【摘要】現(xiàn)如今，伴隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷向前發(fā)展，人民對(duì)于水的需求也呈直線上升。水作為生命的源泉，維持的人類的生存以及發(fā)展。在生活中，能夠擁有干凈、衛(wèi)生的生活用水一直是人類最最根本的需求，也是人類健康生活發(fā)展的需要。只有將農(nóng)村飲水的安全問(wèn)題有效的解決，才能夠做到從根本上加快農(nóng)村經(jīng)濟(jì)建設(shè)的步伐，讓農(nóng)村人民也能夠奔小康，達(dá)到良好的收入基礎(chǔ)，與此同時(shí)，飲用水的安全性直接關(guān)系著廣大人民群眾的身心健康，是符合國(guó)家政策，走科學(xué)發(fā)展觀的道路，從而減小農(nóng)村與城市的貧富差距，最終實(shí)現(xiàn)全面落實(shí)小康社會(huì)，建設(shè)社會(huì)主義新農(nóng)村。下面主要是針對(duì)農(nóng)村飲水工程的官網(wǎng)優(yōu)化相關(guān)方面的設(shè)計(jì)研究進(jìn)行簡(jiǎn)要探析，望能夠給大家提供幫助。

【關(guān)鍵詞】農(nóng)村飲水工程；供水管網(wǎng)；優(yōu)化設(shè)計(jì)；Excel 規(guī)劃求解

1、引言

隨著農(nóng)村也在不斷向前發(fā)展，農(nóng)村水環(huán)境污染問(wèn)題岌岌可危，有一部分區(qū)域的水資源污染極為嚴(yán)重，已無(wú)法滿足人們的正常的生產(chǎn)生活需要。產(chǎn)生的原因來(lái)自各個(gè)方面，比如比較惡劣的自然然條什、較差的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)等等一系列問(wèn)題的影響，現(xiàn)如今，農(nóng)村地區(qū)的供水現(xiàn)狀還不是很理想，因此，國(guó)家還應(yīng)該投入大量的人力物力財(cái)力，著手于農(nóng)村供水建設(shè)程的改進(jìn)優(yōu)化建設(shè)。針對(duì)現(xiàn)今農(nóng)村所面臨的現(xiàn)狀，為了給人民一個(gè)良好的生存環(huán)境，為了能夠讓人民飲用到干凈安全的水資源。中國(guó)已經(jīng)頒布相關(guān)的政策，對(duì)于大部分農(nóng)村鄉(xiāng)鎮(zhèn)大規(guī)模的對(duì)供水管網(wǎng)進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化，不斷發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，并探索出可行的解決方案。

2、農(nóng)村飲水工程管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的意義

在整個(gè)供水工程建設(shè)過(guò)程中，往往會(huì)投入大量的財(cái)力在輸配水管網(wǎng)，其投資費(fèi)用能夠占據(jù)整個(gè)供水工程總費(fèi)用的百分之五十到八十之間，與此同時(shí)，還會(huì)有很大一部分的運(yùn)行管理費(fèi)用以及巨大的能耗。然而，在眾多農(nóng)村飲水工程都有以下幾個(gè)特點(diǎn)：覆蓋面積較廣、農(nóng)村存戶不夠集中，用戶分散點(diǎn)多、整個(gè)供水管網(wǎng)線較長(zhǎng)，公益性以及國(guó)家扶貧性等等，導(dǎo)致整個(gè)供水管網(wǎng)的建造費(fèi)用，加上泵站的動(dòng)力費(fèi)用與城市相比，造價(jià)成本更高。更為不利的是整個(gè)農(nóng)村供水管網(wǎng)在服役期間的運(yùn)行狀態(tài)不穩(wěn)定，往往會(huì)直接影響到供水的水質(zhì)質(zhì)量，導(dǎo)致達(dá)不到人民的正常使用標(biāo)準(zhǔn)。

綜上可見，加強(qiáng)優(yōu)化供水管網(wǎng)設(shè)計(jì)顯得尤為重要。在進(jìn)行供水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，要將經(jīng)濟(jì)性、安全性以及高效合理性考慮在內(nèi)，探究出的管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)模型及其模型的求解，不僅能夠達(dá)到相關(guān)規(guī)范要求的水壓標(biāo)準(zhǔn)，以及用戶供水量，節(jié)省整個(gè)工程的建造成本，還能達(dá)到穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)，該種優(yōu)化方法具有很高的實(shí)用價(jià)值，在以后建設(shè)或優(yōu)化小型的農(nóng)村飲水安全工程管網(wǎng)中，提供借鑒。

3、Excel 在管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)中的運(yùn)用

現(xiàn)階段，優(yōu)化設(shè)計(jì)方法推陳出新，不斷的引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念，供水管網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)有了更高的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。擁有一套完善、科學(xué)、合理的管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)，不僅僅能夠減少工程造價(jià)成本，還能夠給國(guó)家人民帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益。綜上所言，加強(qiáng)對(duì)農(nóng)村飲水工程管網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)是中國(guó)向前發(fā)展的迫切需要，很多高校學(xué)者以及相關(guān)領(lǐng)域的工程師都對(duì)此產(chǎn)生了極大的興趣，不斷的去探索分析。

通過(guò)各種方法的求解，得出的最有效的管網(wǎng)設(shè)計(jì)是以可靠性和經(jīng)濟(jì)兩方面為基礎(chǔ)建立的優(yōu)化設(shè)計(jì)模型?；谏鲜鎏接懙墓┧枰约肮こ掏顿Y等方面，提出了將圖論方法與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合的管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的想法，科學(xué)合理的將狄克斯特拉算法和 Excel 的規(guī)劃求解方法相融合，運(yùn)用上述闡述的思想和方法，以Excel 的表格為基礎(chǔ)進(jìn)行管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)分析，然后將新穎的設(shè)計(jì)方法與傳統(tǒng)管網(wǎng)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行比較，從而的得到最優(yōu)的組合方案。

3.1 用Excel中的規(guī)劃求解及0-1規(guī)劃功能確定管網(wǎng)管徑的最優(yōu)組合方案。

此組合方案主要包括以下幾部分：

（1）首先，根據(jù)管網(wǎng)工程建造費(fèi)用以及整個(gè)供水工程在運(yùn)行中所產(chǎn)生的管理費(fèi)的和，建立一個(gè)目標(biāo)函數(shù)，并達(dá)到最小值。再通過(guò)將狄克斯特拉（Dijkstra）算法與Excel的自動(dòng)計(jì)算功能相結(jié)合，直接從Excel的電子表格中，得到最短路徑，最終得到經(jīng)濟(jì)、科學(xué)的整個(gè)供水管網(wǎng)的布置形式。

（2）更高層次、深入的探析供水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)理論。在基礎(chǔ)上，從可靠性，經(jīng)濟(jì)性入手，設(shè)立目標(biāo)函數(shù)，建立多目標(biāo)優(yōu)化模型。就供水管網(wǎng)工程來(lái)說(shuō)，能夠穩(wěn)定運(yùn)行，又不用花費(fèi)巨大的工程投資是極為重要的兩點(diǎn)要求。因此，可以通過(guò)線性加權(quán)和的方法，通過(guò)相關(guān)計(jì)算，將管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的多目標(biāo)函數(shù)優(yōu)化數(shù)學(xué)模型直接轉(zhuǎn)化成更為有效的單目標(biāo)函數(shù)優(yōu)化數(shù)學(xué)模型。

（3）相關(guān)設(shè)計(jì)人員要熟練掌握Excel中規(guī)劃求解功能的一系列計(jì)算求解步驟，在農(nóng)村飲水安全工程的基礎(chǔ)上，選取最優(yōu)的管網(wǎng)布置，利用此功能將管徑進(jìn)行組合，得到最優(yōu)、最有效的組合，最終在整個(gè)管網(wǎng)系統(tǒng)能夠正常穩(wěn)定運(yùn)行的同時(shí)，還能夠?qū)⒐こ掏顿Y控制在最低。

（4）將優(yōu)化計(jì)算結(jié)果與用傳統(tǒng)計(jì)算方法計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行比較、分析，得出此種優(yōu)化方法比傳。

3.2 優(yōu)化設(shè)計(jì)中——管徑的優(yōu)化計(jì)算和管網(wǎng)的水力計(jì)算

在整個(gè)供水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)中，最為關(guān)鍵的核心的工作就是對(duì)于管徑的優(yōu)化計(jì)算和管網(wǎng)的水力計(jì)算。此類計(jì)算，能夠通過(guò) Excel 中的規(guī)劃求解功能以及功能函數(shù)進(jìn)行計(jì)算，方法簡(jiǎn)便直接。在Excel中，用來(lái)求解方程的命令有兩種：分別是單變量求解與規(guī)劃求解。規(guī)劃求解主要針對(duì)存在多變量的問(wèn)題，在分析過(guò)程中，時(shí)常采用規(guī)劃求解工具，得到的結(jié)果也是最為合理有效的結(jié)果。整合一下規(guī)劃求解工具解決供水管網(wǎng)工程中實(shí)際問(wèn)題的思路主要包括以下部分：首先，要選取出最優(yōu)的目標(biāo)單元格，在指定出若干個(gè)可變單元格，經(jīng)過(guò)不斷的計(jì)算調(diào)整，直到找到自己想要的最終的解決方案；還需要選取指定的約束單元格，對(duì)于這些約束單元格也是有要求的，它們一定要滿足特定的目標(biāo)值或者能夠在某種特定約束條件進(jìn)行計(jì)算。

4、結(jié)束語(yǔ)

總上所述，主要對(duì)Excel 中的規(guī)劃求解功能以及并將該種方法很好的融合運(yùn)用到農(nóng)村飲水工程管網(wǎng)中去，得到最優(yōu)化的設(shè)計(jì)模型。在對(duì)管網(wǎng)布局結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化的基礎(chǔ)上，建立管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)模型，采用 Excel 優(yōu)化設(shè)計(jì)方法對(duì)管網(wǎng)中管徑的組合進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，并做相應(yīng)的分析和評(píng)價(jià)。在以后的實(shí)際工程中，可以借鑒此類方法，在滿足人民供水需求的基礎(chǔ)上，控制好整個(gè)工程的工程成本。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張雄，黨志良，任雙立.農(nóng)村供水工程的經(jīng)濟(jì)模式研究[J].給水排水，2006，32（10） 64- 66

[2] 周榮敏，雷延峰.管網(wǎng)最優(yōu)化理論與技術(shù).黃河水利出版社，2002：2- 16.

[3] 史建，鈕秀山.給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的探索-優(yōu)選管徑法的應(yīng)用[J].蘇州大學(xué)學(xué)報(bào)（工學(xué)版），2002，22（2）：69- 72.