淺議計(jì)算機(jī)在給排水方面應(yīng)用

1、淺議計(jì)算機(jī)在給排水方面應(yīng)用【摘要】當(dāng)代，隨著經(jīng)濟(jì)的騰飛，計(jì)算機(jī)技術(shù)也得到了 迅速的發(fā)展，目前計(jì)算機(jī)的應(yīng)用已經(jīng)滲透到各個(gè)領(lǐng)域，學(xué)科 不斷的分支和演化，縱橫交錯(cuò)的新興學(xué)科也不斷的興起給 排水行業(yè)也正面臨著一場(chǎng)世界性科技革命的挑戰(zhàn)。【關(guān)鍵詞】計(jì)算機(jī) 給排水在二十世紀(jì)末期，國(guó)內(nèi)的給排水專業(yè)領(lǐng)域里存在著一種 傳統(tǒng)理念，認(rèn)為給排水工程中的工作從實(shí)驗(yàn)研究，工程設(shè)計(jì), 從生產(chǎn)運(yùn)行管理一直到工程施工在內(nèi)，一般不會(huì)涉及很復(fù)雜 的計(jì)算問(wèn)題，也沒(méi)必要利用計(jì)算機(jī)來(lái)完成這些工作。目前， 這種錯(cuò)誤的傳統(tǒng)理念雖然已經(jīng)得到了轉(zhuǎn)變，但是在這個(gè)行業(yè) 中仍然不同程度地存在著。這一理念曾經(jīng)一度阻礙了計(jì)算機(jī) 在我國(guó)給水排水專業(yè)中的應(yīng)用，

2、同時(shí)也影響了本學(xué)科深入的 研究與發(fā)展。這樣一來(lái)計(jì)算機(jī)技術(shù)在我國(guó)給水排水工程專業(yè) 中的應(yīng)用不僅明顯地落后于國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家同類專業(yè)水平。當(dāng) 然，隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，在廣大行業(yè)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(tǒng)的控制與優(yōu)化的方向及其內(nèi)容來(lái)看，其研究的范 圍、深度還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到拓寬和深化的標(biāo)準(zhǔn)，但從總體發(fā)展 的趨勢(shì)來(lái)看，其差距正在逐步縮小。就目前的形勢(shì)而言，計(jì) 算機(jī)在給排水專業(yè)中的應(yīng)用與研究主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：（一）科學(xué)計(jì)算和計(jì)算機(jī)模擬隨著科技的發(fā)展，人們?cè)诳蒲泻蜕a(chǎn)工程中，更注意追 求科學(xué)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

3、相對(duì)應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，不同的數(shù)學(xué)模型雖然 是對(duì)事物有定量的描述，但最終還要依靠精確的計(jì)算。在給 排水工程設(shè)計(jì)涉及的計(jì)算中無(wú)論是解析計(jì)算機(jī)還是數(shù)值計(jì) 算都要處理龐大的數(shù)據(jù)，其計(jì)算的工作量和對(duì)其精確度的要 求這兩個(gè)方面的問(wèn)題而言，計(jì)算機(jī)正是解決這兩個(gè)問(wèn)題的最 好工具。像其他工程技術(shù)領(lǐng)域一樣，計(jì)算機(jī)在給排水工程中 的比較早的應(yīng)用也是在科學(xué)計(jì)算中，在過(guò)去，管網(wǎng)平差的計(jì) 算在給排水工程中不僅計(jì)算工作量較大，計(jì)算復(fù)雜繁瑣，因 此，用計(jì)算機(jī)進(jìn)行管網(wǎng)平差計(jì)算是科學(xué)計(jì)算較早的應(yīng)用。在 當(dāng)今，尤其在全球性"綠色節(jié)能”的呼聲日益高漲的今天， 通過(guò)最優(yōu)化設(shè)計(jì)來(lái)保證給水排水工程并盡可能降低基建費(fèi) 用；通過(guò)最優(yōu)化控

4、制等來(lái)保證給排水處理系統(tǒng)運(yùn)行的安全 性、可靠性并盡可能降低運(yùn)行費(fèi)用等方面的研究和實(shí)踐就顯 得更為的重要了。除了科學(xué)計(jì)算，給水管網(wǎng)及其排水管網(wǎng)的水力計(jì)算之 外，計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)在給排水工程中的應(yīng)用也是如此，對(duì)于 一些規(guī)模很大，危險(xiǎn)性很強(qiáng)大，代價(jià)或?qū)嶒?yàn)?zāi)M都難以實(shí)現(xiàn) 的項(xiàng)目來(lái)說(shuō)，計(jì)算機(jī)的模擬效果更能體現(xiàn)其優(yōu)越性。它是解 決復(fù)雜的系統(tǒng)問(wèn)題或過(guò)程定量分析問(wèn)題的一種重要的手段。 數(shù)學(xué)模擬和計(jì)算機(jī)是解決復(fù)雜系統(tǒng)問(wèn)題或過(guò)程定量問(wèn)題更 為重要的手段、不僅能節(jié)省大量人力物力，而且由這類問(wèn)題 的影響因素繁多且復(fù)雜很難甚至無(wú)法用試驗(yàn)方法來(lái)模擬。 為了使這種非實(shí)物性的數(shù)學(xué)模型能夠盡可能真實(shí)而準(zhǔn)確地 描述其原本面貌，必須

5、在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行模擬分析和求解，最 后配合必要的現(xiàn)場(chǎng)和實(shí)物的測(cè)試分析加以驗(yàn)證，才能建立起 代替真實(shí)系統(tǒng)的模型。（二）水環(huán)境的凈化與污水處理廠的計(jì)算機(jī)控制在發(fā)達(dá)國(guó)家中，水環(huán)境的凈化和污水處理基本都實(shí)現(xiàn)了 計(jì)算機(jī)控制，而我國(guó)在這方面還比較落后。從過(guò)去到現(xiàn)在仍 然有一種觀點(diǎn)認(rèn)為：由于我國(guó)一直不缺少人力資源，實(shí)現(xiàn)計(jì) 算機(jī)控制雖然能節(jié)省人工，減輕勞動(dòng)力的工作強(qiáng)度，沒(méi)有必 要為實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制而增加建設(shè)費(fèi)用和投資。事實(shí)上， 國(guó)內(nèi)外的實(shí)踐都表明這中觀點(diǎn)是不對(duì)的，因?yàn)橛?jì)算機(jī)過(guò)程控 制的三項(xiàng)最主要、最基本的要求是可靠性、經(jīng)濟(jì)性和穩(wěn)定性。 就對(duì)于水處理系統(tǒng)而言，包括水質(zhì)必須滿足的要求外，其運(yùn) 行成本低和運(yùn)行的安全

6、可靠性等。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，水環(huán)境 的凈化或者污水處理系統(tǒng)由手動(dòng)改為計(jì)算機(jī)控制，不僅節(jié)省 勞動(dòng)力，提高了生產(chǎn)效率，而且還能使系統(tǒng)的運(yùn)行更加的穩(wěn) 定，更能承受進(jìn)水水質(zhì)及水量等沖擊負(fù)荷的波動(dòng)，運(yùn)行更可、 靠更安全，不僅提髙了出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)率，而且普遍的降低了 運(yùn)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(xué)的過(guò)程機(jī)理十分的復(fù)雜，至今還沒(méi)有被 人們完全認(rèn)識(shí)。而且處理過(guò)程中往往還受到各種隨機(jī)因素的 干擾和影響，往往具有非線性、時(shí)變性和隨機(jī)性等變化的特 點(diǎn)，使處理系統(tǒng)具有高度的不穩(wěn)定性和不確定性，因次難以 建立與之相對(duì)應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，以滿足最優(yōu)控制的要求。污水 生物處理的控制方

7、法也有待進(jìn)一步的研究。目前已有的控制 方法或是過(guò)于復(fù)雜，難以實(shí)行在線實(shí)時(shí)控制，或者過(guò)于粗糙, 不能滿足高水平的控制要求。解決這類問(wèn)題的重要途徑之一 就是將人工智能.控制理論和運(yùn)籌學(xué)三者相結(jié)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(lái) 發(fā)展最快最具生命力的控制方法。1985年8月，ihe在美國(guó) 紐約召開(kāi)的第一屆智能控制學(xué)術(shù)討論會(huì)，智能控制原理和智 能控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)這一提法成為這次會(huì)議的主要議題，專家 們一致認(rèn)為，21世紀(jì)將是智能控制的時(shí)代。就污水處理系統(tǒng) 而言，智能控制也將有很大的發(fā)展空間。（三）計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的應(yīng)用。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的應(yīng)用是在七十年末代發(fā)展起來(lái)的，八 十年代以

8、來(lái)逐漸受到重視。由于它具有髙速度、高精度和高 效率等優(yōu)點(diǎn)，目前在建筑、機(jī)械、航空、造船、氣象和電子 等很多領(lǐng)域里的應(yīng)用都取得了顯著的效果，在給水排水方面 的應(yīng)用也在全面的展開(kāi)。其中就cad軟件而言，cad是計(jì)算 機(jī)的一個(gè)輔助軟件，它使的計(jì)算機(jī)在整個(gè)建筑行業(yè)應(yīng)用的功 能更加完善。在建筑給排水工程設(shè)計(jì)中，標(biāo)準(zhǔn)件主要是包含 材料和設(shè)備。材料可以由圖紙中的圖例表示，而設(shè)備則牽扯 到選型、計(jì)算和布置諸多方面。目前的軟件產(chǎn)品一般提供了 較完備的材料庫(kù)，隨著軟件進(jìn)一步的升級(jí)且能提供自行擴(kuò)充 維護(hù)的材料庫(kù)，基本內(nèi)容包括各種管材、管件和型號(hào)規(guī)格等 以及能編輯生成被相應(yīng)軟件直接調(diào)用的文件。建筑給排水工 程中有些設(shè)

9、備的使用較為復(fù)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(yīng)當(dāng)有專門的應(yīng)用 軟件。因此軟件還有待于進(jìn)一步開(kāi)發(fā)，形成一套較完善的設(shè) 備數(shù)據(jù)庫(kù)：包括設(shè)備的性能特點(diǎn)、使用說(shuō)明、選型各種計(jì)算 方法、并支持輔助形成計(jì)算書以及可以被與之相應(yīng)的軟件直 接調(diào)用的文件。在隨著計(jì)算機(jī)行業(yè)的不斷發(fā)展，在支持多任 務(wù)的操作系統(tǒng)平臺(tái)上，同時(shí)使用與之相對(duì)應(yīng)的軟件和設(shè)備選 型軟件能夠直接調(diào)入計(jì)算選型的設(shè)備完成布置，這是使用設(shè) 備數(shù)據(jù)庫(kù)比較理想的方式。綜上所述，給排水工程設(shè)計(jì)在相應(yīng)軟件普及使用下發(fā)生 了深刻的變化，提高了多方面的工作效率，但是總體來(lái)看， 給排水工程設(shè)計(jì)相應(yīng)軟件的開(kāi)發(fā)工作還是十分艱巨的，簡(jiǎn)而 言之，其發(fā)展方向如下：一是進(jìn)一步提高相應(yīng)軟件的專業(yè)水 平和智能水平；二是使相應(yīng)軟件的計(jì)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(diǎn)；三是除了建 筑給排水之外，應(yīng)擴(kuò)充軟件的凈水和污水處理廠工程設(shè)計(jì)專 用軟件的研制；四是軟件的研制逐步向標(biāo)準(zhǔn)化過(guò)度，便于其 到更廣泛的推廣和并將其發(fā)揮更大的作用。(四) 結(jié)束語(yǔ)本文初步探討計(jì)算機(jī)在給排水工程中的應(yīng)用問(wèn)題，計(jì)算 機(jī)在給排水工程領(lǐng)域中的應(yīng)用除了以上幾個(gè)方面之外，在分 析統(tǒng)計(jì)，信息管理等方面，與其