■鄺 瑩 ■武漢市燃氣熱力工程有限公司，湖北 武漢 430000

市政管網(wǎng)優(yōu)化是一門綜合性的學(xué)科，不僅包括技術(shù)經(jīng)濟評價體系，相關(guān)的計算機功能、最優(yōu)化數(shù)學(xué)理論。管網(wǎng)優(yōu)化的主要目標(biāo)是構(gòu)建數(shù)學(xué)模型，采用最優(yōu)化技術(shù)和理論，參照設(shè)計的最佳參數(shù)。首先要設(shè)計基礎(chǔ)的工程方案，在優(yōu)化工程施工建設(shè)和發(fā)展的基礎(chǔ)上，達到最大的管網(wǎng)建設(shè)的經(jīng)濟效益。市政管網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)的發(fā)展主要包括:在市政管網(wǎng)優(yōu)化過程中，可以采用經(jīng)典的優(yōu)化理論，主要包括線性和非線性規(guī)劃法，動態(tài)規(guī)劃法。在市政管網(wǎng)優(yōu)化過程中，還包括多種啟發(fā)性算法，可以進行縱向推進。其中經(jīng)典的算法包括人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、遺傳算法。在市政管網(wǎng)優(yōu)化中的橫向混合方法主要有動態(tài)規(guī)劃法，線性規(guī)劃法，遺傳算法等。管網(wǎng)優(yōu)化主要采用分級優(yōu)化的技術(shù)，逐漸從傳統(tǒng)的算法演變到新型的算法。市政管網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)在市政建設(shè)中非常重要。

1 市政管網(wǎng)設(shè)計的現(xiàn)狀

1.1 管網(wǎng)設(shè)計不合理

在城市化進程加快的過程中，市政管網(wǎng)的覆蓋密集度也在增加，建設(shè)速度也在飛速加快。在此情況下，應(yīng)該更新排水系統(tǒng)和原來的管網(wǎng)系統(tǒng)，加強二者之間的配合連接。但是，新系統(tǒng)的設(shè)計和配置存在很多問題。首先，主要是基礎(chǔ)設(shè)施的規(guī)劃和設(shè)計明顯不合理，主要在重要城市建筑物的規(guī)劃，重要道路工程管線的配套。其次，設(shè)計師在工程管線的設(shè)計中不合理，沒有充分考慮到規(guī)劃的合理性。只有結(jié)合現(xiàn)場的實際情況，才能科學(xué)設(shè)計綜合管線。在規(guī)劃管道的容量、管道坡度時，設(shè)計人員主要憑借經(jīng)驗進行設(shè)計和調(diào)整。但是設(shè)計人員的經(jīng)驗和能力都不足。最后，在設(shè)計方法上，很多工程技術(shù)人員一般采用圖集、傳統(tǒng)計算的模式進行計算，已經(jīng)形成了一定的工作思路，影響了工作效率。

1.2 環(huán)境因素和材質(zhì)質(zhì)量導(dǎo)致的漏失現(xiàn)象

當(dāng)前我國很多城市使用的市政管網(wǎng)都是在原來管網(wǎng)上的擴充，這樣會影響到管網(wǎng)的穩(wěn)定性。導(dǎo)致管網(wǎng)的管材老化、破舊。在很多城市建設(shè)中，很多本該退休的管網(wǎng)還在使用，如果對管網(wǎng)缺乏管理，就會出現(xiàn)管線壓力過大，造成管網(wǎng)供水能力退化。

1.3 當(dāng)前配置存在問題不能滿足事故的需要

1.3.1 工程資料數(shù)據(jù)存在安全隱患

在建設(shè)城市管網(wǎng)時，如果施工人員不事先了解地下管線的情況，在工程施工中，就會出現(xiàn)道路路面壓力過大，擠爆排水管道的現(xiàn)象。爆管后，很多管道系統(tǒng)部分功能已經(jīng)退化，不能及時了解到排水量的變化。外界反而會先了解企業(yè)爆管的事故，不僅浪費了水資源，也影響了企業(yè)正常的營業(yè)活動。

1.3.2 管網(wǎng)污染問題

在南方的水廠管網(wǎng)的污染非常嚴重，特別是在夏季排澇期間，水源極度惡化，水質(zhì)變差，已經(jīng)變質(zhì)到了一定的程度。如果在水源附近，水源都會被污染，那么就需要關(guān)閉供水的設(shè)施，及時挽救水質(zhì)污染的問題。但是，關(guān)閉供水范圍，只能實現(xiàn)大面積的停水，管網(wǎng)子系統(tǒng)的功能受到嚴重影響。

1.3.3 重視泄洪問題

泄洪問題在我國是一個嚴重的問題，因為隨著天氣變化，夏天突然強降水，一時間排水系統(tǒng)來不及排出所有的地下水，導(dǎo)致一些城市街道大面積積水，危害人們的生命和財產(chǎn)安全。

2 市政管網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)主要事項

2.1 優(yōu)化排水管線的布局

首先，要設(shè)計一個科學(xué)、合理的管網(wǎng)系統(tǒng)，在布置管網(wǎng)時應(yīng)按照城市規(guī)劃的要求，充分考慮到管網(wǎng)的整體系統(tǒng)和原有體系的擴張。其次，在對管網(wǎng)施工時，要做好設(shè)計的工作，結(jié)合具體的工程情況。在鋪設(shè)管網(wǎng)時，要考慮到排水地區(qū)的地形和地貌，仔細檢查水源條件，調(diào)節(jié)池。還要注意周圍環(huán)境對管網(wǎng)施工的影響，比如周邊的河流，公路、鐵路和地鐵等交通設(shè)施對市政工程的影響。為了控制排水水壓和水量，應(yīng)該仔細檢查管道的施工過程，對管網(wǎng)施工中出現(xiàn)的問題進行及時維護和檢修。在維修的過程中，要盡量保持線路最短，節(jié)約管網(wǎng)的用料，也可以更加高效地完成工作。同時，需要注意，管網(wǎng)應(yīng)該呈現(xiàn)環(huán)狀或者枝狀分布。最后，在管網(wǎng)施工過程中，應(yīng)該考慮到城市的功能，如果城市功能升級，城市排水系統(tǒng)也要相應(yīng)作出變化。因為我國的高層和超高層的建筑和大型城市綜合建筑非常多，所以在進行設(shè)計管網(wǎng)時，要考慮到一些高層建筑的影響。例如，在高層建筑施工時，應(yīng)該合理設(shè)置水系統(tǒng)的分區(qū)，不能簡單地將水系統(tǒng)進行劃分，建筑物高度如果太高，超過一定范圍就要給水系統(tǒng)多進行幾個分區(qū)，這有利于調(diào)節(jié)供水系統(tǒng)的壓力。對于排水管道，以前使用的PVC 管道承受壓力較小，壓力過大容易造成管道的滲漏。因此，現(xiàn)在的管網(wǎng)施工中應(yīng)該使用承壓能力較強的塑料管、金屬管或者是鋼塑符合管。

2.2 改造現(xiàn)有管線，新建配套設(shè)施

首先要改造原來的舊管道。老舊的管道改造要在舊城改造的基礎(chǔ)上進行，在排水管網(wǎng)的重點區(qū)域，實行故障排除計劃，找到明顯的漏洞和隱藏的漏洞，然后作出標(biāo)記。應(yīng)該做到嚴格處理明顯的漏洞，嚴格防守隱藏的漏洞。只有放棄原有的老化的、漏損嚴重的管道，才能采用新的、安全的管道。首先要使用合格的建筑材料，才能保證管網(wǎng)施工的質(zhì)量，只有對系統(tǒng)進行優(yōu)化，才能優(yōu)化工程的成本。使用合格的材料可以保證排水系統(tǒng)的質(zhì)量。其次，應(yīng)該按照管網(wǎng)工程設(shè)計和運行的要求，管材的質(zhì)量應(yīng)該要求非常高。最后，管道環(huán)境會影響到管網(wǎng)的綜合處理工作。由于市政道路的建設(shè)，管網(wǎng)上層的土層變得很薄，或者是管道上方是車行道的，應(yīng)該著重計算管線的深度。如果管線在這個區(qū)域埋設(shè)有很大困難，就要遷移管道。

2.3 市政管網(wǎng)的算法

主要包括三種算法:遺傳算法、序列二次規(guī)矩法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化算法。遺傳算法是根據(jù)自然界中生物的遺傳自然規(guī)律，創(chuàng)造出的一種全局性的搜索算法。因為管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計過程非常復(fù)雜，遺傳算法可以快速解決問題，這種算法可以有效解決變量函數(shù)的問題，更符合工程的實際情況。這種算法留有大量的內(nèi)碼空間和問題空間，可以從本質(zhì)上解決平常算法解決不了的問題。這種算法最大的優(yōu)勢就是具有多種可行的方案，不僅可以實現(xiàn)管網(wǎng)的可靠性、經(jīng)濟性，還可以有效解決全局優(yōu)化的問題。序列二次規(guī)劃法是一種非線性方程，二次規(guī)劃問題組成的方程可以采用迭代計算的方法進行求解。這種方法主要依靠KT 條件，變尺度、線性等有關(guān)手段結(jié)合起來，只有在極限的情況下才會使用迭代的序列。通過從不可行域向可行域的轉(zhuǎn)換，可以有效解決很多難題。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化算法是建立在生物神經(jīng)本質(zhì)上的，采用的原理是人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中人工神經(jīng)元，通過這些神經(jīng)元可以互相連接，形成嚴密的計算結(jié)構(gòu)。這個結(jié)構(gòu)可以在生物神經(jīng)系統(tǒng)中解決實際問題。該算法的亮點是通過存在于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中神經(jīng)元的配合，解決實際問題，穩(wěn)定神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的系統(tǒng)。

3 市政管網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)的發(fā)展趨勢和前景

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，市政管網(wǎng)的構(gòu)造比較復(fù)雜，突破了傳統(tǒng)的管網(wǎng)適用性差、計算量的缺點。在未來的發(fā)展中，應(yīng)該是充分結(jié)合以上幾種算法。在對市政管網(wǎng)進行優(yōu)化過程中，應(yīng)該保證管網(wǎng)的可行性和經(jīng)濟效益。管網(wǎng)形式主要有兩種:樹狀和環(huán)狀。在實際操作中，應(yīng)該大力使用可視化技術(shù)。促進市政管網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)化。

4 結(jié)束語

綜上所述，市政管網(wǎng)優(yōu)化是一門綜合性的學(xué)科，不僅包括技術(shù)經(jīng)濟評價體系，相關(guān)的計算機功能、最優(yōu)化數(shù)學(xué)理論。現(xiàn)在的市政管網(wǎng)設(shè)計存在管網(wǎng)設(shè)計不合理，環(huán)境因素和材質(zhì)質(zhì)量導(dǎo)致的漏失現(xiàn)象，當(dāng)前配置存在問題不能滿足事故的需要。市政管網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)主要事項有:優(yōu)化排水管線的布局，改造現(xiàn)有管線，新建配套設(shè)施，優(yōu)化市政管網(wǎng)的算法。在未來的發(fā)展中，應(yīng)該是充分結(jié)合以上幾種算法。在對市政管網(wǎng)進行優(yōu)化過程中，應(yīng)該保證管網(wǎng)的可行性和經(jīng)濟效益。

［1］劉紅梅.淺談市政管網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)現(xiàn)狀與趨勢［J］.城市建設(shè)理論研究，2014(14).

［2］王毅，梁繼美.市政管網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)現(xiàn)狀及趨勢探究［J］.城市建設(shè)理論研究(電子版)，2012(33).

［3］黃念培.市政管網(wǎng)改造設(shè)計要點探討［J］.建筑工程技術(shù)與設(shè)計，2014(16):670-670.

［4］杜新兵.市政管網(wǎng)優(yōu)化研究現(xiàn)狀與趨勢［J］.科技風(fēng)，2014(4):254-254.