淺談計算機在給排水方面的應用

【摘 要】 當代，隨著經濟的騰飛，計算機技術也得到了迅速的發展，目前計算機的應用已經滲透到各個領域，學科不斷的分支和演化，縱橫交錯的新興學科也不斷的興起.給排水行業也正面臨著一場世界性科技革命的挑戰。

【關鍵詞】 計算機 給排水

在二十世紀末期，國內的給排水專業領域里存在著一種傳統理念，認為給排水工程中的工作從實驗研究，工程設計，從生產運行管理一直到工程施工在內，一般不會涉及很復雜的計算問題，也沒必要利用計算機來完成這些工作。目前，這種錯誤的傳統理念雖然已經得到了轉變，但是在這個行業中仍然不同程度地存在著。這一理念曾經一度阻礙了計算機在我國給水排水專業中的應用，同時也影響了本學科深入的研究與發展。這樣一來計算機技術在我國給水排水工程專業中的應用不僅明顯地落后于國外發達國家同類專業水平。當然，隨著計算機科學技術的快速發展，在廣大行業人士的共同努力下這種落后狀況有了很大的改善。此外，就給水和污水處理系統的控制與優化的方向及其內容來看，其研究的范圍、深度還遠遠沒有達到拓寬和深化的標準，但從總體發展的趨勢來看，其差距正在逐步縮小。就目前的形勢而言，計算機在給排水專業中的應用與研究主要體現在以下幾點：

（一）科學計算和計算機模擬

隨著科技的發展，人們在科研和生產工程中，更注意追求科學化，精密化和定量化，繼而用不同的方法去描述客觀事物，并建立與其相對應的數學模型，不同的數學模型雖然是對事物有定量的描述，但最終還要依靠精確的計算。在給排水工程設計涉及的計算中無論是解析計算機還是數值計算都要處理龐大的數據，其計算的工作量和對其精確度的要求這兩個方面的問題而言，計算機正是解決這兩個問題的最好工具。像其他工程技術領域一樣，計算機在給排水工程中的比較早的應用也是在科學計算中，在過去，管網平差的計算在給排水工程中不僅計算工作量較大，計算復雜繁瑣，因此，用計算機進行管網平差計算是科學計算較早的應用。在當今，尤其在全球性“綠色節能”的呼聲日益高漲的今天，通過最優化設計來保證給水排水工程并盡可能降低基建費用；通過最優化控制等來保證給排水處理系統運行的安全性、可靠性并盡可能降低運行費用等方面的研究和實踐就顯得更為的重要了。

除了科學計算，給水管網及其排水管網的水力計算之外，計算機模擬技術在給排水工程中的應用也是如此，對于一些規模很大，危險性很強大，代價或實驗模擬都難以實現的項目來說，計算機的模擬效果更能體現其優越性。它是解決復雜的系統問題或過程定量分析問題的一種重要的手段。數學模擬和計算機是解決復雜系統問題或過程定量問題更為重要的手段、不僅能節省大量人力物力，而且由這類問題的影響因素繁多且復雜.很難甚至無法用試驗方法來模擬。為了使這種非實物性的數學模型能夠盡可能真實而準確地描述其原本面貌，必須在計算機上進行模擬分析和求解，最后配合必要的現場和實物的測試分析加以驗證，才能建立起代替真實系統的模型。

（二）水環境的凈化與污水處理廠的計算機控制

在發達國家中，水環境的凈化和污水處理基本都實現了計算機控制，而我國在這方面還比較落后。從過去到現在仍然有一種觀點認為：由于我國一直不缺少人力資源，實現計算機控制雖然能節省人工，減輕勞動力的工作強度，沒有必要為實現計算機自動控制而增加建設費用和投資。事實上，國內外的實踐都表明這中觀點是不對的，因為計算機過程控制的三項最主要、最基本的要求是可靠性、經濟性和穩定性。就對于水處理系統而言，包括水質必須滿足的要求外，其運行成本低和運行的安全可靠性等。據相關數據統計，水環境的凈化或者污水處理系統由手動改為計算機控制，不僅節省勞動力，提高了生產效率，而且還能使系統的運行更加的穩定，更能承受進水水質及水量等沖擊負荷的波動，運行更可、靠更安全，不僅提高了出水水質達標率，而且普遍的降低了運行的成本。

特別是污水處理中的污水生物處理，微生物所參與的生物的、物理的、化學的過程機理十分的復雜，至今還沒有被人們完全認識。而且處理過程中往往還受到各種隨機因素的干擾和影響，往往具有非線性、時變性和隨機性等變化的特點，使處理系統具有高度的不穩定性和不確定性，因次難以建立與之相對應的數學模型，以滿足最優控制的要求。污水生物處理的控制方法也有待進一步的研究。目前已有的控制方法或是過于復雜，難以實行在線實時控制，或者過于粗糙，不能滿足高水平的控制要求。解決這類問題的重要途徑之一就是將人工智能.控制理論和運籌學三者相結合的智能控制。其中模糊控制是智能控制的重要組成部分，也是近年來發展最快最具生命力的控制方法。1985年8月，IHE在美國紐約召開的第一屆智能控制學術討論會，智能控制原理和智能控制系統的結構這一提法成為這次會議的主要議題，專家們一致認為，21世紀將是智能控制的時代。就污水處理系統而言，智能控制也將有很大的發展空間。

（三）計算機輔助設計的應用。

計算機輔助設計的應用是在七十年末代發展起來的，八十年代以來逐漸受到重視。由于它具有高速度、高精度和高效率等優點，目前在建筑、機械、航空、造船、氣象和電子等很多領域里的應用都取得了顯著的效果，在給水排水方面的應用也在全面的展開。其中就CAD軟件而言，CAD是計算機的一個輔助軟件，它使的計算機在整個建筑行業應用的功能更加完善。在建筑給排水工程設計中，標準件主要是包含材料和設備。材料可以由圖紙中的圖例表示，而設備則牽扯到選型、計算和布置諸多方面。目前的軟件產品一般提供了較完備的材料庫，隨著軟件進一步的升級且能提供自行擴充維護的材料庫，基本內容包括各種管材、管件和型號規格等以及能編輯生成被相應軟件直接調用的文件。建筑給排水工程中有些設備的使用較為復雜，比如中水回用處理、熱交換、游泳池等等，本身的信息量就決定了它們應當有專門的應用軟件。因此軟件還有待于進一步開發，形成一套較完善的設備數據庫：包括設備的性能特點、使用說明、選型各種計算方法、并支持輔助形成計算書以及可以被與之相應的軟件直接調用的文件。在隨著計算機行業的不斷發展，在支持多任務的操作系統平臺上，同時使用與之相對應的軟件和設備選型軟件能夠直接調入計算選型的設備完成布置，這是使用設備數據庫比較理想的方式。

綜上所述，給排水工程設計在相應軟件普及使用下發生了深刻的變化，提高了多方面的工作效率，但是總體來看，給排水工程設計相應軟件的開發工作還是十分艱巨的，簡而言之，其發展方向如下：一是進一步提高相應軟件的專業水平和智能水平；二是使相應軟件的計算、分析、定量和模擬于一體，以改變目前軟件只偏重于繪圖的特點；三是除了建筑給排水之外，應擴充軟件的凈水和污水處理廠工程設計專用軟件的研制；四是軟件的研制逐步向標準化過度，便于其到更廣泛的推廣和并將其發揮更大的作用。

（四）結束語

本文初步探討計算機在給排水工程中的應用問題，計算機在給排水工程領域中的應用除了以上幾個方面之外，在分析統計，信息管理等方面，與其他工程技術領域一樣都有很廣泛的應用。相信未來隨著工程技術人員對計算機技術進行的更加深入的開發，必將帶動包括給排水專業在內的各個技術領域廣泛的應用必將走向輝煌。

參考文獻

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