时间和渗透量。
优化城市雨水管理系统需要从多个方面入手。
首先是提高系统的智能化水平。
通过安装传感器和监测设备，实时获取降雨量、水位、水质等信息，并利用物联网技术将这些数据传输到控制中心。
控制中心根据数据分析结果，及时调整排水设施的运行状态，实现精准调控。
城市雨水管理系统的设计与优化
城市雨水管理系统的设计与优化摘要：城市雨水管理系统是一个重要的基础设施，旨在处理和管理城市中的雨水排放。
它的设计和优化对于保护环境、减少洪涝灾害、提高城市可持续发展能力至关重要。
本文将探讨城市雨水管理系统的设计原则和优化方案。
引言：随着全球城市化的快速发展和气候变化的不断加剧，城市洪涝灾害频发。
传统的雨水管理方法已经无法满足城市需求，因此需要设计和优化城市雨水管理系统。
这不仅能解决城市雨水排放的问题，还能提高城市的环境质量和生活质量。
一、城市雨水管理系统设计原则1. 可持续性：设计雨水管理系统时，应考虑其长期影响和环境可持续性。
系统应该能够适应不同规模的降雨和城市发展的未来需求。
2. 综合性：雨水管理系统应该考虑到不同的城市功能，如道路、建筑、公园等。
同时，系统应该能够与已有的基础设施集成，最大限度地减少成本和资源浪费。
3. 弹性和适应性：设计中应考虑到不同降雨事件的强度和频率变化。
系统应该能够适应未来的气候变化，防止洪水的发生，并在干旱时提供雨水的收集和储存。
4. 自然化：设计中应该利用自然过程，例如利用植被和土壤来处理和净化雨水。
这样不仅能减少对外部环境的影响，还能提供美化城市的效果。
二、城市雨水管理系统优化方案1. 绿色基础设施：通过建设绿色屋顶和湿地等绿色基础设施，可以有效减少城市雨水的排放量。
绿色屋顶能够吸收和滞留雨水，并提供降低浓度的排放。
湿地能够自然浸润和过滤雨水，提供优质的水资源。
2. 蓄水系统：建设地下蓄水系统是优化城市雨水管理的重要手段。
通过地下贮水汇集、存储和再利用雨水，可以有效减少排放和滞洪。
同时，这也能够解决城市干旱期间的水资源短缺问题。
3. 智能监控系统：利用现代技术和人工智能，建立智能监控系统来监测和预测降雨情况。
通过实时监测天气和降雨数据，系统可以提前预警并采取应对措施，以减少洪水和损害的发生。
4. 教育和宣传：在城市雨水管理系统的设计中，应加强对公众的教育和宣传。
基于SWMM的城市雨水管网优化设计
SWMM 模型自开发以来经历多个版本的优化更新，本文采
用 2016 年 9 月发布的 SWMM5.1.011。
2.2 研究区域概化
在满足真实管网水力状况和模拟计算精度要求下，选 取每段管网关键性节点，略去不必要的地块内支状管网，保 留主要的排水管线，提出以下两种假设：（1）降雨在整个 区域上是均匀的，子汇水区域内降雨强度相等。（2）子汇 水区域内雨水就近汇入管网节点。
拟建武汉航空企业总部区域地处江汉平原东部，沿线
场地地势起伏较大，自然地面标高一般在 21.30~34.80m 之
Байду номын сангаас
间。区域拟建设内容涵盖市政道路、桥梁、给排水、照明等。
本次研究范围为武汉航空企业总部区域配套工程（四期）景
星路至景云路，庆云西路至任凯湖路围成的地块（以下简称
临空投），见图 1。
1.2 雨水管网初步设计
采用武汉市暴雨强度公式：
q
=
885 1 + 1. 58 l g (P + ( ) t + 6. 37 0. 604
0. 66) （1）
式中：q—设计暴雨强度（L/s·ha）；P—设计暴雨重
现期（年）；t—降雨历时（min）；F—汇水面积（ha）。
关键词：SWMM；排水管网设计计算；降雨径流模拟；排水管网优化 中图分类号：TU992 文献标识码：A 文章编号：1671-0711（2019）02（下）-00130-03
根据设计地区的暴雨强度公式与管网恒定流理论进行
排水管网设计计算已经采用多年，而恒定均匀流理论公式假
定整个汇水面积上降雨均匀分布，忽略了降雨的时空分布特
模拟结果表明，依据初步设计建立的管网模型，总体 上基本满足 3 年重现期降雨要求，重现期为 5 年时积水点 增多。在实际情况下，如果节点溢流时间达到 1h 以上，很 有可能在雨水口附近道路处产生路面积水，造成城市内涝。 因此在 2~5 年重现期暴雨强度下，本研究区域无内涝发生。 节点有积水产生说明管道超负荷运行，排水能力达不到规 范设计文件要求的临界满流状态。在该设计条件下，节点 积水时间较小，通过局部管线优化，可达到 P=5 年的设计 降雨负荷。 4 管线优化方案 4.1 调整管道坡度
城市排水管网的优化设计与改进
城市排水管网的优化设计与改进随着城市化进程的加速，城市人口不断增加，城市面积不断扩大，城市排水问题日益凸显。
城市排水管网的优化设计与改进变得尤为重要。
本文将围绕城市排水管网的功能、问题及优化措施展开论述。
首先，城市排水管网的功能包括雨水排放、污水排放和防止城市内涝等。
排水管网的设计应满足以下几个方面的要求。
一是排水管网应具备良好的排泄能力。
城市雨水排放量大，污水排放量也呈上升趋势，因此，排水管网应设计为具备较大的排放能力，确保城市在短时间内快速排水。
二是排水管网应具备良好的防水能力。
排水管网应能够排除城市内累积的雨水，避免造成内涝，保护城市建筑和设施的安全。
三是排水管网应配备合适的污水处理设施。
城市污水排放量大，排放出去的污水应经过相应的处理，保证环境的清洁和人民的身体健康。
然而，在现实中，城市排水管网存在一系列问题和挑战。
首先是管网老化和损坏。
大量城市排水管网建设于上个世纪，随着时间的推移，管网老化、管道破损、漏水等现象十分普遍。
这导致了排水能力下降和环境卫生问题。
其次是排水能力不足。
由于城市扩大，原有的排水系统无法满足日益增加的排水需求，导致雨水积累、内涝等问题，影响城市的正常运行。
再次是污水处理不完善。
大部分城市在建设初期并没有充分考虑到污水处理设施的建设，导致大量污水直接排入水体，严重污染了环境，损害了生态系统的健康。
为了优化城市排水管网，需要采取一系列改进措施。
首先，应加大对排水管网的维护力度。
通过定期检测、维修和更换老化管道，保持排水管网的正常运行。
采用先进技术，修复管道的漏损和破损问题，提高排水能力。
其次，应进行管网扩容。
根据城市发展的需求，对排水管网进行适当的扩容工作，以满足城市日益增长的排水需求。
同时，应加强污水处理设施的建设。
增加污水处理设施的数量，提高处理能力，减少污水对环境的影响。
引进先进的污水处理技术，提高处理效率和质量。
此外，可以考虑采用新技术来优化排水管网。
例如，利用智能监控系统对管网运行进行实时监测和数据分析，及时发现问题并采取相应措施。
市政雨水排水系统的优化设计
市政雨水排水系统的优化设计摘要：现代城市的市政道路工程建设数量正在快速增长，以此才能满足社会人群的出行需求，但是在众多市政道路的前提下，就需要相应规模的雨水排水系统来维持道路运行的通畅。
雨水对于市政道路而言就有严重的不利影响，如不能通过排水系统进行技术的处理，就会导致道路在长时间受到雨水的侵蚀下降低寿命。
基于此，文章主要分析了市政雨水排水系统的优化设计措施。
关键词：市政；雨水排水系统；优化设计近年来城市内涝频频发生，城市内涝对交通安全、城市卫生、城市生态系统造成极大的影响和破坏，同时会造成严重的经济损失。
而城市内涝形成的最主要原因之一即城市排水系统的不合理。
市政排水系统的整体设计质量，直接影响了人们生活质量。
因此，在排水系统的设计过程中，设计人员需要使用科学方法优化设计，降低不合理设计带来的风险几率。
1市政雨水排水系统的改进需求1.1路基排水需求市政道路的运行质量，以路面性能为集中体现。
车辆行驶的平稳性与顺畅性，取决于路面整体施工效果。
路基作为路面的基础结构，需要控制含水比例，以干燥坚固的状态给予路面支撑，使路面能够承载车辆重量，减少路面形变问题，保持市政道路结构的稳定性。
路基保护工作，是维护市政道路性能的关键措施。
地下水的冲击，成为降低路基强度的主要因素，引起路基结构发生变化，形成路基病害等问题。
因此，在公路修建期间，加强路基排水设计，维护市政道路性能，较为关键。
1.2路面排水需求路面形成的积水，如果积存时间较长，未给予有效排水处理，将会渗入路面缝隙、松散土层结构中，对道路结构形成影响，同时会对交通安全产生极大的影响。
因此，相关单位有必要采取积极措施，有效排除路面积水。
在路面排水时，可采取中心向两侧的排水方式，减少积水滞留，维护路面材料的整体性能。
在层间连接位置，如果长时间处于水浸泡状态，在车辆持续通行的荷载作用下，积存的自由水，会转化成动水压力，冲击路基结构，引起沥青剥落，形成路面裂缝、结构松散等问题。
雨季施工方案雨水排水系统优化设计
雨季施工方案雨水排水系统优化设计雨季施工方案：雨水排水系统优化设计一、背景介绍雨季是城市建设和维护工程中需重点考虑的时期之一，由于雨水的大量涌入，排水系统的设计和施工显得尤为重要。
本文将介绍一种优化设计的雨水排水系统方案，旨在在雨季施工期间保证排水效果的同时最大限度地减少对城市环境和居民生活的影响。
二、雨季施工方案的优化设计在雨季施工中，雨水排水系统必须能够迅速而有效地排除雨水，以确保施工区域的工程质量和施工进度。
以下是雨季施工方案的优化设计要点：1. 设计合理的雨水排水管网优化的排水管网设计是雨季施工的关键。
该设计应根据施工区域的地形、土壤条件和预测降雨量等因素进行，以确保排水系统能够在短时间内排除大量的雨水。
合理配置雨水涵洞和雨水口，确保其数量和分布均匀，以避免积水和阻塞。
2. 采用可移动式雨水处理设备在雨季施工中，可移动式雨水处理设备是一项有效的选择。
这些设备具有重量轻、体积小、灵活可移动等特点，可以根据施工进度和实际需要进行调整。
通过合理配置这些设备，可以有效地处理雨水，并减少排水系统的压力。
3. 加强洪水防范和保护措施雨季施工期间，洪水的风险也随之增加。
因此，必须加强洪水防范和保护措施，以减少洪水对施工区域的影响。
包括但不限于设置临时拦水墙、加强施工区域的排水能力，确保排水系统在洪水来临时能够正常工作。
4. 定期维护排水设施为了确保雨水排水系统的正常运行，定期维护排水设施至关重要。
施工单位应建立健全的巡查和维护制度，及时清理雨水口和涵洞，修复破损的排水管道，以确保排水设施的畅通和功能正常。
5. 提高施工工人的安全意识在雨季施工中，施工工人的安全意识尤为重要。
施工单位应加强对施工工人的安全教育培训，确保他们了解并遵守相关的安全规范和操作规程。
同时，应配备必要的安全装备，如防滑鞋、雨衣等，以减少意外事故的发生。
三、结论通过优化设计的雨水排水系统方案，可以在雨季施工期间提高施工效率，保证工程的正常推进。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
浅析雨水管网系统的优化设计
摘要：随着计算机技术的发展，计算机己渗透到人们生活和工作的各个方面。
通过编制程序和软件来对大型工程建设进行设计和优化，已经得到广泛的应用并被人们所认可。
关键词：雨水管网；管网设计；水力计算
目前，随着城市规模的不断扩大，很大一部分城市雨水管网系统设计规模己不能满足排水要求，导致城市雨水排泄不畅和涝渍灾害的发生，造成了严重的经济损失。
而另一方面，因缺乏对城市雨水收集及综合利用系统的研究，缺乏系统的规划设计和工程设施，使雨季径流白白流走，而到了旱季却缺水严重，这使得许多城市不仅面临着排水的艰巨任务，同时又不得不想方设法解决水资源短缺的问题。
为此，城市雨水资源化作为防洪和缓解水资源危机的一种措施被提了出来。
所谓城市雨水资源化就是通过规划和设计，采取相应的工程措施，将汛期雨水蓄积起来并作为一种可用水源的过程。
它不仅可以增加城市水源，在一定程度上缓解水资源的供需矛盾，同时还可以有效地减小城市径流量，延滞汇流时间，减轻城市排水设施的压力，减少雨水管网投资。
1 雨水管网系统优化设计的必要性
雨水管网系统是给水排水工程的一个重要组成部分，由于雨水管网的管径埋深相对于污水系统都比较大，在整个排水系统投资中占有的比例也很大。
同时雨水管网系统又是现代化城市重要的基础设施，是城市防洪的骨干工程。
城市排水管网规划优化问题研究的
主要就是通过优化计算方法寻找最优的用于排水管网新建或改造的建设投资方案，即研究如何能用最少的资金投入达到使整个排水管网系统中某种指标最优的目的，这些指标可以是使整个排水管网的工程建设投资最小，也可以是使整个排水管网所能服务的区域最大等，从而为市政建设决策部门和有关人员提供科学、合理、有效的方案和数据，使政府的有限资金投入能取得最佳的投资收益。
传统的雨水管网设计计算的工作量很大，大多数计算采用反复查阅图和表的方法进行，即使最有经验的工程设计人员也不可能对每个方案进行定量比较，因此很难得到最优设计方案。
虽然系统分析方法、最优化理论以及计算机技术的发展应用为雨水管网优化设计向着智能化方向发展提供了必要的理论基础和实现手段，但国内外学者大都把注意力集中在高效算法或精确建模上。
2 雨水管网及其描述方法
与污水管网不同，雨水管道的平面布置应尽量利用地形坡度以最短的距离靠重力流就近排入水体，其管线相对分散。
为方便雨水管网的设计计算，可将水体视为一个大的雨水收集节点(虚节点)，从而将雨水管网抽象为树状的网络结构，如图1所示。
在排水管网的设计过程中，各管段和节点之间是一个相互联系和制约的整体，其设计中涉及的大量基础数据都是按管网图的拓扑关系来组织和存取的。
为自动获得和存储整个管网图的基本信息，笔者利用数组记录关联管段及其相关参数的方法来解决。
对于抽象
的雨水管网，从任意管段i开始遍历管段集合，通过管段两端节点查找当前管段i的上游支管段和下游管段，分别用数组ns(i，k(i))和xs(i)记录其支管段和下游管段的编号，并分别用数组k(i)和kk(i)记录其支管段数和下游管段数，最后找出所有管段的关联管段及其编号，从而建立反映雨水管网中管段与管段、管段与节点之间的逻辑关系。
3 管网流量及水力计算
管网图的方向性表现在雨水是从始节点开始，逐级往下游管段和节点流动，直至根节点，整个管网的计算顺序也是从上游往下游逐步推进的过程。
这需要对各管段的层次关系进行排序，并用顺序数组nk(k)记录管段编号，具体步骤如下:
(l)从任意管段i开始，寻找起始管段，即将当前管段i的任意一支管段ns(i，k(i))置为当前管段，直到当前管段i的支管段数k(i)为0;
(2)用nk(k)记录当前管段编号，并从当前管段i开始，寻找下游管段xs(i)，并将其置为当前管段;
(3)判断当前管段i的支管段是否已记录，若已记录，转(2)寻找下游管段;若未记录，则将未记录的支管段ns(i，k(i))置为当前管段，然后转(l)寻找起始管段。
管网系统的逻辑关系及其计算顺序确立后，其相关计算数据可通过数组索引来随机存取，整个雨水管网的流量及水力计算可以一次完成。
按顺序数组nk(k)记录的管段编号i开始，程序自动寻找
管段i的上游支管汇水面积f(ns(i，k(i)))、支管内雨水累积流行时间艺处(ns(i，k(i)))及支管终端的管内底标高gz(ns(i，k(i)))等水力参数，并结合当前管段i的本段汇水面积f0(i)及起端管内底控制标高gq0(i)等比较确定当前管段i的雨水集水时间tc(i)、雨水设计暴雨强度q(i)及管段起端初始管内底标高gq(i)等，从而确定当前管段i的雨水设计流量q(i)及其相关水力参数。
在水力参数的优选过程中，着重考虑将设计坡度作为一个约束条件，控制管网末端埋深并引人管段平均坡度iav的概念，并通过增大管径让管段的设计坡度小于该平均坡度iav的某一变化值。
为避免在地形较陡地区仍然采用较小的设计坡度而增加造价，程序引入管网计算的最小控制坡度imin，该坡度可人工设定或系统按当前管道i的终端保证最小覆土厚度的要求来设定。
此外，可根据工程情况拟订不同管网末端控制标高hk0值，并求出不同的hk0下的管网系统的管径、坡度、埋深及总造价的优化组合，最后选出最优者为设计方案。
4 算例
根据上述算法，用vb语言编写雨水管网优化计算程序，并用于图1所示某城市区域雨水管网的设计。
结果表明，程序使用非常方便，各管段输人顺序可以任意，也可在数据输人过程中添加或删除支管段;程序还可自动对节点处各管段的管径衔接、流速、标高等水力参数进行处理，可一次计算完整个雨水管网(包括分散排放的雨水系统)，并使雨水管网的设计更趋合理和优化，计算结果见表1。
5 结论
管网研究涉及的领域很广，研究方法也很多。
近年来，国内科研人员在雨水管网优化设计方面进行了大量的研究工作，得出了不少关于雨水管网优化设计的方法。
(l)通过管网遍历找出各管段之间的相互联系，并利用数组记录各管段的编号及其相关信息，是利用计算机完成管网基础信息的自动提取和整个管网优化设计的一种有效方法，其设计思路可推广到污水、合流制及其他管道系统。
以管段节点为研究对象，根据各关联管段及其节点的参数比较确定下游管段的初始控制参数，克服了单条管段计算和节点处人工调整，以及多次重复计算等繁琐和困难，避免了管网系统中难以确定控制点的缺点。
参考文献
【1】胡晓龙,陈森发,黄怀友.自寻优技术在雨水管网系统设计中的应用田.中国给水排水,2003·
【2】李阳.城市雨水管网系统优化设计研究.合肥工业大学学报.2010
注：文章内所有公式及图表请以pdf形式查看。