摘 要：分析我國當(dāng)前在城市建設(shè)中市政給水排水網(wǎng)道在建設(shè)中存在的問題，并對在城市建設(shè)中如何做好給水排水網(wǎng)的建設(shè)進(jìn)行探討，以達(dá)到建設(shè)美好城市的目的。

關(guān)鍵詞：給水排水;優(yōu)化

近幾年，隨著城市化的迅猛發(fā)展，城市基礎(chǔ)建設(shè)也在不斷的發(fā)展起來，由于市民生活的需要，給水排水管網(wǎng)也隨之被迅速的延伸開來。目前，如何科學(xué)的設(shè)計(jì)給水排水管網(wǎng)的問題在許多建設(shè)中都被涉及到，如：城市道路的修建、舊城區(qū)的改建以及新城區(qū)的建設(shè)等。因而，在進(jìn)行給水排水的規(guī)劃時(shí)，我們需用發(fā)展的眼光去看待，同時(shí)在選擇給水排水體系時(shí)需根據(jù)城市的實(shí)際情況出發(fā)，堅(jiān)持污水廠與給水排水管網(wǎng)同時(shí)設(shè)計(jì)、施工和投產(chǎn)。此外，還需做好小區(qū)污水的處理、給水排水管網(wǎng)的維護(hù)與管理。

1 市政給水排水管網(wǎng)現(xiàn)狀

1.1 給水排水管網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)問題 給水排水的總體規(guī)劃是規(guī)劃設(shè)計(jì)的前提，管網(wǎng)的建設(shè)一般在其完成后需達(dá)到50年以上的使用期限，假如按照總體規(guī)劃的年限、人口密度、服務(wù)范圍及污水量標(biāo)準(zhǔn)等為依據(jù)，則城市發(fā)展的需要將很難被適應(yīng)。

1.2 排水體制的問題 排水體制與整個(gè)排水設(shè)計(jì)相關(guān)，如今有大量的排水體制都需重新改制。分流制與合流制這兩種體制是排水系統(tǒng)的組成部分;在城市中，混合制也是常見的系統(tǒng)，它通常是為了滿足合流制城市的需要而出現(xiàn)的。由于在不同的城市中，其自然條件和修建情況也不同，所以在各城市要采用不同的排水體制。在我市區(qū)內(nèi)，由于干渠縱橫交錯(cuò)，水系發(fā)達(dá)，所以居民的生活污水和工廠生產(chǎn)廢水大部分都是直接排入附近的干渠;而在我市的一些新建區(qū)，則因地制宜的采用了不同的體制。舊城區(qū)通常是采用合流制系統(tǒng)，在干渠的兩岸邊建一條截流干管，并在其旁設(shè)置污水廠。在晴天將污水處理后直接排入渠水中，而在雨天由于雨量的增加會有部分污水直接流入渠中。

2 市政給水排水管網(wǎng)的優(yōu)化措施

對于排水管道的優(yōu)化設(shè)計(jì)而言，其主要內(nèi)容一般為：在某一管段設(shè)計(jì)中，當(dāng)設(shè)計(jì)流量確定后，在滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求的管徑和坡度的各種組合下，所取得的管材費(fèi)用和數(shù)設(shè)費(fèi)用的平衡。然而在整個(gè)市政給水排水管網(wǎng)中，其優(yōu)化設(shè)計(jì)的措施必須做到多層次、多角度的優(yōu)化。

2.1 改進(jìn)優(yōu)化設(shè)計(jì)的算法 事實(shí)上，以污水廠為根節(jié)點(diǎn)的最小費(fèi)用生成樹就是給水排水管網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，而構(gòu)造最小生成樹的有效方法是Dijkstra算法。由于在給水排水管網(wǎng)的優(yōu)化過程中，生成樹的權(quán)值會隨管段的長度、流量以及埋深的變化而變化，所以，在實(shí)際應(yīng)用中變權(quán)值Dijkstra算法是最為常用的方法。有向圖是指在優(yōu)化前指定網(wǎng)絡(luò)中各邊的流水方向，它通常被用于管網(wǎng)平面布局的優(yōu)化中;而在最初的情況下，管網(wǎng)中流水的方向是不確定的，同時(shí)生成樹生長的方向也可能與流水的方向相反，所以，采用無向圖優(yōu)化更是與管網(wǎng)最初水流方向的不確定情況相符合。根據(jù)以上原因，在無向圖的變權(quán)值Dijkstra算法下對給水排水管網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化分析。最小費(fèi)用樹的深度優(yōu)先算法是Dijkstra算法的實(shí)質(zhì)，同時(shí)又被稱作瞎子爬山法。Dijkstra算法的速度較快、需處理的信息量較小，且對單極值、單因素的情況極為有效。

2.2 管線平面的優(yōu)化設(shè)計(jì) 工程量小、流水暢通、能量節(jié)省是給水排水管網(wǎng)的布置原則。正確的定線決定著設(shè)計(jì)管網(wǎng)的合理性，定線的基本原則是：在設(shè)計(jì)干管支管時(shí)應(yīng)盡量做到直線布局;同時(shí)，定線應(yīng)盡量借助地理優(yōu)勢使污水在重力的作用下流入污水廠;在設(shè)計(jì)管道時(shí)應(yīng)盡量減小其埋深，并在管道的中途減少提升泵站的設(shè)置。在以往的研究中，通常假定管徑的每一段都相同，依據(jù)挖方的費(fèi)用來對初始布置的方案進(jìn)行選擇，然后依據(jù)算法對其進(jìn)行不斷的調(diào)整;之后又引出了排水線的概念，在排水區(qū)域內(nèi)與最終出水口節(jié)點(diǎn)相距同樣可行管數(shù)的節(jié)點(diǎn)處用一根排水線連接起來，使問題變?yōu)樽疃搪穯栴}，并用動(dòng)態(tài)規(guī)劃法對其進(jìn)行求解，然而此法限制了尋優(yōu)的范圍，使得在設(shè)計(jì)過程中人們很容易排除最優(yōu)方案。而后，人們?yōu)榱朔奖悖殉鞘信潘到y(tǒng)抽象為由點(diǎn)和線組成的決策圖，在圖中可以尋找到合理的方法。后來在1986年間又開始利用三種權(quán)值來解決問題，這三種權(quán)值分別是各管段的管長、各管段地面坡度的倒數(shù)以及在滿足各管段最小覆土的條件下按最小坡度設(shè)計(jì)時(shí)的挖方量，對這三種權(quán)值分別進(jìn)行管徑、埋深和提升泵站的優(yōu)化設(shè)計(jì)，運(yùn)用最短路生成樹算法求管線平面布置方案，最后取投資費(fèi)用最小的平面布置方案作為最優(yōu)設(shè)計(jì)方案。

2.3 環(huán)剛度的優(yōu)化選擇 環(huán)剛度是水泥埋地排水管抗外壓負(fù)載能力的綜合參數(shù)，為了確保在外壓負(fù)載下水泥埋地排水管能夠安全工作，則在設(shè)計(jì)中環(huán)剛度的選擇是極為重要的。通常出現(xiàn)形變過大或壓屈失穩(wěn)破壞的管材都是由管材的環(huán)剛度過小引起的。相反，造成用材太多、成本過高的原因是環(huán)剛度的選擇太高，從而使得截面慣性矩的采用量過大。外壓負(fù)載相對而言比較復(fù)雜，它主要包括靜負(fù)載和動(dòng)負(fù)載，其中靜負(fù)載是由地面和土壤重量產(chǎn)生的，而重負(fù)載是運(yùn)輸車輛在經(jīng)過時(shí)所產(chǎn)生的。由于環(huán)剛度屬于柔性管，它在外壓的負(fù)載下會和周圍的土壤產(chǎn)生共同作用，一起承受外壓負(fù)載，致使水泥埋地排水管需承受較為復(fù)雜的負(fù)載機(jī)理。負(fù)載、管材和土壤三者之間相互影響著，并且對水泥埋地排水管鋪設(shè)后能否正常工作起決定性的作用。所以，外壓負(fù)載的情況和鋪設(shè)后管道周圍土壤的情況共同決定了環(huán)剛度的選擇。

按照各國的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)來看，鋪設(shè)情況是水泥埋地排水管在外壓負(fù)載下是否能夠安全使用的因素中起主要的作用。一般在鋪設(shè)較好的情況下，即使環(huán)剛度較低，其管材也不會有很大的變形;相反，如果鋪設(shè)的情況不好，則環(huán)剛度再高，其管材也容易變形或出現(xiàn)壓屈失穩(wěn)。要想保證良好的鋪設(shè)情況，同時(shí)還需要有一定的成本，按照一般生產(chǎn)廠家的生產(chǎn)規(guī)格來看，4kN/mZ和skN/mZ是兩種可供選擇的水泥埋地排水管環(huán)剛度規(guī)格。根據(jù)以往的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)來看，選擇較高的環(huán)剛度在設(shè)計(jì)水泥埋地排水管時(shí)所取得的效果更佳。水泥埋地排水管的直徑在500mm以下時(shí)，環(huán)剛度的規(guī)格一般選則skN/mZ，只有當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件好而且又沒有運(yùn)輸車輛負(fù)載的情況下則采用環(huán)剛度4kN/m2;當(dāng)水泥埋地排水管的直徑在500—1200mm之間時(shí)，環(huán)剛度的規(guī)格應(yīng)盡量選擇skN/mZ，如果環(huán)剛度的規(guī)格選擇在skN/mZ以下的，則要嚴(yán)格控制鋪設(shè)施工的質(zhì)量，同時(shí)經(jīng)過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算;當(dāng)水泥埋地排水管的直徑在800mm以上時(shí)，則推薦使用環(huán)剛度較高的金屬增強(qiáng)復(fù)合纏繞管和玻璃鋼夾砂管。如果要使用較低規(guī)格的環(huán)剛度熱塑性水泥管，則必須要經(jīng)過變形驗(yàn)算和壓屈失穩(wěn)等設(shè)計(jì)計(jì)算，以控制鋪設(shè)施工的質(zhì)量。

3 結(jié) 語

如今，市政工程所關(guān)注的重點(diǎn)是市政給水排水管網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，依目前的形勢來看，要

想使給水排水管網(wǎng)做到更好，則必須要充分利用排水體制，合理使用新型材料，并在管網(wǎng)上進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

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