市政管網優(yōu)化技術研究現狀與趨勢

向宇

（重慶市大學城水務技術開發(fā)有限公司，重慶 400000）

水資源是當前人類最為寶貴的資源之一，也是萬物生存的根本，是推動人類社會發(fā)展進程的重要基礎。隨著人類生活水平的提升以及人口數量的持續(xù)上漲，越來越多的水資源開發(fā)問題暴漏出來，一些地區(qū)出現水資源浪費現象，另外一些地區(qū)則存在水資源污染問題，不合理的水資源開發(fā)導致水資源急劇短缺。從我國現有水資源問題來講，我國目前存在洪澇方面災害，且承受水土流失的負擔，還因為水污染并沒有得到有效控制，一些地區(qū)的水資源供需平衡被打破。市政管網鋪設是城市水資源利用的重點，優(yōu)化市政管網技術，能夠有效改善水資源利用問題，下文將就市政管網優(yōu)化技術展開詳細論述。

一、市政管網技術優(yōu)化必要性

城市化的發(fā)展改變水資源開發(fā)重心，促使原本從城市向農村供水轉變成了從農村向城市供水，該種變化導致城市水資源的利用比例增加。而從我國城市用水現狀來講，大部分地區(qū)都存在缺水情況，尤其是城市發(fā)展水平越來越高，各個行業(yè)也都加大用水量，水資源短缺問題更加嚴重。如今，城市加強水資源利用效率，夯實水資源基礎建設，優(yōu)化城市管網技術成為當前保護水資源的有效途徑。城市供水系統(tǒng)當中，市政管網是最為重要的組成部分，對管網的布置、設計以及算法均進行優(yōu)化，才能夠控制好城市管網鋪設的成本費用，而管網的后續(xù)運行費用也會因此降低，城市管網系統(tǒng)具備較高可靠性情況下，其能夠降低城市水資源消耗，從而達到節(jié)約水資源的目的。本文探究市政管網優(yōu)化技術的研究現狀，綜述國內外各個學者在市政管網優(yōu)化技術方面的研究成果，主要是期望能夠為后續(xù)城市管網工程建設提供堅實的理論依據，促使城市供水系統(tǒng)建設更加科學合理。

二、市政管網優(yōu)化技術的研究現狀

市政管網優(yōu)化研究屬于比較廣泛的研究領域，其涉及到的學科較多，因此，理論知識也比較復雜，學者們從數學角度、經濟角度以及計算機功能等角度均提出過屬于自己的研究觀點，如今，管網優(yōu)化已經被運用到農業(yè)灌溉、城市供排水以及油氣輸送等多個領域當中。管網優(yōu)化過程中依據了目標體系，其通過相關規(guī)范設計對應模型，并借鑒最優(yōu)化理論的情況下，設計好管網參數，確保其能夠滿足工程方案的實際需求，成為市政管網工程建設的科學依據。

事實上，早在20世紀60年代，國外學者就已經開始從全面性和系統(tǒng)化角度對管網優(yōu)化方法展開分析，該研究方向比我國開始研究市政管網優(yōu)化設計早了大約20年的時間。而從我國研究市政管網優(yōu)化的實際情況，可以將其劃分為幾個階段：第一階段是景點優(yōu)化理論的應用階段，當時很多學者就市政管網優(yōu)化的基礎理論展開研究，認為諸如動態(tài)規(guī)劃法、非線性規(guī)劃法以及有現行規(guī)劃法都能夠被合理運用到市政管網規(guī)劃當中。第二階段則是算法優(yōu)化研究階段，為了促使市政管網的優(yōu)化向著縱向方向發(fā)展，一些學者開始研究采用人工神經網絡法以及遺傳算法等方式來計算市政管網，確保其鋪設更加科學。第三階段是多方法優(yōu)化研究階段，該階段中學者們的研究觀點向著橫向方向發(fā)展，其不僅將模糊數學以及動態(tài)規(guī)劃等算法結合起來，也借助了計算機軟件，將地理信息系統(tǒng)等先進技術也融入到市政管網優(yōu)化當中，從而達到對市政管網的更精確優(yōu)化。總結學者們在市政管網優(yōu)化技術方面的研究，可以得出如表1中的研究出成果。

表1 部分學者市政管網優(yōu)化研究觀點

三、市政管網優(yōu)化技術的發(fā)展趨勢

從當前市政管網優(yōu)化技術研究情況來看，市政管網的優(yōu)化成為未來研究方向，盡管優(yōu)化受到多種因素影響，且傳統(tǒng)的優(yōu)化方法不僅工程量大，且計算負擔也比較重，很難被運用到一些復雜的市政管網工程當中。而學者們所總結出的遺傳算法優(yōu)化、人工神經網絡算法優(yōu)化等更加高效，能夠促使市政管網優(yōu)化難度得以降低，計算的效率卻顯著提升。我國地大物博，不同的城市地形狀態(tài)不同，擁有的水資源含量也不同。為此，在對市政管網進行優(yōu)化期間，為了提升其可靠性和經濟型，需要采用算法結合的方式，將傳統(tǒng)的優(yōu)化算法和新研究出的算法結合在一起，借助計算機技術的輔助，共同完成市政管網的優(yōu)化布置工作。如今，很多計算機軟件公司已經迎合行業(yè)發(fā)展需求，開發(fā)關于市政管網優(yōu)化的軟件，其中EXCEL一集CAD等均能夠達到數據可視化的效果，其借助GIS系統(tǒng)，對市政管網的設計和算法完成優(yōu)化，能夠充分突出不同類型市政管網的特征，從而使研發(fā)結果更加精確。

四、結束語

總而言之，城市化進程是不可避免的發(fā)展趨勢，市政管網的設計也將成為城市化發(fā)展的重中之重。在逐漸開發(fā)市政管網的情況下，尋找市政管網改造的路徑，并了解具體的技術推廣措施，能夠促使市政管網技術得以優(yōu)化，其最終能夠達到節(jié)約水資源的目的。