市政排水管網科學性優化設計論文

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摘要:針對目前市政排水管網設計過程中存在的問題，文章通過分析研究市政排水管網優化設計的重要性以及問題發生原因，提出了進行科學性優化設計的應用要點。其目的是為相關建設人員提供一些理論依據。

關鍵詞:市政排水管網系統；雨水利用；污水處理；工程量控制

隨著城市現代化發展進程的不斷加快，采用傳統市政排水管網的設計方法已經很難滿足人們對其具體應用的效果需求。而排水管網的設計建設又是市政工程建設的基礎設施，其服務質量不高，在很大程度上阻礙了城市現代化快速發展的進程。基于此，相關設計人員應在明確當前市政排水管網在設計過程中存在的問題基礎上，從實際情況出發，對管網系統進行科學性優化設計。其中設計存在的問題有:缺乏系統合理的規劃設計、系統設計標準相對落后以及沒有實現排水管網設計的細化。

1研究市政排水管網優化設計的重要性

市政排水管網系統是城市進行現代化建設的產物。然而，隨著城市經濟的發展水平的不斷提高，生產建設的形式也處在不斷調整的狀態。具體來說，城市道路的不斷擴展、舊城區的改建以及新開發區的建設等，都需要在原有排水管網的基礎上進行新建，這就使得市政排水管網的普及率呈現出逐年增長的發展狀態。然而，在實際建設的過程中，由于其施工作業復雜性以及影響施工質量的因素較多，使其很難滿足城市居民對其的應用需求。目前，市政排水管網的應用缺陷主要體現在:排水管網的設計不合理，使得雨水與污水進行合流，從而導致污水得不到有效處理;設計與實施內容不一致，嚴重影響了污水處理技術的應用效果;城市污水直接排入河道，造成了嚴重的水體污染;市政排水管網的建設沒有實現與污水處理廠的有效配合，致使二次污染的現象發生。上述這些問題，都使得現有的市政排水管網設計達不到實際的使用要求。基于此，相關建設人員應在明確排水管網設計過程中存在的問題基礎上，通過具有適用性的優化設計手段，來提高市政工程建設的作用效果［1］。

2市政排水管網設計過程中存在的問題

2．1缺乏系統合理的規劃設計

市政排水管網系統的規劃設計缺乏合理性，是相關建設人員沒有將其重視起來的原因。具體來說，系統設計人員進行雨水流量計算時，僅依靠簡單的綜合徑流系數和初始匯流時間即全權代表了復雜的下墊面情況，而不考慮由于地形地貌、各地塊開發后用地形式的區別、地面建筑的不同等影響因素，使得排水管網系統的規劃設計不合理。另外，由于設計人員往往根據現有的地塊規劃進行設計，例如地塊規劃到2020年，排水管網設計就到2020年，而非根據排水管道的使用壽命來確定系統設計年限。由于缺乏一個中長期的目標，我們的排水系統很難應對快速城市化帶來的污水量的快速增加、以及可能的降雨強度的增加、未來海平面上升帶來的影響等情況。更不用說有一些城市的片區甚至沒有進行整體的排水管網規劃，這就使得市政管網系統的走向、管徑、高程等無法進行有效的銜接統一。

2．2系統設計標準相對落后

現階段，我國大多數城市對市政雨水管網的設計標準仍停留在一年一遇至三年一遇，而隨著城市的現代化建設，這一簡單的設計標準很難滿足人們對雨水排放、污水處理以及雨水利用的需求。例如，市政道路兩側地塊因迅速硬化而被利用，這就對原有排水管網的雨水排放方式造成了影響。即地表的徑流系數不斷提高，城市降雨很難快速滲透到地下，這就導致本應是地表水的雨水積存于路面，進而造成市政道路出現水浸街等內澇問題。尤其是在目前，全世界面臨的氣候條件變差所帶來的強暴雨天氣，嚴重影響了城市居民出行的安全性。此外，市政排水管網系統在進行雨水排水設計過程中，沒有充分考慮城市的水循環系統建設。具體來說，沒有給雨水設計出蓄存的空間、排泄的通道，這就在很大程度上增加了市政排水管網的負荷［2］。

2．3沒有實現排水管網設計的細化

由于市政排水管網容易受諸多因素的影響，相關建設人員只能通過盡可能的細化，來提高系統應用的針對性。然而，在實際設計過程中，設計人員沒有將細節問題重視起來。例如，設計資料不齊，會影響設計的參數指標計算結果;管道坡度的控制合理性不夠，會影響管網系統的排水功能;管線過街的預留設計效果不好，會使其與其他管線發生不必要的沖突。由此可見，市政排水管網系統沒有進行合理的細化設計，將在各個應用方面影響其功能作用的發揮。針對這一問題，隨著計算機網路技術水平的不斷發展，可將其應用于市政排水管網系統來進行細化設計。然而，由于重視力度不夠，一些先進的計算機科學領域技術內容，并沒有用于解決排水管網的設計水平低下問題［3］。

3市政排水管網的科學性優化設計要點

3．1排水管網的平面設計要點

要想實現市政排水管網的科學性優化，相關設計人員應將工程量最小、節能減排以及水流暢通作為實際布置的原則。首先，在進行定線設計過程中，要將系統的干管支管按照直線布局的基本原則來保證設計的合理性。而且，在設計時，還要把排水管網所在區域的地勢條件充分地利用起來，這就可以減少管道埋深及工程造價，避免不必要的高程提升。其次，市政排水管網的設計，應劃分合理的管道埋深范圍，在必要的時候通過管道中途提升泵站來避免大量的深埋管道，節約綜合造價。最后，對于管網設計方案的選擇，可在假定管徑相同的情況下，以挖方建設所產生的費用作為依據。這樣一來，就能對一初始設計方案進行具有針對性的調整，即引入排水線的觀念、動態規劃法求解等。然而，這一設計選擇方式，很容易將最優的市政排水管網設計方案排除在外。基于此，相關建設人員可把排水管網中所有布置點形成設計決策圖，在此基礎上選擇出來的系統設計方案將更具使用性。

3．2環剛度的優化設計要點

在對市政排水管網系統進行埋地設計的過程中，環剛度是抗外壓負載的綜合參數，其決定了系統能否長期處在安全運行的狀態下。因而，環剛度的設計是保證管網系統穩定性的關鍵，相關建設人員應將其重視起來。其優化的設計要點在于環剛度的選擇，具體來說，如果管道材料的環剛度太大，就會在很大程度上造成材料以及成本的浪費。反之，如果太小，排水管道的材料就容易因變形過大或是壓屈失穩等問題，給系統運行造成不同程度的破壞。此外，市政排水管網系統受外壓負載的影響較為復雜，其主要作用的是地面產生的靜負載以及土壤的實際重量。具體來說，外壓負載下管道材料和管線所在土壤是呈共同的作用狀態，即共同承受系統外部的壓力負載。由此可見，環剛度的優化設計要根據敷設后，排水管道周圍的土壤情況來進行針對性設計。

3．3設計算法的應用要點

以污水廠的設計算法為例，相關設計人員采用了最小費用的生成樹科學技術，將Dijkstra算法引入到市政排水管網的優化設計過程中。這樣一來，生成樹技術的權值就能隨著管段的埋深、流量以及長度進行不斷變化。在此情況下，設計人員就能實時獲得水流在排水管網中的流動方向。而采用以往平面布局的優化設計方法，即有向圖方法，則沒有一定的應用穩定性。由此可見，無向圖的變權值Dijkstra設計算法，真正實現了科學性的優化設計。相關研究表明，市政排水管網的優化設計，應用該算法將具有處理信息量、計算速度快的特點。

4結束語

綜上所述，市政排水管網的優化設計是一項復雜而有序的技術內容。由于我國大部分城市的排水管網設計仍處在受諸多因素影響的狀態，對其進行科學性的優化設計，已經成為業內研究人員必須要解決的問題。事實證明，在實際優化設計的過程中，要將實現市政道路環境的協調效益、城市建設的經濟效益以及服務于民的社會效益作為設計目標，只有這樣才能使市政排水管網的設計發揮出施工建設的作用效果。因而，相關建設人員應將排水管網的平面設計、環剛度的優化設計以及算法科學性的優化設計，作為實際應用的要點。這是保證我國城市現代化發展進程始終保持快速穩定狀態的關鍵，業內人士應將其重視起來。

作者:吳瑩瑩 單位:上海林同炎李國豪土建工程咨詢有限公司

參考文獻:

［1］吳珂，朱磊．市政排水管網設計要點分析［J］．科技信息，2013(02):390．

［2］鄭鳳宜，張磊．市政排水管道改造設計思路研究［J］．科技資訊，2013(10):74－75．

［3］高磊．分析市政給排水管線優化設計［J］．黑龍江科技信息，2015(08):165．