排水管道投资函数模型研究
排水系统模型在城市雨水水量管理中的应用研究
排水系统模型在城市雨水水量管理中的应用研究引言随着城市化的进程，城市面临着日益增加的雨水排放压力。
城市排水系统的合理规划和管理对于减少洪涝灾害的发生、保护城市环境及人民生命财产安全具有重要意义。
在城市雨水水量管理中，排水系统模型成为了一种重要的工具和方法。
本文将介绍排水系统模型的定义、种类和在城市雨水水量管理中的应用，以及面临的挑战和未来的发展方向。
一、排水系统模型的定义与种类排水系统模型是通过建立数学和物理模型来模拟和分析城市排水系统的运行情况和雨水的流动路径。
排水系统模型可以分为物理模型和数学模型两种类型。
1.物理模型物理模型是通过实际建造模型或缩比模型，利用物理原理和实验数据来模拟雨水在排水系统中的流动过程。
物理模型主要用于研究较复杂或特殊情况下的雨水排放问题，例如在山区等地形复杂的地区。
2.数学模型数学模型是通过数学方程和计算方法来模拟雨水在排水系统中的流动过程。
数学模型可以根据排水系统的特点和数据进行建模，通过求解各种水动力学方程来模拟排水系统的运行情况。
数学模型可以分为宏观模型和微观模型两种类型。
宏观模型是基于整个排水系统网络的模型，通过离散控制体积法、有限元法等方法对整个排水系统进行模拟和分析。
宏观模型主要适用于对整个城市范围内的雨水流动过程进行研究。
微观模型是基于局部区域的模型，通过详细建模和计算来模拟排水系统的运行情况。
微观模型主要适用于对城市中的具体区域进行雨水水量管理的研究。
二、排水系统模型在城市雨水水量管理中的应用排水系统模型在城市雨水水量管理中发挥着重要的作用。
它可以帮助城市进行雨水的规划、设计和管理，具体应用如下： 1.规划排水系统模型可以对城市雨水的排放情况进行模拟和分析，通过合理的排水系统设计，减少城市洪涝灾害的发生。
它可以预测雨水的流量和流速，提供参考信息给城市规划者，帮助其做出合理决策。
2.设计排水系统模型可以对城市排水系统的设计和改进提供科学依据。
通过模拟排水系统的运行情况，确定排水设施的尺寸和位置，保证排水系统的正常运行。
建筑物排水 污水系统的数学模型及设计优化研究
建筑物排水污水系统的数学模型及设计优化研究建筑物排水污水系统的数学模型及设计优化研究建筑物排水污水系统是建筑设计中不可或缺的一部分，它的合理设计与优化对于建筑物的正常使用和环境保护都有着重要的作用。
本文将从数学模型和设计优化两个方面来探讨建筑物排水污水系统的研究。
一、数学模型建筑物排水污水系统的数学模型是对系统中涉及的各个工艺环节和参数进行定量描述和分析的方法。
常见的数学模型包括流量计算模型、水头计算模型和水力计算模型等。
1.流量计算模型流量计算模型用于确定建筑物排水污水系统中各个位置的流量大小。
在建筑物排水系统中，流量的计算是基于流体力学原理，其中包括根据建筑物的类型、用途和规模确定相应的排水标准，通过对建筑物内水源的产生和排放进行统计和计算，考虑水流的流速、压力、流量等参数，从而确定系统中各个位置的流量大小。
2.水头计算模型水头计算模型用于确定建筑物排水污水系统中水流的流速和压力变化。
水头是指水流在流动过程中所具有的能量，其大小和分布对于系统的运行和稳定性有着重要的影响。
水头计算模型通过对建筑物排水系统中涉及的水流路径、管道长度和管径、液位高差等参数进行定量分析，从而获得系统中水头的变化情况。
3.水力计算模型水力计算模型是建筑物排水污水系统的核心模型，它综合考虑了流量计算和水头计算的结果，以及建筑物排水系统中的液位变化、水压损失、管道摩阻和阀门等影响因素，通过建立动态平衡方程组进行求解，以获得系统中各个位置的流速、压力和液位等信息。
二、设计优化基于数学模型的建筑物排水污水系统设计优化是通过分析建筑物的实际需求和系统的运行特点，以提高系统效率和经济性为目标，优化系统的结构、参数和运行策略等，以达到更好的排水和处理效果。
1.结构优化结构优化主要包括对建筑物排水污水系统的布局和管网结构进行优化设计。
通过合理布置管道、排水设备和处理设备等，避免死角和堵塞点的产生，减少水头损失和能量消耗，提高系统的排水能力和稳定性。
第四章给水排水管网模型资料
1）管段的属性 ❖ 构造属性： ①管段长度； ②管段直径； ③管段粗糙系数 ❖ 拓扑属性： ①管段方向； ②起端节点（起点）； ③终端节点（终点） ❖ 水力属性： ①管段流量；②管段流速； ③管段扬程；④管段摩阻；⑤管段压降
2）节点的属性 ❖ 构造属性：
①节点高程（节点所在地点附近的平均地面标高）； ②节点位置（可用平面坐标（x,y）表示）。 ❖ 拓扑属性： ①与节点关联的管段及其方向； ②节点的度（与节点关联的管段数）。 ❖ 水力属性：
每一树枝均为桥或割集； 2)在树 中，任意两个节点之间必然存在
a
g
c
f
8
4
且仅存在一条路径； 3）在树的
2
7
任意两个不相同的节点间加上一
b 3
条管段，则出现一个回路； 4)由
于不含回路，树的节点数N与树
图4.9 树
枝数M关系为：M=N-1
四、树
❖ 2. 生成树
1
d
5 e
从连通的管网图G（V，
6
E）中删除若干条管段后， a 使之称为树，则该树称为原
第四章给水排水管网模型资 料
给水排水管网的模型化
❖ 为便于规划、设计和运行管理，将规模大且复杂多变的给水 排水管网系统和抽象为便于用数据和图形表达和分析的系统， 称为给水排水管网模型。
❖ 给水排水管网模型主要表达系统中各组成部分的拓 扑关系和水力特性，将管网简化和抽象为管段和节 点两类元素，并赋予工程属性，以便用水力学、图 论和数学分析理论等进行表达和分析计算。
4
c
g
8
f
点，可以到达其余任一顶点， b
7
则称图G为连通图，否则称
给水排水管道系统给水排水管网模型
简化模型
1，概念：由于给水管线很多，特别是大城市如果所有管 线一律加以计算，实际上是没有必要的，有时甚至是不可 能的，为此建立管网简化模型，所谓简化就是从实际系统 中去掉一些比较次要的给水排水设施。 2，简化原则：宏观等效原则；小误差原则。 3，管线简化方法：管线省略；平行管线的合并；管网分
解；并联串联管段的简化。 4，附属设施简化的方法：删除不影响全局水力特性的设
宏观模型管网宏观模型是在管网流量服从比例负荷的前提下应用黑箱理论的基本思想直接建立给水系统的输入量和输出量间的相互关系通常采用水厂的供水厂的供水压力和供水流量作为输入量压力监测点作为输出量这样就避免了研究给水系统细微内部结构所带来的困难和不确定因素同时避免了求解高阶非线性方程组的困难大大提高了计算速度
4.2 管网模型的拓扑特性
三，管网图的关联集与割集 1，节点的度 于节点v相连接的管段的数目，记为d(v)。 2，关联集 与节点v相关联的管段的集合，记为S(v)。 3，割集 在连通的管网图G(V,E)中有若干个相互关联的节点集，若 将它们与原图分离，需要切断的管段组成集合，称为G的 一个隔集。被分离的节点集称为割节点集。
水厂1
监测点1
监测点2
水厂2
微观模型
按管网实际情况，包括管网所有元素(管段、阀门、水 泵等)，不做任何简化所建立的模型，相对于宏观模型 来水，称为微观模型。其最明显的优点是直接应用完整 详细的管网信息数据库的资料，包括管网的全部信息建 模。对其求解可得所有节点和管段的全部信息，缺点是 计算工作量大，计算时间较长，占用计算机内存多。
hij Hi H j Sij qinj
式中
H
i
,
H
为管段两端点的水压高程；
j
城市排水管网建设计算模型的研究
城市排水管网建设计算模型的研究随着人口的不断增长和城市化的加快，城市排水系统的设计变得日益复杂和重要。
一个高效和可靠的排水管网必不可少，能够有效地处理雨水和废水，并确保城市的防洪和环境保护。
为了帮助城市规划者和设计师制定科学合理的排水系统，建设计算模型成为一种重要工具。
本文将探讨城市排水管网建设计算模型的研究和应用。
城市排水系统的建设计算模型是一个封闭的数学系统，通过建立数学和物理模型来模拟城市排水管网的运行情况，以评估和优化其性能。
这些模型通常使用计算机程序进行模拟和分析，可以提供关键参数和指标，如水流速度、水位、压力等。
首先，建设计算模型可以帮助确定排水系统的设计参数。
通过对城市地形、土壤类型、降雨情况等因素进行建模，可以预测在不同降雨强度下排水管网的运行状况。
这可以帮助设计师确定合适的管道尺寸、坡度、截流设施等，以确保排水系统能够承担预期的水量和防洪需求。
其次，建设计算模型可以模拟管网的运行情况，并评估其效果。
通过计算流速、管道水位和压力等参数，可以评估排水管网的流量容量、水力特性和稳定性。
设计师可以根据模型的结果对系统进行优化，以提高排水能力和防洪能力。
此外，建设计算模型还可以用于预测和应对城市排水系统的应急情况。
例如，在极端降雨或突发事件下，排水管网可能面临超负荷运行和洪水风险。
通过建立模型并进行模拟分析，可以帮助城市规划者和应急管理部门制定合理的措施和预案，以应对潜在的危险和灾害。
此外，建设计算模型还可以与地理信息系统（GIS）相结合，利用空间数据来提高模型的准确性和实用性。
GIS可以提供城市地形、土地利用、水体分布等数据，从而帮助设计师更好地理解和模拟排水管网的运行情况。
通过将建设计算模型与GIS集成，可以更精确地模拟城市排水系统的行为，提高模型的可靠性和适用性。
然而，城市排水管网建设计算模型还面临一些挑战和限制。
首先，模型的准确性依赖于输入数据的质量和完整性。
因此，收集和处理准确、全面的地理和气象数据对于建模的成功至关重要。
排水管道造价指标的费用函数分析
排水管道造价指标的费用函数分析
唐 中 良
（ 海 市政 工程 造 价 咨 询 公 司 ，上 海 ２ １ ０ ） 上 ０ ８ ３
摘 要 ： 过 费用 函数 对 排 水 管 道 的 造 价 构 成 及 影 响 造 价 的 主 要 因 素 进 行 了分 析 ， 就 施 工 方 法 为 开 槽 埋 管 的 室外 排 水 管 通 并 为 对象 ， 其 费 用 构 成 及 费 用 函数 进 行 了探 讨 。 对
中 固 市 叠 ｚ程 ２ ０ ０ ６年第 １期（ 总第 １ ９期） １
排水 管道 工 程造 价构 成示 意 图见 图 １ 。
１２ 影 响造 价 的主 要 因素 ．
通 过对 排水 管道 费 用构 成 的整 理 、归纳 和分 析 ， 得 出影 响排水 管 道工程 造 价 的主要 因素如下 。 １ 管 材 及施 工 形 式 ： 同 的 管材 有 不 同的施 工 形 ） 不
收 稿 日期 ：０ ５ ３ ３ ２ ０ －０ －０
４ ２
维普资讯
但 塑料 管 目前 的使 用受 埋 深 限制 ，一 般 用 于埋深 ４Ｉ ｎ
以 内。
２２ 管道 工 程费 用 函数 － 通 过数 学 解 析 ，管 道 费 用 可 由 以 下 费 用 函数 表
示。
２ 管 道埋 设 深 度 ： 道埋 设 深 度 对工 程 造 价 影 响 ） 管 大 ， 决 定 土 方 的 开挖 量 、 将 沟槽 支 撑 的形 式 及 其 工 程 量、 沟槽 排 水 的 方 法及 沟槽 回填 的 工 程 量 ， 还将 影 响 到管道 的施 工措 施 费用 等 。 ３ 沟槽排 水 方法 ： ） 沟槽 排水 随 着埋 设深 度 的不 同 ， 需 采用 不 同 的排 水 方法 。现将 目前 常用 的沟槽排 水 方
排水管道费用函数研究
水 工 程研 究 。
井 （ 水井 ） 跌 费用 、 管道 接 口以及 排水 管 道 出水 口费用
进 行 回归 分析 。 出较 为 简 单 的 管道 单 价 模型 。 得 即单
经 济 评 价 手 册》中的 数 据 为 依 据 ， Ｓ Ｓ 以 Ｐ Ｓ为 工 具 软件 ， 排 水 管 道 单 价 模 型 进 行 了回 归 分 析 。 对
关 键词 ： 水 管 道 ； 用 函 数 ； 价 模 型 ； 归 分 析 排 费 单 回 中 图分 类号 ： Ｕ ９ ２ ２ Ｔ ９ ． ０ 文献标志码 ： Ｂ
目的【 ” 。
得 出的 。 以 该 费用 中 包 括 的 因素 就 十 分复 杂 。 用 所 采
的 费用 函数 应该 具有 以下特 点 ：
１ 能 比 较 好 地 描 述 实 际 情 况 ， 实 际 资 料 的 拟 合 ） 与 差最 小 ：
在 排 水管 网 费用 函数 中 ． 道 费用是 目前 研 究最 管
排水管道 费用 函数研 究
董 颖 ． 喜 军 吴
７９０ ） １０ ０
（ 林 学 院 物 理 与 电气 工 程 系 ，陕西 榆 林 榆
摘
要 ： 水 管 道 费 用 函 数 的 选 用 将 直 接 影 响 到 排 水 管 网 系 统 设 计 计 算 的 经 济 性 与 可 靠 性 ， 给 水 排 水 工 程概 预 算 与 排 以《
数． 由于管 道 的基建 费用 是根 据各 地 的施 工经 验 总结
机 对 排 水 管 道 系 统 设 计 、 行 和 管 理 中也 具 有 非 常 运
基于遗传算法的排水管道费用函数优化
Ｃｏ ｔＦｕ ｃ ｉｎ Ｏｐ ｉ ｚ ｔ ｎ ｏ ｈ ｅ ｒ Ｐ ｐ ｓ ｄ ｏ ｈ ｎ ｔ ｇ ｒｔ ｍｓ ｓ ｎ ｔｏ ｔ ｍｉａ ｉ ｆｔ ｅ Ｓ ｗｅ ｉ ｅＢａ ｅ ｎ ｔ ｅ Ｇｅ ｅｉ Ａｌ ｏ ｉ ｏ ｃ ｈ
周 荣敏 ， 雷延 峰
（ 郑州大学 环境与水利学院 ， 郑州 ４ ００ ） ５０ ２
摘
要： 在常见排水管道 用函数模型的基础 上， 通过引入 ０— １变量构造 了 用的排 水管道 费用函数公式 ， 用改进 通 并采
遗传算法进行 了参数优化 ， 有效地提 高了程序 的通 用性和 效率， 可用于快速确定 不同地 区的最佳排水管道 费用函数。 关键 词： 遗传算法 ； 管道 ； 排水 费用函数 ； 参数优化
分析 ， 以确定出适合设计地区技术经济条件 的最佳费 用 函数 形式 。 由于 可选用 的公式数 目众 多 ， 式复杂 ， 形
参数取值范围广， 采用传统方法进行参数优化工作量 大， 计算繁琐 ， 精度不高。遗传算法作为一种简便、 灵 活、 通用 性较强 的新 兴 优 化算 法 ， 网络 优 化 、 在 函数 优 化、 组合 优化 、 目标 优化 、 式 识 别 、 经 网络 、 济 多 模 神 经 预 测等诸 多领 域得 到 了广 泛 的成 功应 用 。本 文在 目前 常用的排水管道费用 函数模型基础上 ， 采用改进遗传 算法 进行 了排水 管 道费 用 函数 参数 优 化 ， 以探 索 一 种 快速高效通用性较强的参数优化方法 。
ＺＨ０Ｕ ｎ ｍｉ Ｌ ｎ ｆ ｎ Ｒｏ ｇ— ｎ， ＥＩＹａ —ｅ ｇ
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式中： Ｃ为 单位 长度排 水管道 的工 程造 价 ， 元， ｍ： Ｄ为管 投 资 函数模 型为 Ｃ ｌ ＝ ａ ｄ “ ＋ ｂ （ 式中 ： Ｃ 。 为单 位 长 度 给水 道 的直 径 ， ｍ； 日 为 管道 的平均 埋 深 ， ｍ； ｋ ， ｋ ， ｋ 。 ， …… ， 管道 的工 程造价 ， 元／ ｍ； ｄ为 管道 的直径 ， ｍ； ０ 、 ｂ 、 Ｏ Ｌ 分别
Ｃ ＝ ｋ ｌ ＋ ２ Ｄ ＋ ３ 日 ＋ ４ Ｄ Ｈ（ 乔华）
Ｃ ＝ ｋ １ ＋ ２ Ｄ ｋ ３ ＋ ４ Ｈ ｋ ， （ Ｄ ｅ ｓ ｈ ｅ ｒ ）
施工 费 以及 土方 工程 费等构 成 。 在 （ ２ ） 附属设 施 的材料 费 、
（ ３ ） 进行 排 水管 道 新建 及 扩 建工 程规 划 设计 方 案 比选 时 ，
（ ４ ） 工程 建设管 理者 更希 望通 过管 径及平 均埋 深 ２个参 数
（ ５ ） 直 接获 得排 水 管 道 系统 的工 程投 资 ， 因此 Ｔ 程 中提 出
Ｃ ＝ ｋ １ 十 七 ２ Ｈ＋ ｋ ３ 十 ４ 删 ＋ ５ Ｄ＋ ｋ ６ Ｄ 十 ７ Ｄ （ 金学 易 ） （ ６ ） 了上 述 ９种计 算模 型 。 Ｃ ＝ ｋ ｌ ＋ ２ Ｄ 如 ＋ ４ Ｈ ｋ ｓ ＋ ６ 月 Ｄ（ Ｇ ｕ ｐ ｔ ａ ） （ ７ ）
为 与 管道埋 设地 域有 关 的待定 系数 及指 数 。
为 待定 系数及 指数 ） 。依据 上 述分 析 ， 考虑 排水 管 道 系
根 据文 献［ ５ 】 、 ［ ６ ］ 的分 析结 果 可 知 ， 虽然公式（ １ ） ～ 统 的投 资 构 成 特点 ， 本 着 所建 立 数ｆ 】 ：
Ｃ ＝ ｋ 。 Ｄ ｋ ２ Ｈｋ （ 丁宏 达 ） （ １ ）
２ ． １ 基本 模型 的构 建
排水 管 道 的丁 程投 资 主要 由管 网 、 检 查 井及 其 他
Ｃ ＝ ｋ ｌ ＋ ２ Ｄ ＋ ｋ ３ Ｈ。 （ Ｄ ａ ｊ ａ ｎ ｉ ） Ｃ ＝ ｋ 】 ＋ ２ Ｄ＋ ｋ ３ Ｈ＋ ４ Ｄ Ｈ（ 倪所 能 ）
排 水 管 道 与 给水 管 道 在 投 资 构成 上 的 不 同是 排
Ｃ ＝ ｋ １ ＋ ２ Ｄ ＋ ４ 日 ｓ ＋ ６ Ｄ＋ ７ 月 ｓ Ｄ（ 傅 国伟 ）
（ ８ ） 水 管道 的埋 设 费 用 ， 其 相 同之处 是 ２种 管 道 均 具有 管
Ｃ ＝ ｋ Ｉ 十 ２ Ｈ＋ ｋ ３ ＋ ４ ＋ ５ Ｄ＋ ｋ ６ Ｄ ＋ 后 ７ Ｄ Ｈ（ 李哲强 ） （ ９ ） 网 费用 的类 似属性 。 对 于给水 管道 ， 工 程上 一致认 同的
《 给水排水Ｔ程概预算与经济评价手册》 提供的数据为基础 ， 采用优化拟合方法 ， 以标 准 剩 余 差 最 小 为 目标 函数 ， 经 逐 次
逼近拟合 ， 得 到 了表 达 形 式 简单 、 计 算 精 度 满 足设 计 要 求 的简 化 函数 模 型 ， 可 在 实 际 工 程 中 推广 使 用 。 关键词 ： 排水管道 ； 投 资 数 模 型 ； 优 化 拟 合 中 图分 类 号 ： Ｔ Ｕ ９ ９ ２ 文献 标 志码 ： Ｂ 文章编号 ： １ ０ ０ ９ — ７ ７ ６ ７ （ ２ ０ １ ４ ） ０ １ — ０ １ ５ ８ — ０ ３
（ ５ ） 在表达形式上较公式 （ ６ ） ～（ ９ ） 简单 ， 但 与丁 程 实 实 际概 算定 额 指 标相 对 误差 小 ， 模 型 中的待 定 参 数 可
际定 额 指 标 拟合 误 差较 大 ； 而公 式 （ ６ ） ～（ ９ ） 虽 然 拟 合 通 过 常规数 学方 法求 得 ， 所 得 函数 模 型 的表 达 形 式 简 计算精度较高 ， 但表达形式复杂 ， 不 便 于 在 实 际 中应 单且 便 于应用 的建 模原 则 ， 经 笔者对 多组 Ｃ 一 日 一 Ｄ数据
器 管 理论坛
Ｍ ａｎ ａｇ ｅｍ ｅｎ ｔ ＦＯ ｒ ｕｍ
排水 管道投资 函数模型研究
滕 凯
（ 齐 齐 哈 尔 市水 务 局 ， 黑 龙 江 齐 齐 哈 尔 １ ６ １ ０ ０ ６ ）
摘
要： 针 对 目前 排 水 管 道 投 资 函数 模 型 存 在 的计 算 精 度较 低 、 表 达 彤 式 复 杂 等 问题 ， 依据 管道 工程 的投 资构 成特 点 ， 以
Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｏ ｆ Ｉ ｎｖ ｅ ｓ ｔ ｍｅ ｎｔ Ｆｕｎｃ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｏ ｆ Ｄｒ ａ ｉ ｎａ ｇ ｅ Ｐｉ ｐ ｅ ｌ ｉ ｎｅ
Ｔｅ ｎ ｇＫａ ｉ
１ 问题 的提 出
用 。 为进 一 步 简化 排 水 管 道 投 资 函数 模 型 的表 达 形
由 于排 水 管 道 投 资 函数 在 排 水 管 道 建设 及 排 水 式 。 提 高计 算 精 度 ， 笔 者 以给 水 管 道 投 资 函 数 模 型 为 通 过 引 入埋 深 变量 参 数 ， 采用 优 化拟 合 方法 ， 以 管 网Ｔ 程 管 理 中具 有 重 要 作 用 ， 因此 ， 相 关 学 者 先 后 基础 ， 开展 了大量 的研 究Ｔ 作 ， 并 依据 管 道工 程 的投 资构 成 标 准剩 余 差 最 小 为 目标 函 数 ， 经逐 次逼 近 拟 合 ， 得 到 特点 ， 为 使 所 建 函数 模 型 简便 易用 ， 均 将 管 道 的平 均 了排 水 管道 投 资 函数 的 简化模 型 ， 该 模 型 可 在实 际 工 埋深 （ ） 和管 径 （ Ｄ） 作 为构 建 排水 管 道 投 资 函数 模 型 程 中推广 使用 。 的 ２个 主要 参 数 ， 所 提 出 的投 资 函数模 型主 要 有 以下 ２ 模 型 的建 立