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市政排水管网系统优化设计有关问题探讨

发表时间：2020/6/19 来源：《基层建设》2020年第6期作者：王涛

[导读] 摘要：随着我国社会经济的不断发展，城市基础设施建设快速发展，人们对城市排水管网系统设计也就提出了更高的要求。

        合肥市排水管理办公室 230001
        摘要：随着我国社会经济的不断发展，城市基础设施建设快速发展，人们对城市排水管网系统设计也就提出了更高的要求。在市政工程排水设计过程中，排水管网的优化设计乃是其工作中较为重要的一项内容，其设计质量的高低将直接影响到城市的排水防涝安全和水环境质量，所以需要给予高度重视。在实际开展排水管网系统设计工作的时候，需要根据城市的发展需要以及工程的建设需求运用合理的排水机制，同时也要加大新型管材的使用率，这样才能将排水管网的设计优化落实到实处，进而有效的发挥出市政排水管网的实际功能。基于此，本文将对市政排水管网系统优化设计有关问题进行深入的探讨，希望可以为相关从业人员提供一定的参考与借鉴。
        关键词：市政工程；排水管网；优化设计
        近些年来，城市化进程的不断加快，促使市政工程项目的建设变得越来越多，这对于推动城市经济增长、提升人们生活质量有着积极的促进作用。而在对生态环境要求越来越高的时代背景下，注重市政工程中的环境治理工作也显得非常重要了。在市政工程建设中，排水管道乃是其建设中较为重要的组成部分，良好的市政排水管道建设将可以提升城市排水防涝及污水处理能力，进而为城市生态环境保护工作的顺利开展提供有力帮助。但就目前的实际情况而言，市政排水管网的设计中还是存在着一些问题，为此就需要采取适当的措施去优化其设计，进而保证城市排水系统的使用功能得到顺利发挥。
        1、优化实施市政排水管网设计以及分区的重要性
        排水管网规划的制定应符合城镇总体规划和区域规划，它与城镇其他单项工程建设要密切配合，如城镇功能分区布局、建筑界限、道路规划、地下其他设施规划等，要从全局观点出发合理解决，使其构成有机整体。排水管网建设有其自身的特点，因为它建设完成后使用期限有时长达四五十年以上，因此其规划设计工作又不能完全拘泥于总体规划，如果严格以总体规划的年限、服务范围、人口密度及污水量标准为依据，有时很难顺应城镇发展的需要。
        市政排水管网是我国城市基础设施建设过程中一个关键性的构成部分，并且在整个排水系统投资中，市政排水管网占有非常重要的地位。因此优化实施市政排水管网设计以及分区是十分重要的。近几年来，随着我国市场经济的不断发展，城市开始大量建设改造城市道路，从而使得排水管网获得了较大的应用。市政排水管网系统建设是现代化城市基础性设施，并且也是城市排水及水污染防治工程中非常重要的建设内容。
        2、市政排水管网优化设计的主要内容
        2.1 雨水管优化设计
        雨水管的优化设计应注意几点内容：
        （1）明确雨水实际汇水范围以及最佳的排水分区，实现排水分区、行涝通道有机结合；
        （2）保证排水系统管线的布置形式是最符合相关规范标准要求的；
        （3）始终坚持将管线布置形式作为优化管系设计的主要基础；
        （4）雨水径流模型构建过程中保证其科学性、合理性与可靠性。
        综合考虑以上几点内容，才能促使雨水管优化设计工作可以顺利的开展起来，从而为市政雨水管网优化设计的进一步完善带来积极的推动力。
        2.2 污水管优化设计
        污水管网的优化设计过程中应注重以下几个方面的内容：
        （1）做好选择管线的平面布置优化工作，合理选择单排布置、双排布置形式；
        （2）在保证管线平面布置科学合理的情况下，对设计管径以及埋深等管段的相关参数进行良好的优化；
        （3）管道重力流形式、通过泵站提升压力流形式有机结合；
        （4）结合地块开发规划及用户污水排放情况，合理设置预留管，供用户接管，确保雨污分流彻底。

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        通过上述内容的介绍我们可以知道，市政污水管的优化设计中最需要先解决的问题就是布置方案的合理制定，只有拥有健全的布置方案作为设计依据，才能保证排水管道埋深以及管径优化设计的效果，所以加强的对市政污水管的平面布置方案研究力度是很有现实意义的。
        3、市政排水管网分区的探讨
        只有充分考虑好建设费用、运行管理费用等，才能促使排水管网分区优化变得合理、可行。建设费用就是指排水管网建设中所有费用，该费用的高低主要取决于长度、管径、埋深以及管材等相关因素。排水管网的运行管理费用包含泵站的运行费用，该费用主要是由水泵流量、扬程和额定功率等来确定的。
        4、以平面布置为基础实施市政排水管道优化设计
        一般情况下，市政排水管道所实施的优化设计主要是指以某一个设计管段为例，并且在确定好相对应的设计流量之后，结合设计规范中所要求的坡度以及管径的各种组合来使得建设费用以及管材费用之间能够实现平衡。在实施市政排水管道系统优化设计的过程中，要以平面布置为基础，通过采用以下几种方法，促使市政排水管道得以优化，最终确保排水管道管理工作的顺利开展。
        4.1 两相优化法
        两相优化法主要是指要以满足排水管道流速约束条件为基础，选择出最经济的合理流速。如果流速在不断的增加，那么此时坡度也会随之增加。在此之后，在进行最优充满度以及合理选取管径的时候，要充分结合相关的确定流速以及设计流量来进行，从而能够获得最优的坡度，也就是所说的较小的坡度情况。
        4.2 非线性规划法与线性规划法
        非线性规划法主要考虑到充分适应计算模型中所涉及的目标函数以及变量中所具备的非线性的特征，从而能够实现对管径与埋深的优化选择。然而，从某种意义上来讲，非线性规划法会限制目标函数以及约束条件的具体形式。线性规划法主要采用一级泰勒公式展开式来代替线性规划的解。然而这一方法的缺点在于将管径作为连续变量来处理。当管径与市场成品管径中存在不一致的情况，会加大前期准备工作量。从某种程度上来讲，整数规划法能够解决线性规划法中的缺点。
        4.3动态规划法
        目前，在我国动态规划法是比较常见的一种方法，该方法所依据的思想就是市政排水管网设计中主要包含了多个阶段的过程，并且要针对整个设计过程来对阶段进行划分，从而能够使得管道优化设计工作的顺利开展。在该方法中，主要是将管道节点埋深来作为状态变量，并且通过坡度决策来进行全方位的搜索，这样做的优点在于直接采用标准管径，并且有效控制计算深度。
        结语：
        综上所述，城市市政工程的建设对于推动城市排水安全、水环境改善起着非常重要的作用，因而需要给予其排水管网系统设计工作高度的重视。市政排水管网系统的设计质量是与排水管道的使用效果有着直接关联的，所以就需要在明确工程需求的前提下，利用合理的设计方法将排水管网系统设计方案进行不断的优化和完善，这样才能有效的建成出符合需要的排水系统。除此之外，通过提升自身的专业能力与综合素养，加强排水管网系统设计优化中的管理力度，从而保证排水管网的优化设计能够落实到实处，为城市市政工程的进一步发展提供良好推动力。
        参考文献：
        [1]优化市政排水管网布局与设计的建议[J]. 蒋志琳. 中华建设. 2012(09)
        [2]分析市政排水管网科学性优化设计要点[J]. 吴莹莹. 江西建材. 2016(14)
        [3]市政排水管网的设计及优化[J]. 贺翠萍. 中华建设. 2014(02)
        [4]分析市政排水工程施工技术的难点及对策[J]. 厉建. 地产. 2019(19)
        [5]市政排水工程施工技术的难点和应对措施研究[J]. 高书娜. 城市建设理论研究(电子版). 2019(11)