淺談市政管網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)現(xiàn)狀與趨勢(shì)

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【摘 要】如何對(duì)現(xiàn)有的市政管網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化，做好城市管網(wǎng)規(guī)劃，對(duì)有效解決城市市政管網(wǎng)存在的問(wèn)題具有十分重要的意義。本文首先分析了市政管網(wǎng)設(shè)計(jì)現(xiàn)狀，然后說(shuō)明了市政管網(wǎng)優(yōu)化的原則，最后詳細(xì)闡述了市政管網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)措施及趨勢(shì)。

【關(guān)鍵詞】市政管網(wǎng)；優(yōu)化；BIM；防洪排澇；污水

一、市政管網(wǎng)設(shè)計(jì)現(xiàn)狀

現(xiàn)階段，隨著城市人口數(shù)量大幅度上漲，許多城市的市政管網(wǎng)規(guī)模日益擴(kuò)大，然而卻出現(xiàn)很多問(wèn)題，尤其是給排水管網(wǎng)和其它市政管網(wǎng)之間出現(xiàn)交叉、重疊等情況，不僅影響了管網(wǎng)系統(tǒng)的安全、正常運(yùn)行，同時(shí)增加了施工設(shè)計(jì)的難度。同時(shí)很多城市不重視管網(wǎng)的管理維護(hù)，忽視地下設(shè)施的定期檢查和維護(hù)，造成部分管網(wǎng)出現(xiàn)銹蝕、破損等情況，出現(xiàn)滲水、漏水問(wèn)題，造成水資源的浪費(fèi)。此外，大多數(shù)城市的雨洪設(shè)施發(fā)展相對(duì)緩慢，缺少健全的雨洪資源利用設(shè)備，排水管網(wǎng)不能承受較大的雨水量，如果短時(shí)間內(nèi)降雨量較大，排水系統(tǒng)將不能夠及時(shí)、快速地將雨水排出，從而造成城市內(nèi)澇的情況，給人們的生活與交通出行帶來(lái)極大不便，同時(shí)，部分城市依舊采用雨污合流的模式，大量雨水和城市污水一起排放，造成大量的雨水資源被浪費(fèi)，對(duì)現(xiàn)代化城市的可持續(xù)發(fā)展非常不利。

二、市政管網(wǎng)優(yōu)化的原則

（一）優(yōu)化設(shè)計(jì)的前瞻性

開(kāi)展市政管網(wǎng)優(yōu)化工作是建立對(duì)城市未來(lái)發(fā)展的宏觀展望基礎(chǔ)上的，深受城市未來(lái)發(fā)展方向的影響，需要從整體上對(duì)城市的未來(lái)發(fā)展進(jìn)行科學(xué)把握。因此市政管網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)需要充分照顧到城市總體規(guī)劃，這就需要在進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)之前，充分研究城市的整體規(guī)劃，從城市規(guī)劃中科學(xué)合理的確定城市發(fā)展在近期以及未來(lái)發(fā)展中對(duì)市政管網(wǎng)系統(tǒng)的具體要求，對(duì)城市市政管網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行合理規(guī)劃，確保優(yōu)化后的城市管網(wǎng)管網(wǎng)不僅符合現(xiàn)階段城市發(fā)展的需求，還能夠有效滿足不斷發(fā)展中的城市在未來(lái)對(duì)市政管網(wǎng)的需求。

（二）優(yōu)化設(shè)計(jì)的針對(duì)性

隨著城市化的不斷推進(jìn)，城市人口急劇增長(zhǎng)，城市規(guī)模擴(kuò)大的同時(shí)，城市管網(wǎng)所承擔(dān)的壓力不斷增長(zhǎng)，暴露出的問(wèn)題呈現(xiàn)各種不同的特征，開(kāi)展城市管網(wǎng)優(yōu)化必然需要針對(duì)當(dāng)前市政管網(wǎng)中存在的問(wèn)題開(kāi)展相關(guān)工作，需要在對(duì)現(xiàn)存的問(wèn)題進(jìn)行深入調(diào)查研究的基礎(chǔ)上給出解決措施，解決問(wèn)題。在實(shí)際工作中，工作人員需要充分了解目前城市管網(wǎng)的具體情況，發(fā)現(xiàn)其中存在的問(wèn)題，并廣泛開(kāi)展調(diào)研，實(shí)地考察，深入開(kāi)展問(wèn)題分析，根據(jù)城市的現(xiàn)實(shí)情況以及周圍的自然環(huán)境與社會(huì)環(huán)境開(kāi)展方案設(shè)計(jì)，確定最優(yōu)設(shè)計(jì)方案，使得方案更具有針對(duì)性，能夠解決管網(wǎng)中主要存在的問(wèn)題，更好的為城市發(fā)展與人民的生活服務(wù)。

三、市政管網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)措施及趨勢(shì)

（一）市政管網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)措施

1.防洪排澇設(shè)計(jì)優(yōu)化。

防洪排澇是市政給排水管線設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容，在具體設(shè)計(jì)的過(guò)程中一定要注意兩個(gè)方面：一是內(nèi)洪，二是外洪。針對(duì)外洪一定要做好防控，針對(duì)內(nèi)洪一定要做好排蓄，例如修建防洪堤、水庫(kù)等。加強(qiáng)人們對(duì)防洪排澇的認(rèn)識(shí)，做好城市的防外洪和排內(nèi)澇的合理規(guī)劃設(shè)計(jì)，推行科學(xué)、有效的排洪措施，采用地面抬高、設(shè)置滯洪區(qū)和雨水泵，山區(qū)城市在地形地勢(shì)方面有一定優(yōu)勢(shì)，內(nèi)洪消長(zhǎng)速度相對(duì)快，最好采用地面抬高方案，努力避免設(shè)置水泵站，也可以在恰當(dāng)位置安排抽排設(shè)施。除此之外，結(jié)合排洪標(biāo)準(zhǔn)和排水標(biāo)準(zhǔn)，城市排水的目的就是要解決短時(shí)間內(nèi)城市小匯流暴雨排水，暴雨控制的時(shí)段是5min～120min，結(jié)合年超大值法，科學(xué)選取暴雨的樣本。

2.污水設(shè)計(jì)處理優(yōu)化。

目前，隨著現(xiàn)代化城市的迅速發(fā)展，城市規(guī)模在不斷地?cái)U(kuò)大，集中處理污水的辦法已然不能滿足城市發(fā)展的需求，各種缺點(diǎn)和問(wèn)題日漸突出，比如，不能就近對(duì)部分中水進(jìn)行利用，下游區(qū)域一定要采用直徑較大的管網(wǎng)，從而造成管網(wǎng)投資成本不斷抬高。在日常運(yùn)營(yíng)的過(guò)程中，各區(qū)域有很多提升泵站，能耗非常大。為了有效地解決上述問(wèn)題，城市污水廠修建的時(shí)候通常采用BOT形式，這種模式能夠分散處理城市各個(gè)區(qū)域的污水，在很大程度上降低污水處理的成本。

3.雨水排水設(shè)計(jì)。

雨水排水是城市排水系統(tǒng)中必須妥善處理的重要一環(huán)，現(xiàn)在很多城市遇到大雨天氣容易發(fā)生內(nèi)澇就是因?yàn)槌鞘杏晁潘到y(tǒng)設(shè)計(jì)不合理造成的。在進(jìn)行城市給排水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)中，必須要處理好雨水管渠設(shè)計(jì)工作，事先做好城市雨量計(jì)算工作，根據(jù)城市歷年以來(lái)的氣候進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算，不僅要考慮到降雨總量，還需要考慮到降雨的強(qiáng)度，克服傳統(tǒng)計(jì)算過(guò)程中對(duì)降雨強(qiáng)度不重視的缺陷。考慮到遺傳算法不僅能夠隨機(jī)進(jìn)行全局的搜索，還能直接操作，在很大程度上能夠提高計(jì)算的準(zhǔn)確性，在進(jìn)行雨量計(jì)算時(shí)可以嘗試遺傳算法進(jìn)行計(jì)算。具體進(jìn)行雨水排水設(shè)計(jì)時(shí)，考慮到城市的建筑密度一般比較大，需要承擔(dān)相當(dāng)大的交通通過(guò)量，因此在進(jìn)行雨水管網(wǎng)設(shè)計(jì)時(shí)可以多采用暗線的形式，將管道隱藏在路面之下。

4.基于BIM的地下管廊綜合排布設(shè)計(jì)。

基于BIM的地下管廊綜合排布設(shè)計(jì)可以充分利用BIM技術(shù)的可視化能力，以及信息的自動(dòng)統(tǒng)計(jì)計(jì)算能力，在進(jìn)行地下管廊綜合排布設(shè)計(jì)前，利用無(wú)人機(jī)3D掃描技術(shù)獲得管廊的建設(shè)區(qū)域的周邊環(huán)境模型，或者利用相關(guān)BIM軟件自行創(chuàng)建周邊的環(huán)境模型，包括但不僅限于該區(qū)域的道路、房屋建筑、地形走勢(shì)等。

市政管廊可納入各類電纜、給排水、熱力管道、雨水管道、天然氣管道等市政公用管線，在BIM模型中進(jìn)行各專業(yè)管線的排布，管線排布如圖所示，綜合考慮管線的種類、數(shù)量、安全距離和運(yùn)輸、安裝、維護(hù)、檢修空間以及不同管線之間的影響等，管廊內(nèi)管線的排布應(yīng)滿足不同的行業(yè)規(guī)范。

在BIM模型中進(jìn)行各專業(yè)管線的排布，可以實(shí)時(shí)查看正在布置的管線與其他管線之間的間距是否滿足預(yù)先設(shè)計(jì)的要求，在排布完成之后還可進(jìn)行一鍵式碰撞檢查，發(fā)現(xiàn)管線排布的軟碰撞和硬碰撞，硬碰撞主要是為了發(fā)現(xiàn)管線與管廊自身，或者管線與管線之間的碰撞，軟碰撞主要是為了檢查管線的間距等，在進(jìn)行管線設(shè)計(jì)過(guò)程中，通過(guò)三維漫游模擬，驗(yàn)證預(yù)留檢修空間以及人行道是否滿足運(yùn)營(yíng)階段的要求。

并不是所有的道路都設(shè)置綜合管廊，部分區(qū)域管廊會(huì)與外部直埋管道進(jìn)行銜接，由于每一個(gè)接口處對(duì)管線的管徑需求不盡相同，且涉及大量的預(yù)留洞口，故在管廊內(nèi)部管線排布設(shè)計(jì)過(guò)程中要考慮各預(yù)留孔的大小，并結(jié)合預(yù)留孔的定位優(yōu)化管廊側(cè)壁的鋼筋排布，保證后期管廊出線與過(guò)路套管的銜接。

（二）市政管網(wǎng)優(yōu)化的發(fā)展趨勢(shì)

1.市政管網(wǎng)優(yōu)化是社會(huì)發(fā)展的必然趨勢(shì)。

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、模擬退火算法一級(jí)遺傳算法等等先進(jìn)優(yōu)化技術(shù)在目前已經(jīng)得到了大范圍的應(yīng)用，其不但可以有效的緩解求解的難度，還可以強(qiáng)化計(jì)算的效率，這種方式目前已經(jīng)成為市政管網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)之后的主流趨勢(shì)，由此看見(jiàn)，必須要深入的進(jìn)行分析，從根本之上來(lái)充分的保障其在市政管網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)之中全方位的引用，進(jìn)而推進(jìn)市政管網(wǎng)優(yōu)化的良性發(fā)展。

2.市政管網(wǎng)優(yōu)化軟件的研發(fā)。

現(xiàn)如今，在市政管理優(yōu)化的過(guò)程之中，目前廣泛應(yīng)用的有CAD的軟件，其中還有部分處在一個(gè)研究過(guò)程之中的主要有可視化技術(shù)、集成地理信息系統(tǒng)技術(shù)以及優(yōu)化算法技術(shù)等等。

四、結(jié)語(yǔ)

綜上，市政給排水管網(wǎng)也可以被稱之為市政管網(wǎng)，其主要涵蓋排水管網(wǎng)以及積水管網(wǎng)，在給排水的系統(tǒng)之中投入大量管網(wǎng)的資金，其是城市十分重要的基礎(chǔ)設(shè)施，同時(shí)也是城市發(fā)展的關(guān)鍵。

參考文獻(xiàn)

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