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

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，城市基礎建設也在不斷的發(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，如何科學的設計給水排水管網(wǎng)的問題在許多建設中都被涉及到，如：城市道路的修建、舊城區(qū)的改建以及新城區(qū)的建設等。因而，在進行給水排水的規(guī)劃時，我們需用發(fā)展的眼光去看待，同時在選擇給水排水體系時需根據(jù)城市的實際情況出發(fā)，堅持污水廠與給水排水管網(wǎng)同時設計、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)劃設計問題 給水排水的總體規(guī)劃是規(guī)劃設計的前提，管網(wǎng)的建設一般在其完成后需達到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、服務范圍及污水量標準等為依據(jù)，則城市發(fā)展的需要將很難被適應。

1.2 排水體制的問題 排水體制與整個排水設計相關(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，水系發(fā)達，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)化設計而言，其主要內(nèi)容一般為：在某一管段設計中，當設計流量確定后，在滿足設計規(guī)范要求的管徑和坡度的各種組合下，所取得的管材費用和數(shù)設費用的平衡。然而在整個市政給水排水管網(wǎng)中，其優(yōu)化設計的措施必須做到多層次、多角度的優(yōu)化。

2.1 改進優(yōu)化設計的算法 事實上，以污水廠為根節(jié)點的最小費用生成樹就是給水排水管網(wǎng)的優(yōu)化設計，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，在實際應用中變權(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)進行優(yōu)化分析。最小費用樹的深度優(yōu)先算法是Dijkstra算法的實質(zhì)，同時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)化設計 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計管網(wǎng)的合理性，定線的基本原則是：在設計干管支管時應盡量做到直線布局;同時，定線應盡量借助地理優(yōu)勢使污水在重力的作用下流入污水廠;在設計管道時應盡量減小其埋深，并在管道的中途減少提升泵站的設置。在以往的研究中，通常假定管徑的每一段都相同，依據(jù)挖方的費用來對初始布置的方案進行選擇，然后依據(jù)算法對其進行不斷的調(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)點相距同樣可行管數(shù)的節(jié)點處用一根排水線連接起來，使問題變?yōu)樽疃搪穯栴}，并用動態(tài)規(guī)劃法對其進行求解，然而此法限制了尋優(yōu)的范圍，使得在設計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計時的挖方量，對這三種權(quán)值分別進行管徑、埋深和提升泵站的優(yōu)化設計，運用最短路生成樹算法求管線平面布置方案，最后取投資費用最小的平面布置方案作為最優(yōu)設計方案。

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載能力的綜合參數(shù)，為了確保在外壓負載下水泥埋地排水管能夠安全工作，則在設計中環(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。外壓負載相對而言比較復雜，它主要包括靜負載和動負載，其中靜負載是由地面和土壤重量產(chǎn)生的，而重負載是運輸車輛在經(jīng)過時所產(chǎn)生的。由于環(huán)剛度屬于柔性管，它在外壓的負載下會和周圍的土壤產(chǎn)生共同作用，一起承受外壓負載，致使水泥埋地排水管需承受較為復雜的負載機理。負載、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后能否正常工作起決定性的作用。所以，外壓負載的情況和鋪設后管道周圍土壤的情況共同決定了環(huán)剛度的選擇。

按照各國的建設經(jīng)驗來看，鋪設情況是水泥埋地排水管在外壓負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情況，同時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)以往的設計經(jīng)驗來看，選擇較高的環(huán)剛度在設計水泥埋地排水管時所取得的效果更佳。水泥埋地排水管的直徑在500mm以下時，環(huán)剛度的規(guī)格一般選則skN/mZ，只有當?shù)刭|(zhì)條件好而且又沒有運輸車輛負載的情況下則采用環(huán)剛度4kN/m2;當水泥埋地排水管的直徑在500—1200mm之間時，環(huán)剛度的規(guī)格應盡量選擇skN/mZ，如果環(huán)剛度的規(guī)格選擇在skN/mZ以下的，則要嚴格控制鋪設施工的質(zhì)量，同時經(jīng)過結(jié)構(gòu)設計計算;當水泥埋地排水管的直徑在800mm以上時，則推薦使用環(huán)剛度較高的金屬增強復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)過變形驗算和壓屈失穩(wěn)等設計計算，以控制鋪設施工的質(zhì)量。

3 結(jié) 語

如今，市政工程所關(guān)注的重點是市政給水排水管網(wǎng)的優(yōu)化設計，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)上進行優(yōu)化設計。

參考文獻

[1] 劉海濤,李莉. 市政排水管網(wǎng)優(yōu)化設計的方法研討[J]. 西南給排水, 2009,(04) .

[2] 吳天蒙. 給水管網(wǎng)管線優(yōu)化布置研究[J]. 住宅產(chǎn)業(yè), 2009,(09) .

[3] 林向明. 城市排水管網(wǎng)的規(guī)劃設計[J]. 科技資訊, 2005,(25) .

[4] 林向明. 城市排水管網(wǎng)的規(guī)劃設計[J]. 科技咨詢導報, 2006,(08) .

[5] 陳敏. 淺談城市排水管道系統(tǒng)優(yōu)化設計探索[J]. 華章, 2009年13期.