摘要：市政管網(wǎng)建設(shè)是城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要組成內(nèi)容，其對于保障城市水資源的利用率及城市經(jīng)濟的發(fā)展具有至關(guān)重要的作用，因而市政管網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)是促進(jìn)其作用發(fā)揮的重要保障。該文基于我國當(dāng)前市政管網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)的發(fā)展歷程，對市政管網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)的相關(guān)問題進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：市政管網(wǎng)；優(yōu)化技術(shù)；問題

前言：在社會經(jīng)濟日益發(fā)展壯大的背景下，我國市政管網(wǎng)優(yōu)化工作應(yīng)該借助科學(xué)技術(shù)的力量，大力加強創(chuàng)新與研發(fā)，不斷推進(jìn)新型的市政管網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)的誕生與應(yīng)用，促進(jìn)市政管網(wǎng)優(yōu)化的快速持續(xù)發(fā)展。

1、市政管網(wǎng)優(yōu)化的內(nèi)容及其發(fā)展歷程

（1）自上世紀(jì)60年代以來，西方部分發(fā)達(dá)國家就逐步開始采用系統(tǒng)分析的方法來進(jìn)行樹狀管網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計，比較而言，我國在市政管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計方面的研究起步較晚，水平較為落后。管網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用廣泛，在城市給排水、油氣灌溉以及油氣輸送等方面有著廣泛的應(yīng)用。按具體優(yōu)化技術(shù)分類，管網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)包括以下幾個步驟，首先是線性以及非線性規(guī)劃、動態(tài)規(guī)劃等方法在內(nèi)的優(yōu)化理論在市政管網(wǎng)優(yōu)化中的應(yīng)用；其次是有遺傳算法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等啟發(fā)式優(yōu)化算法在市政管網(wǎng)優(yōu)化縱向應(yīng)用；另外還有多目標(biāo)優(yōu)化算法，線性規(guī)劃、動態(tài)規(guī)劃、遺傳算法等相結(jié)合的優(yōu)化求解方法。

（2）近年來，隨著新型算法的提出和應(yīng)用，分級優(yōu)化方法也得到了較為成功的應(yīng)用。管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計的基本流程是首先通過實際需求建立優(yōu)化數(shù)學(xué)模型，利用數(shù)學(xué)最優(yōu)化的方法優(yōu)化求解得到設(shè)計參數(shù)，進(jìn)而確定滿足需求的設(shè)計方案，這個過程主要涉及到技術(shù)經(jīng)濟評價體系、優(yōu)化模型的建立及其求解等。管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計的根本目標(biāo)是達(dá)到管網(wǎng)投資、年運行費、單位面積投資上的最佳平衡，建設(shè)具有高穩(wěn)定性和可靠性、運轉(zhuǎn)良好的管網(wǎng)系統(tǒng)。

2、市政管網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計的布局優(yōu)化

（1）市政管網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計優(yōu)化首先是要構(gòu)造面向市政系統(tǒng)優(yōu)化目標(biāo)的數(shù)學(xué)模型，通常是在一定的工程投資及工程時間的約束下，以使用年限內(nèi)的支出折現(xiàn)最小為目標(biāo)來進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。在確定最優(yōu)方案的同時，應(yīng)用技術(shù)經(jīng)濟評價方法，獲得動態(tài)經(jīng)濟評價的有關(guān)參數(shù)，并對部分參量進(jìn)行靈敏度分析，對其影響因素有較為清晰的認(rèn)識。市政工程一般投資額較大、建設(shè)周期也比較長，建設(shè)格局形成后不易改變，因此工程實施前要對工程設(shè)計進(jìn)行充分的論證，合理規(guī)劃以指導(dǎo)施工建設(shè)。目前常用的將源、網(wǎng)、用戶看作一個整體來討論的系統(tǒng)工程理論和方法來分析。建立具有選址能力的管網(wǎng)系統(tǒng)規(guī)劃的數(shù)學(xué)優(yōu)化模型，通過優(yōu)化求解實現(xiàn)整體最佳的經(jīng)濟效益。

（2）總體而言，市政工程建設(shè)整體效益的影響因素較多，通常是將目標(biāo)總結(jié)為一個有產(chǎn)量約束的多地點、多設(shè)備、多產(chǎn)品的廠址選擇的優(yōu)化問題。根據(jù)規(guī)劃區(qū)域內(nèi)需求負(fù)荷的大小、分布以及可供選擇的生產(chǎn)源點和設(shè)備條件等約束條件，通過模型求解得出各項經(jīng)濟指標(biāo)及相關(guān)技術(shù)參數(shù)，在考慮城市總體規(guī)劃的情況下，從眾多設(shè)計方案中確定最優(yōu)方案以為決策提供依據(jù)。

3、市政管網(wǎng)優(yōu)化中存在的問題及其應(yīng)對措施

3.1系統(tǒng)布置不合理及解決方案

傳統(tǒng)的市政管網(wǎng)規(guī)劃布局缺乏科學(xué)性和合理性，不能滿足新時期下城市發(fā)展對管網(wǎng)系統(tǒng)的高標(biāo)準(zhǔn)高要求，并且傳統(tǒng)的管線鋪設(shè)布局存在較大的冗余，連接復(fù)雜，引發(fā)一系列管理困難、供水成本高等問題。管網(wǎng)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)置根據(jù)供水區(qū)域的地形及服務(wù)用戶的具體分布狀況，需要服從城市的總體建設(shè)規(guī)劃，還要充分考慮水源地、道路、河流位置等多方面影響因素。此外，管網(wǎng)布置的基本原則是要保障用水的安全性，同時要滿足用戶對水壓和水量的要求。管網(wǎng)布置在符合城市總體規(guī)劃布局的前提下盡量實現(xiàn)管線簡短的要求，將管線布置為環(huán)狀或環(huán)枝結(jié)合，最終達(dá)到節(jié)約工程造價且保障管網(wǎng)安全性的目的。在實際工程項目中，按照這一管網(wǎng)布置的總原則，將遺傳算法的尋優(yōu)求解理論應(yīng)用于城市給水環(huán)狀管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計中，可以較為完善地解決管網(wǎng)系統(tǒng)布局優(yōu)化不合理的問題。

3.2管網(wǎng)漏失及解決方案

管網(wǎng)漏失的現(xiàn)象在市政管網(wǎng)中較為普遍，造成這類問題的原因除了管材及各材料附件的質(zhì)量問題外，設(shè)計、施工以及管理等環(huán)節(jié)的疏漏也易引發(fā)管網(wǎng)漏失的問題。針對問題發(fā)生的環(huán)節(jié)，通過采取一定的措施從管材、技術(shù)以及管理等方面著手避免類似問題的發(fā)生。首先在設(shè)計施工前，通過搜集詳細(xì)的技術(shù)資料，科學(xué)規(guī)劃設(shè)計來優(yōu)選方案；其次施工人員應(yīng)嚴(yán)格按照圖紙施工，施工完畢后開展水壓測試工作，確保工程質(zhì)量符合設(shè)計要求。此外，應(yīng)建立管網(wǎng)資料數(shù)據(jù)庫，健全查漏補缺的稽查制度，并強化后期的維護工作，還要加強各項工程材料、部件的質(zhì)量控制，選用延展性好、強度大、抗腐蝕以及抗老化的優(yōu)質(zhì)管材，并且關(guān)鍵要避免剛性接口，而應(yīng)選用柔性的橡膠接口，同時各種管材和管件要按照使用年限予以定期更換。在管網(wǎng)漏失的解決方案的另一個重要方面是對老舊管網(wǎng)的改造，改造過程中要嚴(yán)格管理制度，更換管道，并通過增設(shè)檢漏測壓設(shè)備，提高管漏自查率，減少管網(wǎng)漏失率。

3.3管網(wǎng)抗暴雨強度差及解決方案

近年來，極端災(zāi)害性氣候頻發(fā)，我國各地屢受暴雨災(zāi)害的侵襲，對國家及個人造成了難以估量的經(jīng)濟損失。為降低暴雨災(zāi)害的影響，在市政網(wǎng)管的規(guī)劃設(shè)計中應(yīng)將降雨量、市政管網(wǎng)的排水能力和其他一些經(jīng)濟方面的考量，考慮增大排水管道、出口及泵站的標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)，能夠?qū)⒈┯隇?zāi)害帶來的城市積水快速排出。此外，還要加大對管網(wǎng)建設(shè)的資金投入，強化對管線的管理，及時更換老化管件，從根本上改造和完善舊有的市政管網(wǎng)的基礎(chǔ)設(shè)施。而對新建的雨水管網(wǎng)的管徑設(shè)計要考慮城市年降雨量以及最大時降雨量，保證在城市出現(xiàn)較大的降雨時能夠快速地將地面積水快速地排除，避免城市積水，降低網(wǎng)管負(fù)擔(dān)。

4、結(jié)語：隨著我國經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，我國的市政管網(wǎng)也隨之進(jìn)入了大規(guī)模建設(shè)應(yīng)用階段，而對市政管網(wǎng)的改造及優(yōu)化也向著大型多樣化的方向推進(jìn)，這一方面對管網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)提出了更高的要求。另一方面，隨著最優(yōu)化方法理論、技術(shù)經(jīng)濟評價指標(biāo)以及計算機軟硬件技術(shù)的不斷深入發(fā)展，研究人員在市政管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計方面持續(xù)不斷的探索，也推動這一領(lǐng)域持續(xù)不斷地向前發(fā)展。

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