污水管網(wǎng)優(yōu)化設計研究

污水管網(wǎng)優(yōu)化設計研究吳杰成都市雙流縣水務(wù)局四川 成都610200摘要:污水管網(wǎng)系統是居民的生命線(xiàn)工程，它是保證該地區其他工程設施能夠正常使用的重要設施之一。本文分析了污水管網(wǎng)優(yōu)化設計的重要意義，重點(diǎn)研究了污水管網(wǎng)優(yōu)化設計的主要內容和步驟,希望可以提高和改善我國污水管網(wǎng)的優(yōu)化設計水平。關(guān)鍵詞:污水管網(wǎng);優(yōu)化設計Abstract: the sewage pipe network system is the lifeline of residents, it is to ensure that thearea of other engineering facilities can be normal use one of the important facilities. This paperanalyzes the significance of the sewage pipe network optimization design, mainly studies themain content and steps of the sewage pipe network optimization design, the hope can enhanceand improve the sewage pipe network optimization design level in our country.Key words: sewage pipe network; The optimization design中圖分類(lèi)號: U664. 9+2文獻標識碼: A文章編號: 2095-2104 (2013)1.污水管網(wǎng)優(yōu)化設計的意義對于傳統的污水管網(wǎng)優(yōu)化設計而言，首先，在設計人員掌握了系統、全面、完整的設計基礎資料的前提下，遵照系統布置和管道定線(xiàn)的原則，憑借設計人員長(cháng)期積累的設計經(jīng)驗,參照工程實(shí)際確定一種比較合理的管網(wǎng)系統布置圖;其次，根據工程實(shí)際選擇合適的方法,計算污水管道各管段的設計流量和水對管壁的壓力，并求出各管段的坡度和管徑;最后，組織多位專(zhuān)家及設計人員，根據他們的工作經(jīng)驗，對設計的管徑和坡度進(jìn)行檢驗和修正，通過(guò)不斷調整設計方案使之滿(mǎn)足設計要求。傳統的污水管網(wǎng)優(yōu)化設計存在很多問(wèn)題，其-一，污水管網(wǎng)優(yōu)化方案的質(zhì)量直接受限于設計人員的工作經(jīng)驗和個(gè)人能力;其二，傳統設計方法的工作效率低，耗費時(shí)間長(cháng)，不利于優(yōu)化設計方案;其三，傳統設計方法可能導致不必要的資金浪費，還可能對污水管道的后期管理與維護帶來(lái)困難。隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的大力發(fā)展和計算機技術(shù)的不斷進(jìn)步，計算機對各行各業(yè)的發(fā)展起到了巨大的推動(dòng)作用，并且提高了工作效率，降低了投入成本。由于計算機技術(shù)、最優(yōu)化理論以及系統分析方法的逐步成熟與完宮中國煤化工汁研YHCNMHG究提供了必要的理論基礎，并為污水管網(wǎng)優(yōu)化設計的實(shí)現提供了保證，逐漸使污水管網(wǎng)的優(yōu)化設計工作向著(zhù)智能化方向發(fā)展。在污水管網(wǎng)的優(yōu)化設計過(guò)程中,通過(guò)對各種理論、技術(shù)、工具的整合與利用,在一定的條件下使污水管網(wǎng)趨于最優(yōu)化，最大限度的降低工程造價(jià)。污水管網(wǎng)優(yōu)化設計研究具有明顯的經(jīng)濟效益、社會(huì )效益、實(shí)用效益和現實(shí)意義。2.污水管網(wǎng)優(yōu)化設計的內容污水管網(wǎng)優(yōu)化設計的內容主要有兩方面;一方面是管線(xiàn)平面布置的優(yōu)化選擇;另一方面是在確定了管線(xiàn)平面布置的前提下對管道參數進(jìn)行優(yōu)化設計。1)污水管線(xiàn)平面布局的優(yōu)化設計。正確的定線(xiàn)是污水管網(wǎng)優(yōu)化設計的先決條件，對不同定線(xiàn)方案的優(yōu)化選擇更具有實(shí)用價(jià)值。已定管線(xiàn)下的優(yōu)化設計是平面優(yōu)化布置的基礎。污水管線(xiàn)平面布置優(yōu)化設計的原則是:管道工程量趨于最小.化，管線(xiàn)趨于最短化，水流通暢且節省能量;2)管道參數的優(yōu)化設計。管道參數的優(yōu)化設計是指已定管線(xiàn)下污水管網(wǎng)優(yōu)化設計計算，主要是埋深、坡度和管徑以及不同管段間的設計參數優(yōu)化問(wèn)題。設計一-段污水管道，確定流量后，可能有多種管徑和埋深組合符合設計要求，這時(shí)我們要選擇投資最小的組合。在確定了管線(xiàn)平面布置的前提下對管道參數進(jìn)行優(yōu)化設計時(shí)，最優(yōu)化方法主要有兩種:直接優(yōu)化法和間接優(yōu)化法。直接優(yōu)化法根據性能指標的變化，直接對影響參數或方案進(jìn)行計算、比較，得到滿(mǎn)意解和最優(yōu)解，該方法比較簡(jiǎn)單，但計算量比較大;間接優(yōu)化法又稱(chēng)為解析優(yōu)化法，它用數學(xué)模型表示工程實(shí)際，通過(guò)優(yōu)化計算得到滿(mǎn)意解和最優(yōu)解。3.污水管網(wǎng)優(yōu)化設計的基本步驟利用數值方法進(jìn)行污水管網(wǎng)優(yōu)化設計的基本步驟如下:3.1系統的概念化污水管網(wǎng)是一個(gè)復雜系統，在污水管網(wǎng)優(yōu)化設計過(guò)程中，如何科學(xué)、簡(jiǎn)單的用一個(gè)替代系統來(lái)表示復雜的污水管網(wǎng)系統,并且該替代系統能夠反映該污水管網(wǎng)系統的基本特征和關(guān)鍵要素,這是優(yōu)化設計中最為關(guān)鍵的一一步。替代系統的科學(xué)性和合理性對優(yōu)化結果的有效性影響極大,因此在污水管網(wǎng)優(yōu)化設計的初期一定要重視污水管網(wǎng)系統的概念化。中國煤化工MHCNMH G3.2確定目標確定目標是污水管網(wǎng)系統優(yōu)化設計的評價(jià)依據，也是污水管網(wǎng)系統概念化的重要內容。確定目標主要是探明污水管網(wǎng)系統的綜合目標以及各個(gè)分目標，建立替代系統中基本變量(污水管網(wǎng)系統中需要考慮的關(guān)鍵因素)與各目標函數關(guān)系。3.3數學(xué)模型的建立數學(xué)建模是將現實(shí)問(wèn)題抽象為數學(xué)問(wèn)題的過(guò)程，數學(xué)模型通過(guò)數學(xué)關(guān)系反映設計問(wèn)題中各主要因素間的內在聯(lián)系。數學(xué)模型有三要素，分別是設計變量、約束條件和目標函數。1)設計變量。通常情況下用一組基本參量的數值來(lái)表示-一個(gè)設計方案。在設計過(guò)程中，有些參數可以根據設計要求等預先給定，還有--部分參數需要在設計過(guò)程中進(jìn)行選擇，因此這部分參數都可以當作變量來(lái)處理，稱(chēng)為設計變量。設計變量分為離散型設計變量和連續型設計變量,但是在現實(shí)條件下，利用離散型設計變量進(jìn)行優(yōu)化設計難度很大,因此，大多數工程實(shí)際問(wèn)題都是采用連續型設計變量進(jìn)行處理;2)約束 條件。在優(yōu)化設計過(guò)程中，我們必須根據實(shí)際設計要求，限制設計變量的取值。這種限制稱(chēng)為約束條件,約束條件--般用等式約束函數和不等式約束函數來(lái)表示;3)目標函數。選定完設計變量后，設計所要達到的指標可以用設計變量的函數來(lái)表示，該設計函數稱(chēng)為目標函數，即G(x)=(.2.... xn)。 在污水管網(wǎng)優(yōu)化設計的過(guò)程中，被優(yōu)化的目標函數有兩種表述方式:目標函數的極大化，即G(x) -→MAX;目標函數的極小化，即G(x) - →MIN。3.4優(yōu)化模型的求解與檢驗在工程實(shí)際中求解污水管網(wǎng)的最優(yōu)解可能有以下幾種情況:1)只有一個(gè)定量指標作為評價(jià)目標，該定量指標通常是工程造價(jià)，除此而外有很多可變的方案，這時(shí)需要通過(guò)最優(yōu)設計方法求得最優(yōu)解;2)只有一個(gè)定量指標作為評價(jià)目標，并且備選方案不多，這時(shí)可以對所有方案進(jìn)行模擬計算，逐一進(jìn)行比較， 擇優(yōu)選擇方案;3)有多個(gè)評價(jià)目標且評價(jià)目標之間有沖突，這時(shí)要用多目標最優(yōu)化方法，通過(guò)在各目標函數之間進(jìn)行協(xié)調與權衡，最終選擇最中國煤化工TYHCNMH G4.總結隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和經(jīng)濟水平的提高，我國城市化進(jìn)行不斷加快，與此同時(shí)國家投入了大量的人力、物力和財力設計并優(yōu)化污水管網(wǎng)，使我國污水管網(wǎng)系統得到極大提高和改善，但與西方發(fā)達國家相比仍有很大差距。本文通過(guò)對污水管網(wǎng)優(yōu)化設計的研究，提出了污水管網(wǎng)優(yōu)化設計的內容和步驟，希望可以不斷提高我國污水管網(wǎng)優(yōu)化設計水平，為居民營(yíng)造一個(gè)美好的居住環(huán)境。參考文獻:[1]田奇有，彭盡暉，龔雯，城市排水系統優(yōu)化的探討，山西建筑, 2011, (10):110-112.[2]桑源.城市污水管網(wǎng)系統優(yōu)化之我見(jiàn).中國新技術(shù)新產(chǎn)品, 2010, (19) :79.[3]趙同宇.淺談城市污水管網(wǎng)系統優(yōu)化.科技致富導向, 2010, (7):100- 197. .[4]冷越.污水管網(wǎng)優(yōu)化設計研究.民營(yíng)科技, 2011, (7) :309.中國煤化工YHCNMH G