市政排水管网布置及其优化
摘要:市政工程在我国的城市建设中起着非常重要的作用,在进行市政工程的
设计过程中,做好市政排水管网的布置和优化对城市的发展非常有利,本文就针
对市政排水管网布置和相关的优化活动进行探究。
关键词:市政排水;管网布置;优化设计
引言
随着中国城市基础设施建设经验的不断积累,人们对城市排水管网布局越来
越关注。
城市排水管网的建设可以在一定程度上缓解城市的环境污染,为城市的
可持续发展做出重要的贡献。
通过对城市排水管网的优化设计,能够使城市的排
水系统更加顺畅,工程投资及运营费用更经济,使人民的日常生活变得更加的便利。
因此,有必要加强城市排水管网设计的优化。
一、市政排水管网优化的重要性
城市排水管网的优化对城市的发展有着直接的经济效益和社会效益。
首先,
优化相应的排水系统可以产生直接的经济效益。
就目前城市发展而言,排水管网
在城市的建设过程中起着有非常重要的作用,在整个工程中,管网的建设费用就
占城市建设成本的比例较大。
对于城市排水管网的优化,可以在一定程度上减少
管道的埋设深度,减少在施工过程中的人力和物力的成本,节省大部分的资金。
第二,进行城市管网的优化,对于城市的发展有直接的社会效益。
排水管网在城
市发展和人民生产生活中发挥着非常重要的作用。
对于城市的排水管网进行优化,能够减少城市污水的排放,避免出现下雨天路面积水的情况,是社会效益变得凸显。
二、市政排水管网布置中存在的主要问题
2.1排水体制选择不合理
随着城市化进程的加快,目前很多城市在设计排水管网时,都采用分流制系统,而不是根据城市的实际情况进行设计,导致无法达到预期的效果。
这种设计
是盲目的,对降雨量较少或是部分老城区,采用合流制更为有效、合理。
在设计
一个城市的排水管网时,应充分考虑设计项目的特点,并选择合适的排水系统。
2.2 未考虑雨水的综合利用
在进行城市的排水管道的设计时,考虑问题比较单一,一直考虑怎么将水收集、排放,但是忽略了对于雨水的再次利用。
如果充分的考虑雨水的渗透、调蓄、利用,在一定程度上能保护资源,还可降低排水系统的压力,减小排水管管径,
节省投资。
2.3 排水设施布置不完全
以往的设计中,仅考虑污水的排放,认为雨水相对较干净,一般直接排至水体、沟渠,而未考虑初期雨水的截流或低影响开发等设施的设置。
对某地初期雨
水径流、合流制污水及分流制污水分别取样,主要水质分析数据如下表:
造成此结果的主要原因是,雨水收集过程中,携带了一部分空气中的酸性气体、灰尘及道路或屋顶上的污泥、垃圾等,如果这部分雨水直接排入水体,将会
对环境造成严重污染。
图1 雨水径流污染
2.4 市政排水系统信息预测不到位
从中国城市排水管网的重要性来看,许多城市对于城市排水系统的建设并不
太重视。
在进行城市排水管网的设计时,还存在着只要将水排出就好,没有对未
来可能出现的突发情况进行预测。
随着电子信息技术的不断发展,许多城市在进
行排水管网的建设过程中采用气象分析技术。
对于极端天气条件下的降雨预测,
根据预测的结果,进行城市排水管网的设计。
但目前各个部门都不太重视气象条
件的预测,导致后期城市排水管网运行中存在诸多问题。
2.5市政排水管网设计参数选择不合理
在排水管网设计计算中,降雨历时t及暴雨重现期P的选择是较为重要的。
以武汉为例,暴雨重现期公式为:
通过计算,我们得出不同t及P值条件下暴雨强度值如下表:
从上表可以看出,选择不同的设计参数对计算结果有很大的影响。
设计时,
必须根据项目所在地的具体情况,选择合理的参数。
三、市政排水管网的优化设计
3.1排水管网优化的基本原则
城市的排水管网设计是一项非常复杂的项目,设计时应该充分的考虑设计区
域的实际情况,并遵循以下原则。
首先,在设计一个城市的排水管网时,有必要
预测城市的未来发展,判断未来城市的发展规模,根据城市未来一段时间内的需要,来进行排水管网的设计。
其次,在设计城市排水管网时,应考虑目前排水管
网的问题。
这些问题的目标设计将使城市的排水网络朝着优化的方向发展。
第三,在城市排水网络设计中,在满足城市排水需求的情况下,排水管网总投资减少。
3.2排水管网优化设计的方向
在城市的排水管网的优化设计过程中,排水管网优化的主要任务有如下:(1)合理选择排水体制。
在城市排水管网的设计时,首先应调查当地的地形条
件和水文条件、调查城市排水管网的基本情况和污水处理能力。
在排水管网的设
计时,不同地区可以采用不同的排水体制。
如果所在地区对水体的保护要求比较
高的情况下,可对雨水进行相应的收集,然后进行处理。
在缺水地区的排水设计中,可适当增加城市雨水的收集,处理和综合利用。
在老城区,尤其是街道比较
狭窄的地区,如地下设施很多,同时建设雨水和污水管网比较困难,或者在年降
雨量小于300毫米的地区,可考虑采取合流制的排水系统。
(2)加强信息化技
术的应用。
根据多年的观测和记录,建立有效数据库,根据各地实际情况,确定
重现期、径流系数等参数,为管网的优化设计提供更为准确、合理的数据。
(3)污水处理厂的选址。
污水处理厂的选址直接影响基建投资、管理费用和环境效益等,应通过多方案比选,合理确定其位置,以使排水管网的设计更加优化。
(4)管网优化布置。
管网布局对管网运行起着非常重要的作用,应尽量采用直线布置
管道,避免拐弯。
在进行管网的布置过程中,应该做好就势设置,减少管道埋深,减少对于泵站的安置,降低运行的成本。
(5)管径优化设计。
在城市排水管网
的设计中,应根据城市的实际情况选择合理的设计参数,按需要设置管径。
因为
管径的大小直接影响着管道的排水能力。
因此,在城市排水管网设计中,应优化
管径,优化排水系统设计。
(6)排水系统完整性优化。
要充分考虑初期雨水的
污染情况,重视初期雨水的收集及处理。
完善排水网络及相关处理设施,使雨水
及污水均能达标排放。
3.3工程规划设计
市政排水管网的建设基于区域排水规划。
规划设计是一项系统而又复杂的工程,需要相关的设计人员在熟悉区域用地规划、总体规划的基础上,通过方案的
比选以及严谨的计算,才有可能有合理的成果。
尤其应注意以下几点:(1)在
市政工程排水管网建设过程中,有必要对所设计的城市的情况进行实地的调查,
了解当地的人口用水的结构和室内的水资源的设置情况,在进行管网的设计时,
以相关的规范、标准为设计依据,根据前期的调查情况进行设计,使设计的方案
更加的合理,能够更好的服务于城市的排水系统。
(2)在进行城市的排水管网
设计时,同时进行排水管网的网络数据系统的建立,用科学的手段分析和监控城
市排水管网的状况。
通过对数据的分析,找出管网的不足之处,为排水管网的优
化提供了理论依据。
(3)在进行排水管道计算时,先选定排水设计参数,确定
设计流量。
在满足流量及流速要求的情况下,对管段进行坡度和管径的设计,并
进行多方案的比选。
选出其中总投资费用较为经济的方案。
四、市政排水管网的优化方法
计算机技术的飞速发展,为市政排水管网的优化提供了极大的便利。
管网优
化的主要计算方法如下:遗传算法、两阶段优化法、动态规划法以及非线性规划
与线性规划法等新的算法。
相关研究人员不断探索和开发各种可视化技术,集成GIS和优化算法等管网优化软件。
管网优化领域不断扩大。
管道运行可靠性和经
济优化大大优化。
近年来,我国管网技术的优化技术一直伴随着城镇化进程不断
的推进,管网优化设计也采用多种方式相结合的方法。
在排水管网的规划建设中,在取得排水管网数据后,建立排水管网模型,设
定排水管网模型的目标函数和约束条件。
根据排水管网整体布局优化,运用现代
科学技术,通过静态结构分析及动态模拟分析,不断优化调整管网布局,并进行
相应的模拟,如结果满足管网运行要求,则布局优化完成。
图2 排水管网优化设计流程
结语
随着人民生活水平的提高,对生活环境的重视,排水管网的设计对于城市的
发展有着越来越重要的作用。
本文针对城市管网在进行设计时要不断进行优化的
重要性和目前城市管网发展的现状进行阐述,并对其问题进行探究,然后给出城
市管网在进行优化的过程中的建议,希望推动城市管网设计优化的发展。
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