供水工程給水管網(wǎng)多目標優(yōu)化設計研究

供水工程給水管網(wǎng)多目標優(yōu)化設計研究內(nèi)蒙古順源水文勘測有限責任公司

內(nèi)蒙古自治區(qū)郵編：010030摘要：近年來，隨著我國城市化建設的不斷發(fā)展，各個地區(qū)在具體落實供水工程建設的過程中不斷擴大給水管網(wǎng)規(guī)模。在此過程中，需要科學設計給水管網(wǎng)，對其應用效果和應用質(zhì)量進行更高程度的保障。文章首先分析給水管網(wǎng)設計的重要價值，然后以此為基礎，進一步探究具體設計要點，希望能夠為其相關工作人員提供更為豐富的理論依據(jù)，進而對其工程質(zhì)量進行更高程度的保障。關鍵詞：供水工程；給水管網(wǎng)；多目標；優(yōu)化設計引言城市化進程持續(xù)推進，對城市供水管網(wǎng)的供水量及品質(zhì)均提出更高的要求，而部分城市的現(xiàn)狀供水管網(wǎng)系統(tǒng)存在效率低、供水質(zhì)量欠佳等局限之處，與城市發(fā)展需求形成矛盾。對此，亟須以城市供水管網(wǎng)的現(xiàn)狀為立足點，探討相關優(yōu)化策略。1供水工程給水管網(wǎng)優(yōu)化設計的目標供水工程給水管網(wǎng)優(yōu)化設計的基本目標是確保供水系統(tǒng)的安全可靠、保障水量水壓需求、管網(wǎng)布置經(jīng)濟合理以及與城市規(guī)劃相適應。主要體現(xiàn)以下幾個方面:(1)提高供水系統(tǒng)的安全可靠性。一是科學布置市政給水管網(wǎng)，合理設置市政給水增壓泵站，科學選擇增壓方式，有效降低運行成本;二是加強城市水廠之間的互聯(lián)互通，構(gòu)建大區(qū)域環(huán)狀供水管網(wǎng)，使不同供水區(qū)域互為應急備用，提高供水安全、可靠性;(2)合理確定給水管徑。給水管徑優(yōu)化設計應以最優(yōu)管網(wǎng)布置為基礎，通過管網(wǎng)水力計算，確保滿足給水系統(tǒng)分配給每個管段的供水任務，并綜合考慮近、遠期水量和水壓的要求以及工程投資，從而確定最優(yōu)方案;(3)改造管網(wǎng)薄弱環(huán)節(jié)，挖掘管網(wǎng)潛力。利用科學技術手段，對現(xiàn)有管網(wǎng)進行大數(shù)據(jù)分析，找出薄弱環(huán)節(jié)，制定改造方案，及時更新老化管道，用較少的成本來優(yōu)化管網(wǎng)系統(tǒng)，降低管網(wǎng)漏損，提升管網(wǎng)供水能力，節(jié)約能耗的同時解決供水管網(wǎng)問題。2供水工程給水管網(wǎng)多目標優(yōu)化設計2.1管材選擇在城市建設過程中，管材性能對供水經(jīng)濟性、可靠性和穩(wěn)定性具有一定程度的影響?；诖?，在具體選擇材料過程中需要綜合分析其使用功能和地質(zhì)情況，無論是選擇使用哪種管道，都需要確保高度滿足供水使用需求，對其承壓能力和封閉性進行更高程度的保障，確保持續(xù)供水，進而實現(xiàn)供水漏項的大大降低，對其水利輸送能力進行更高程度的保障，確保管網(wǎng)內(nèi)壁光滑，有效降低水頭損失。除此之外，還需要綜合考慮管材經(jīng)濟性，在確保滿足供水條件的同時，需要盡量降低經(jīng)濟成本投入。在具體選擇管材過程中，還需要確保其耐久性。最后，在具體評價管材質(zhì)量時，靜音效果也是其中較為重要的一項評價標準。通常情況下，柔性鑄鐵管道具有要強隔音效果，同時在連接不同管道之間普遍使用柔性橡膠密封圈，能夠有效避免噪音傳遞。基于此，科學應用柔性鑄鐵管道能夠有效實現(xiàn)其隔音靜音效果。當前，復合管、塑料管、混凝土管和鑄鐵管是較為常見的集中管材類型，相關工作人員在開展具體工作過程中需要基于具體需求進行科學選擇，確保其合理性和可靠性。2.2確定管徑給水管網(wǎng)設計的過程中，確定合理管徑十分關鍵，對后續(xù)供水工作的有序開展和能耗的降低都有十分重要的意義。對管徑進行確認時，必須要對水管的系統(tǒng)化輸水量進行多方面分析。在常規(guī)情況下，有以下幾種類型的用水會影響到管徑的最終確定：（1）公共類用水。在居民日常生活中，公共性建筑用水將會是整體生活用水當中一個關鍵的部分，設計人員應當針對本地區(qū)的總體生活用水量以及變化系數(shù)等進行分析。（2）管道漏水以及未預見用水。一般情況下，設計人員應當將該地區(qū)居民的日常用水最高量當作基礎，進一步開展管道漏水量以及未預見水量的計算，設計人員還應立足于工程要求的標準規(guī)范對用水量進行確定估算。對綠化用水以及撒路用水，設計人員要充分考慮到本地區(qū)的天氣、綠化、土壤等多種情況，并對這兩部分水量加以確定。（3）工業(yè)用水。在實際設計過程中，工廠人員的日常性用水以及生產(chǎn)性用水，應當針對不同工廠的性質(zhì)以及工藝要求等進行綜合分析。2.3管線布置在設計給水管道管線時，相關工作人員必須充分考慮城市路面結(jié)構(gòu)、自然環(huán)境及其其他管線敷設狀況，有效避免給水管線和其他管線產(chǎn)生交叉作業(yè)，同時，還需要避免破壞路面及其附屬建筑。在此過程中，相關工作人員需要盡量縮短路程，避免建筑直接穿越建筑物，盡量在道路外側(cè)敷設管線，確保工程項目造價具有更高程度的經(jīng)濟性。與此同時，嚴格基于既有道路和既有規(guī)劃科學實施施工作業(yè)，確保在后期能夠?qū)ζ溥M行更為科學有效的維修和維護。在開展具體工作過程中還需要盡量避開容易產(chǎn)生地震災害的位置，合理運用水位高差現(xiàn)象，優(yōu)先考慮重力運輸，有效結(jié)合近遠期施工和分期施工。在具體進行管網(wǎng)布置過程中，還需要確保水管網(wǎng)始終呈現(xiàn)環(huán)球中，而且，在具體布置給水管網(wǎng)時，需要確保設計位置與用水地區(qū)域達到最佳。在道路中間科學布置干管，以此為基礎，需要在配水干管間科學應用連接管。最后，控制配水集管直徑處于15～20cm，在消防栓和用戶科學配備水資源。2.4接口設計通常情況下，在設計給水管網(wǎng)過程中，管道接口的易施用性，耐腐性和強度對親管道質(zhì)量具有一定程度的決定性影響。在給水管網(wǎng)具體建設過程中，接口設計是其有序運行的重要保障。通常情況下，管道接口具體包括柔性和剛性兩種。承插式管道一般采用剛性接口，同時還需要應用具有較強粘合力的水泥石棉等材料對其進行密封處理。但是在此過程中，剛性接口所具有的抗彎性能普遍較差，外力作用很容易使其產(chǎn)生裂縫現(xiàn)象，進而導致出現(xiàn)漏水現(xiàn)象，此時，現(xiàn)場工作人員需要科學應用柔性接口，通常是在管道內(nèi)利用器型橡膠圈進行接口密封，柔性接口具有較為科學的抗震性能，可以進一步提升工程進度。無論具體選擇使用哪種密封技術，相關工作人員都必須綜合分析現(xiàn)場具體情況，確保接口設計能夠最好的滿足當?shù)亟ㄔO需求2.5抗震性設計給水管網(wǎng)一般鋪設在地下，一旦出現(xiàn)地震災害將會對給水管網(wǎng)造成極大地破壞，導致居民無法獲取到生活用水，工業(yè)廢水等也無法排出，如果短時間內(nèi)沒有得到維修，會導致城市生活無法運轉(zhuǎn)。所以設計人員應當針對給水管網(wǎng)開展抗震設計工作，結(jié)合以往的工程經(jīng)驗，對地震災害所造成的破壞情況，綜合性設計市政給水管網(wǎng)的整體布局，并針對管線的抗?jié)B措施進行強化。首先，設計人員要綜合計算本地區(qū)的實際地質(zhì)情況、地震帶來的影響，并通過應用先進的工程判斷技術對有利、不利地段進行劃分，盡可能選擇在有利地段進行施工，如果最終確定無法避開該地段，則應當針對管網(wǎng)設計區(qū)域來構(gòu)建合理的抗震建設。另外，保障管網(wǎng)結(jié)構(gòu)的構(gòu)建能夠與實際連接的高度相符合，要達到相關政策規(guī)定的標準，盡可能達到設計最優(yōu)化。最后，保障管材的質(zhì)量符合相關標準，這是后續(xù)給水管道工作能否正常運行的前提，管材的質(zhì)量必須符合抗震的總體設計要求。結(jié)語此次研究以具體工程為背景，探討了供水工程給水管網(wǎng)多目標優(yōu)化問題。通過對比分析，表明多目標模型優(yōu)化結(jié)果更具優(yōu)勢，可以獲得綜合性較優(yōu)的近似解，對背景工程和相關類似工程的設計建設具有重要的借鑒和指導意義。本研究僅針對給水管網(wǎng)的管徑和管段優(yōu)化組合展開研究，沒有考慮給水管網(wǎng)中高位水池、水塔以及水位等因素的影響。因此，在今后的研究中需要引入上述影響因素，使多目標優(yōu)化設計的結(jié)果更具