市政管網優化技術研究現狀與趨勢探究

吳帆

摘 要：市政管網建設是城市基礎設施建設的重要組成內容，其對于保障城市水資源的利用率及城市經濟的發展具有至關重要的作用，因而市政管網優化技術是促進其作用發揮的重要保障。該文基于我國當前市政管網優化技術的現狀，結合城市基礎建設的實際情況對市政管網優化技術的發展趨勢進行探討。

關鍵詞：市政管網 優化技術 現狀 趨勢

中圖分類號：TU990.3 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）03（a）-0074-01

1 市政管網優化技術的發展歷程

市政管網優化是對計算機軟件、數學理論及技術經濟評價等方面的綜合運用，其根據目標系統構造模型而利用先進的技術與理論，設計合理的工程實施方案，進而為工程項目的施工與運行提供科學的依據。我國對市政管網優化技術的研究大概在20世紀80年代，對于優化技術的發展歷程主要可以分為幾個階段：前期主要采用以線性或非線性、動態規劃等經典優化理論進行市政管網的優化；而后在市政管網優化的縱向發展中，遺傳算法及人工神經網絡法等應用廣泛；隨著科學技術的發展，市政管網優化逐漸向著多方法結合的橫向方向發展，包括對以上諸多方法的綜合應用，并融合進現代地理信息系統等先進軟件的技術。應該說，市政管網優化技術逐漸由傳統單一化向著先進綜合化的方向發展。

2 市政管網優化技術的研究現狀

2.1 遺傳算法在市政管網優化中的應用

遺傳算法是在模擬自然生物遺傳與進化過程的基礎上進行全局搜索的方法。將其應用于市政管網優化的設計環節，具有較大的必要性。市政管網優化具有一定的復雜性，遺傳算法能為其提供簡便的方式，在處理離散變量函數時，不用對管徑進行后期調整，能減少管網的投資，優化管網布置。同時，遺傳算法可以明確內編碼空間與問題空間，解決許多常規算法難以計算和解決的問題，因而具有更加的實用性和針對性。另外，通過遺傳算法可以為工作人員對管網優化模型中存在的問題提供解決方法，最大程度的實現管網優化的經濟性及供水的安全穩定性。

2.2 數學模型在市政管網優化中的應用

采用數學模型進行市政管網的優化設計，是在非線性模型的基礎上借助最小二乘法而對管網系統進行優化，建立起自壓式樹狀管網神經網絡優化設計模型。這一設計模型能夠在不影響水力模型的計算精度下對管網進行簡化，同時通過采用水力平差模型還能對供水管網的運行情況進行驗證，進而根據其平差結果進行有針對性的調整，促進管網鋪設方案的科學高效。當前，建立數學模型的方法已在市政管網建設中得到了廣泛的應用，并取得了較為理想的經濟效益與社會效益。

2.3 計算機技術在市政管網優化中的應用

在現代計算機信息技術迅速發展并得到廣泛應用的形勢下，計算機技術也在市政管網優化中發揮出巨大的輔助作用。針對市政管網優化技術，計算機主要為期提供了Auto CAD的操作平臺，在此平臺上提供HY-SZGXV4.0、Water CAD、理正給排水設計等市政管網設計軟件及給水系統優化軟件。通過這些系統軟件，對市政管網的優化設計提供了極大的便利與效果，提高了市政管網鋪設的效率，是未來市政管網建設工程技術的必然發展方向。

3 市政管網優化中出現的問題與解決方法

3.1 管網系統布置的不合理問題

由于城市自來水加快普及，在管網布局與規劃缺乏科學性的情況下，新時期市政管網系統鋪設冗余、連接復雜的問題日益突顯。為了解決此問題，供水單位應該根據供水區域的地形情況及用戶分布情況，結合城市建設規劃而進行管網系統布置。在布置管網的過程中，要充分考慮經濟成本，應用遺傳算法盡量將管網布置成環狀或枝環狀，在節省工程造價的同時提高管網安全性。

3.2 市政管網漏失的問題

管網漏失問題是當前市政管網中存在的普遍問題，管材質量及施工管理的不足都是導致其問題產生的重要原因。因此，為了解決市政管網漏失的問題，應該在其原因的基礎上進行有針對性的解決。首先，供水單位要嚴把管材質量關，選擇抗腐蝕強、質量優的抗老化管材，選擇柔性橡膠接口；對各附件進行定期的檢查與更新。其次，在市政管網的設計施工環節中，要依據原有的詳細資料精心設計其管網鋪設方案并制定施工計劃，施工人員則應該在科學的施工方案下進行施工，確保管基的平整結實，并在施工完成后進行水壓試驗，確保管網的性能。最后，在市政管網的管理工作方面，要建立健全的查漏檢查制度，建立現代化的管網資料數據庫，及時了解管網的漏失情況，并加強維修與維護，要重視對老舊管網的改造與更新工作，利用更換、噴涂及翻襯修復的多種方法確保管網的整體完整。

3.3 市政管網抗暴雨的強度問題

隨著近年暴雨的頻頻降臨，市政管網自身存在的不足及施工中存在的質量問題，使得其抗暴雨強度逐漸變差，給人民的生活及城市經濟的發展帶來諸多消極影響。筆者認為，應該適當增加管網的排水管道、出水口的標準系數。由此就要求政府應加大管網建設資金，加強管線管理，加強雨水收集措施的實施，通過多種途徑保證管網建設的質量。當然，這需要在考慮當地降雨量、市政管網排水能力及經濟等要素下進行切合實際的措施改進。

4 市政管網優化技術的發展趨勢

市政管網優化技術的發展趨勢是在當前市政管網優化技術影響因素的復雜性基礎上，以改變傳統管網優化技術中的不足和缺陷，而充分利用以上算法輔助市政管網優化，進而想著更多元化的現代化方向發展。

4.1 積極拓展市政管網優化領域

在我國城市化進程加快發展的新形勢下，市政管網建設規模也呈日益擴大的趨勢不斷發展。然而，不同的地形及水源質量差異、經濟條件及技術條件差異也日益壯大的市政管網優化工作帶來了難題。為此，筆者認為應該積極拓展拓展市政管網優化領域。首先，要加強對市政管網建設與運行的經濟性及可靠性分析，保證管網建設的作用與性能；其次，要加強新算法與舊算法的結合，促進市政管網的優化布置；最后，要加強管網的混合布置，如環狀、樹狀間的結合，最大程度的提高市政管網優化布置的水平。

4.2 積極研發市政管網優化軟件

在現代信息時代，一些信息技術已開始應用于市政管網優化工作上，并取得了相應的成績，但可視化技術及優化算法等技術卻還未真正的研發并應用起來。未來的市政管網優化技術，應該在不同市政管網特點的基礎上，研發出更多的集成性、通用性自動化軟件，諸如集成GIS等新型軟件都將是市政管網優化技術的發展方向。

5 結語

總之，在社會經濟日益發展壯大的背景下，我國市政管網優化工作應該借助科學技術的力量，大力加強創新與研發，不斷推進新型的市政管網優化技術的誕生與應用，促進市政管網優化的快速持續發展。

參考文獻

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