给水排水管道系统 给水管网优化设计
市政排水管网优化设计思路分析
市政排水管网优化设计思路分析摘要：市政排水管网的设计关系到居民的正常生活和城市的建设，对城市的发展具有十分重要的意义。
在进行市政排水管网的设计中，要尽可能采用科学的方法，减少排水对城市建筑的损害。
排水工程管网设计能够在很大程度上影响到道路的使用情况，优质排水工程管网设计能够延长道路的使用寿命，有利于城市的建设，所以应该加以重视。
关键词：市政排水；给排水管网；优化设计1市政排水管网设计的原则1.1坚持清晰性原则随城市化建设进程加快，很多城市的排水系统都已经不能有效满足居民生产生活需求了，必须进行优化改造。
优化改造之前，设计人员需清晰了解排水管网的实际状况，了解排水管网管材类型，管网的布局形式还有管道的长度等，且还需根据城市具体情况对城市的需水量，降水量还有最大的排水量对排水管网优化设计。
设计人员只有在清晰性原则下，对排水管网优化改造，才能避免管道在应用中出现堵塞等问题，才能确保排水系统能够顺利运行。
1.2对地下排水管先行建设市政排水管网规划中存在“重地上，轻地下”现象，规划中对地下排水管设计重视度差。
地下排水管为市政排水管网的重要部分，也是最基础的部分，地下排水管网如设计不合理，同其他管线建设冲突，会影响城市建设。
因此排水管网规划中需对地下排水管网进行先行建设，做好地下管线的考察，避免同其他管线冲突。
在地下排水管先行建设基础上，依照能量节约，工程量小的布局原则对排水管网进行优化设计。
2市政排水管网的发展现状2.1整体管网的布局中的问题在城市化进程的不断加快过程中，城市的规模不断扩大，相应的是，内部的排水管网及实际建设过程也变得更为复杂。
在排水的管网系统布置工作中，管网实际建设需求的不断增加给布局的能力和水平带来了更高的要求。
目前城市市政的排水管网建设的布局工作中存在的问题主要表现为：首先是系统的布局水平不足。
城市的建筑建设与发展的速度越来越快，给排水管网的建设如果跟不上建筑建设的速度，就会在管网的系统化布局中出现各种问题。
全厂给排水管网系统优化设计及问题小结
第２ ９卷
第 ２期
２ ０ １ ３年 ２月
全 厂 给 排 水 管 网 系统 优 化 设 计及 问题 小 结
周 晶武
（ 中国天辰 工程有 限公 司 ， 浙江 ３ ０ ０ ４ ０ ０ ）
摘要 ：
本文主要介绍 了一种全厂给排水管 网的设计思路 ， 同时归纳 出了在 管网设计 和施工 中遇 到的常 见
最 大着 火处 。
网 的核 心设计 在 于 主 干管 网 ， 但 具 体 内容 则 是 在 管 网 支 线 上体 现 。
３ 主要管线设计 要点及技巧
３ ． １ 雨排 水 管线 设计
排 水管 网设计 是本 文讨 论 的重 点 。
２ 管 网设 计 两步 论
传 统管 网设 计 与 现代 工 程 实 施 之 间 矛 盾 的关 键
法 。需 要 注意 的是 ， 主干 管 网完 成 管 道 过路 的 目的 即 可， 因交 接 点位 置 待 定 ， 所 以之 后 施 工 管 网不 影 响 道 路 的情 况 下 ， 尽 可 能 的少 布置 管 线 。为 今后 支 线 的设
问题 及 解 决 办法 。
关键词 ： 主干管网； 管 网支线 ； 管线设计 ； 过渡井 ； 管道基础
中图 分 类 号 ： Ｘ ７ ０ ３ ． １ 文献标识码 ： Ａ 文 章编 号 ： １ ０ ０ ７—０ ３ ７ ０ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ２— ０ １ ４ ４— ０ ３
Ｔｈ ｅ ｗｈｏ ｌ ｅ ｐ ｌ ａ ｎｔ ｔ ｏ ｏｐ ｔ ｉ ｍｉ ｚ ｅ ｄｒ ａ ｉ ｎ ａ ｇ ｅ ｎ ｅ ｔ ｗｏｒ ｋ ｓ ｙｓ ｔ ｅ ｍ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｎｄ ｐｒ ｏ ｂｌ ｅ ｍ Ｓ ｕｍ ｍ ａ ｒ ｙ
市政排水管网规划及优化设计
市政排水管网规划及优化设计摘要：随着我国城市化水平的提高和城市规模的扩大，城市排水压力也越来越大。
给排水管网工程是城市基本建设项目之一。
给排水管网工程的规划设计水平直接影响着市政给排水过程的质量和城市生活生产的方方面面。
在此背景下，有必要对城市给排水管网的规划和优化设计进行研究。
关键词：市政排水；管网规划；优化设计引言根据市政工程的分析，给排水管网是不可缺少的一部分。
要想让城市保持良好的运行状态，就必须保证其建设质量符合标准要求。
目前市政排水管网规划设计不够科学，污水排放效果达不到预期，污水处理厂不能发挥自身作用。
要保证给排水管网的稳定运行，必须重视给排水管网的设计，制定施工方案，使市政给排水系统真正实现稳定运行。
1城市给排水概念分析城市给水排水主要指城市企业和居民的给水排水设施。
众所周知，给排水系统是城市基础设施建设中最重要的工程，主要分为了两大系统，分别是供水和排水。
对于给排水系统来说，主要是为了能够处理好居民的日常生活用水问题，也是城市规划的主要系统，其主要的组成部分是管道以及供水设施。
取水后，通过输水管道输送到水处理厂进行水质处理，随后对其进行施压，从排水管道口直接运输给用户。
城市排水系统是处理和去除城市水污染和雨水的工程设备系统，为企业治理和居民生活提供充足的水资源，进而达到城市繁荣发展的目的。
2市政排水管网的优化设计方法2.1重视管道规划设计与施工准备一个现代化的城市必须有良好的排水系统，大量的水资源会在城市的运行中被使用和消耗。
如果城市中的废水不能被清除和处理，城市环境将受到严重影响和破坏，城市居民的健康将受到一定程度的危害。
提高市政排水管网施工质量管理与控制效果，首先需要对排水管网工程规划工作进行质量控制，对城市排水系统进行全面统一布局与安排，形成科学合理的排水网络，从而满足社会效益、经济效益与环境效益的统一。
做好市政排水管网工程施工准备阶段质量控制与管理工作，应当从以下几个方面着手:①市政排水管网施工前，施工人员需要准确掌握施工图的标准和内容，排水管网工程的相关施工人员、设计人员和监理人员需要共同对施工图进行审核。
建筑给水排水工程的设计优化
建筑给水排水工程的设计优化一、引言建筑给水排水工程是建筑工程中的重要组成部分，其设计的好坏直接关系到建筑物的使用效果和安全性。
随着科学技术的不断进步和社会经济的发展，建筑水力学的理论和实践也不断完善和提高，建筑给水排水工程的设计也日益受到重视。
本文将针对建筑给水排水工程的设计进行优化探讨，为建筑工程的实施提供一定的参考和指导。
1. 充分考虑建筑功能需求在进行建筑给水排水工程设计时，必须充分考虑建筑物的功能需求。
不同性质的建筑物对给水排水设施的需求也有所差异，例如居住建筑、商业建筑、工业建筑等，其给水排水系统的设计应根据其使用需求进行合理布局和配置。
比如在居住建筑中，应该考虑到日常生活用水的需求，合理设置给水设备和管道，确保居民生活用水的方便性和安全性。
2. 确立合理的管网布局建筑给水排水工程的设计中，管网的布局是关键的一环。
应该合理规划给水管网和排水管网的走向和分布，根据建筑物的实际情况来确定管道的尺寸和布置。
合理的管网布局可以有效减少管道的长度和阻力，降低管网的损失和维护成本，提高给水排水系统的运行效率和稳定性。
3. 优化设计选材和设备在建筑给水排水工程设计中，应该选择合适的材料和设备来进行优化设计。
在给水管道的选材中，应该优先选择耐腐蚀、耐压力、耐磨损的管材，以确保给水系统的长期稳定运行。
在设备选型上，也应该考虑到其效率和节能性能，选择合适的设备来满足建筑物的使用需求。
4. 注重节能与环保在建筑给水排水工程设计过程中，应该注重节能与环保的原则，采用节能环保型设备和技术来进行系统设计。
通过合理的布置和控制，最大限度地降低系统的能耗和损耗，减少能源的消耗和排放，实现建筑给水排水系统的可持续发展。
5. 加强安全管理和维护建筑给水排水工程的设计优化也要考虑到系统的安全管理和维护。
应该合理设置安全防护设施和控制装置，在系统运行中及时发现和处理各种隐患，有效降低事故发生的可能性。
要加强给水排水设施的维护管理，定期检查和维护设备和管道，确保系统的稳定性和安全性。
给水排水管道系统 给水管网优化设计
H — 泵站最大时扬程；
Q — 泵站最大时扬水流量；
P — 泵站经济指标，计算方法如下：
P 365 24gE 86000E
1000
其中：为泵站效率；
为泵站电费变化系数，即泵站全年平均时电费与最大时电费的比值；
E为电价，元/ kWh；
参数的计算
1， 值的计算 供水能量变化系数。中等城市可参照：网前水
1 T
)
m
•
m m
bk
m
2
qijm
hij
2 m
m
lij
m m
根据一般的和m值，若 1.6，m 5.33则得：
m m
1.3为正值，所以2hWi2j
0，说明极值为最小
技术经济计算中的变量关系
3，总结： 对于现在的 和m 值，环状网只有近似而没有
优化的经济流量分配。所以目前管网计算时， 只有从实际出发，先拟订初始流量分配，然后 采取优化的方法求得经济管径。
0,因此 W qij
0时极值为最大而不是最小，
即流量未分配时不能求得经济管径。
技术经济计算中的变量关系
2，分别对 qij 和 hij 求偏导。
➢ 2）对hij一阶偏导得：
W hij
(p 100
1 T
)
m
bk
m
2
qijm
hij
m m
m
lij m
PQ
对hij二阶偏导得：
2W hi2j
(p 100
参数的计算
2，管网造价参数的计算 2)，给水管道单位长度造价（元/m）
管径
0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.0 1.2
市政排水管网优化设计思路分析
市政排水管网优化设计思路分析发布时间：2021-04-09T04:26:00.761Z 来源：《防护工程》2020年33期作者：庄彤[导读] 在市政排水管网设计的过程中，需要对影响排水管网的各种因素进行综合考虑，从而从不同细节对其进行优化。
中国市政工程华北设计研究总院有限公司天津市 300074摘要：在市政排水管网设计的过程中，需要对影响排水管网的各种因素进行综合考虑，从而从不同细节对其进行优化。
市政给排水管网作为一个直接影响人们日常生活的重要工程，对于城市发展建设的重要性不言而喻。
基于此，本文对市政排水管网在规划中应该注意的问题以及市政排水管网优化设计思路进行了分析。
关键词：市政排水管网；规划和优化；设计探讨随着我国经济发展深入，城市建设战略目标不断调整发展，在国民经济建设以及社会进步等方面充分发挥积极作用，且随着城市化建设步伐的不断加快，隐藏在城市发展背后的问题也在不断涌现。
其中对于城市建设而言较为突出的问题便是城市内涝控制与排水管网规划之间相互制约的问题。
1 市政排水管网在规划中应该注意的问题 1.1 确立市政排水管网规划理念市政排水管网的规划需要一定的理念支持：①排水管网的规划应该遵循城市的发展现状，将城市的现状作为总体规划的依据，充分利用已有的排水设施，保证污水的合理排放，更好的保护环境。
②在建设排水管网时应充分考察周围地质情况，将近期的建设与远期发展相结合，确保在规划范围内合理地进行污水排放。
③要保证污水量的预测指标科学合理。
④排水管网的建立应该将降低污染、维持生态环境作为首要目标，对污水排放问题应做出合理的解决方案。
通过相关的计算，使管道的设计变得更加合理。
⑤设计人员应该结合地形特点。
来进行合理的布置，要减少管道的埋深，降低经费。
1.2 城市环境污染问题在城市，影响降水量的主要因素有气流上升、凝结核和充足的水蒸气。
近年来，由于我国城市人口的不断增加，工业过于集中，绿地水体面积越来越少，空气污染也越来越严重。
给水排水管道工程第7章 给水管网优化设计2
• 给水管网优化设计数学模型： Min W = w i = [(
i =1 M M i =1
1 p )(a + bDi )li + Pi qi hpi ] + T 100 i = 1,2, ,M
S.t.
kqi n hpi H Fi H Ti = m li Di ( ±q i ) + Q j = 0 i sj H min j H j H max j qi qmin i Di 0 h pi 0
W wi hi ) = ( H j i hi Hj Sj
(7.44)
S j 为与j节点连接的管段集合。
+ 1 j = Fi = H j 1 j = Ti hi
W = Hj
j
Si
wi ( ± i h )
7.3.2－1
hi = H Fi HTi = kqin li Dim
近似优化流量分配计算
迭代迭代公式： q
计算收敛条件：
( j +1) i
7.2.1-4
= q i( j ) ± k(qj )
i Rk
q(k j ) eqopt
k = 1,2,3, , L
允许误差，m3/s，手工 计算可取eqopt=0.0001 m3/s，即0.1L/s； 计算机程序计算可取 eqopt=0.00001 m3/s， 即0.01L/s。
M M
7.2.1-1
p k qin / m / m )(a + b )li + Pi qi hpi ] /m li 100 h fi
/m
求极值原理： 计算结果：q1 = q2 = (- Ph /A) m/(nα-m) = q / 2； A-综合常数。 证明：
市政给排水管网的优化设计要点及措施分析
市政给排水管网的优化设计要点及措施分析随着城市化进程的加快和城市人口的增加，市政给排水管网的规划和设计变得越来越重要。
优化设计是提高市政给排水管网运行效率和减少运营成本的关键，下面将从几个方面进行分析。
1. 管网规划和设计的合理性市政给排水管网的规划和设计需要考虑到城市的整体发展规划，包括土地利用、人口规模、建筑密度和道路交通等因素。
通过合理布局和设计管网，可以降低排水管网的阻力，减少管网的长度和直径，提高水流速度和水力能量利用率，减少能耗和运行成本。
2. 管网结构的优化和改进市政给排水管网的结构包括主管网和支管网。
主管网的优化是减少部分主干管的长度，增加交叉管道的数量和规模，使得管网具有更好的冗余性和容错性，降低故障率和维修成本。
支管网的优化是合理设计支管和排水口的数量和位置，提高排水速度和排水能力，避免因排水不畅导致的积水和污水倒灌等问题。
3. 管材和管径的选择和优化市政给排水管网的管材和管径的选择与管网的输水能力密切相关。
合理选择管材和管径可以降低管网的摩阻、波阻和液阻，减少能耗和水质损失。
在一般情况下，可以选择流速较高、摩阻较小的管材，以提高管网的输水能力。
而在需要湍流状态的场合，可以选择粗糙度较大的管材，以增加涡动摩阻，提高管道的防止管道壁面污秽、疏通难度大。
4. 管网调压控制和监测系统的建设市政给排水管网的调压控制和监测系统可以实时监测管网的流量、压力、水质、温度等参数，帮助运维人员了解管网的运行状态并进行调整和优化。
调压控制系统可以通过调整水源泵站的供水量和水压，优化管网的输水能力和压力分布。
监测系统可以通过传感器和远程通信技术实时监测管道的运行状态和异常情况，及时发现并处理故障。
5. 管网维护和清洗技术的改进市政给排水管网的长期运行容易导致管道内壁附着物的堆积和生物膜的生长，降低管道的截面和液流能力。
需要改进和创新管道维护和清洗技术，定期对管道进行清洗和维护，保证管网的畅通和正常运行。
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➢ 2）若泵站扬水至较远处且无地势高差，其扬程全部用
于则克：服管道水头损失h（pt
q
2 pt
），即全部扬程为动扬程，
24365
24365
2
qpt hpt t1
8760q p hp
q
3 pt
t 1
8760q
3 p
(Kz
1)2 1
K
3 z
实际情况下，泵站既要提供静扬程，又要提供动扬程，则用加权平均方法
参数的计算
2，管网造价参数的计算 2)，给水管道单位长度造价（元/m）
管径
0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.0 1.2
承插铸铁管 349.9 558.4 886.6 1217. 1503. 1867. 2246. 2707. 3153. 4166.
0.05，用计算机计算可取计的约束条件
1，水力约束条件： Aqij Qi 0 A为衔接矩阵
Lhk 0
L为回路矩阵
2，节点水头约束条件：
H min j H j H maxj j 1,2,3, , N 3，供水可靠性和管段设计流量非负的约束条件：
近似计算 ，即：
(hp0 / hp ) 1 (1 hp0 / hp ) 2 式中：hp0 — 泵站静扬程，m。
参数的计算
2，管网造价参数的计算 ➢ 1），造价公式：
c a bD 式中：c — 管道单位长度造价，元/ m；
D — 管段直径，m； a,b, — 管道单位长度造价公式参数。
H — 泵站最大时扬程；
Q — 泵站最大时扬水流量；
P — 泵站经济指标，计算方法如下：
P 365 24gE 86000E
1000
其中：为泵站效率；
为泵站电费变化系数，即泵站全年平均时电费与最大时电费的比值；
E为电价，元/ kWh；
参数的计算
1， 值的计算 供水能量变化系数。中等城市可参照：网前水
5
1
1
4
0
6
6
承插球墨铸 —— 644.0 940.3 1134. 1577. 1902. 2459. 2810. 3198. 4234.
铁管
3
6
2
0
2
2
1
预应力钢筋 —— 423.7 686.9 949.6 1104. 1331. 1547. 1755. 1932. 2388.
混凝土管
7
6
6
2
3
2
优化设计的目标函数
1，目标函数的组成
W
C T
Y1
Y2
式中：W — 年费用折算值，元/ a；
C — 管网建设投资费用，元；
T — 管网建设投资偿还期，a；
Y1 — 管网每年折旧和大修费，元 / a，可表示为：
p Y1 100 C
p为管网年折旧和大修费率，一般取2.5 ~ 3.0
Y2 — 管网年运行费用，元/ a，主要考虑泵站的年运行总费用。
b
ci aN Di
(a bDi ci )2
N
式中：N — 为数据点数；
— 为线形拟合方差，元。
因为 取值一般在1.0~2.0之间，在此区
间用黄金分割法（或其他搜索最小值的方
法）取不同的 值，带入左边公式求得参 数 a, b ，和均方差 ，搜索最小均方差，
直到 步距小于要求值（手工计算可取
参数的计算
2，管网造价参数的计算 ➢ 3)，参数a,b,的求解 。 ➢ 两种方法：A，作图法；B，最小二乘法。
A，作图法
1，第一步确定参数 a ，即以D为横坐标，c为纵坐标， 将（c，D）的数据点画在方格纸上，并且用光滑曲线连 接这些点，曲线延长后与纵坐标相交，相交处的截距即 为 a。
2，第二步确定参数 b和 ，即将公式改写为： log(c a) log b a log D ，以D为横坐标，c a 为纵坐标，
优化设计的目标函数
2，目标函数具体公式：
W
(p 100
1p )
T i1
(a
bDi )li
PHQ
式中：W — 年费用折算值，元/ a；
a bDi — 管网建设投资费用，元，其中a,b, 为单位长度管线造价公式中系数和指数； T — 管网建设投资偿还期，a；
p — 管网年折旧和大修费率，一般取2.5 ~ 3.0；
将(D, c a) 数据点画在双对数坐标纸上，并且画一条最 接近这些点的直线，直线与纵坐标相交点的截距值即 为 ，直线的斜率就为 b
B，最小二乘法
采用黄金分割最小二乘法求管段造价参数时,按最小二乘
法原理，假设 已知，则有：
a
ci Di2 ci Di Di N Di2 ( Di )2
塔的管网为0.5~0.75，无水塔的管网为0.1~0.4
36524
gqpthpt Et /t
i1 8760gqphpE /
式中：q pt、hpt、Et、t 分别为泵站扬水时的流量、扬程、电费和效率 q p、hp、E、分别为泵站最高扬水时的流量、扬程、电费和效率
参数的计算
1， 值的计算
➢ 1）若泵站扬水至近处水塔或高位水池，扬程基本不变 （hpt hp ），即全部扬程为静扬程，则：
24365
24365
qpthpt
q pt
1 t1
t1
1
1
8760qphp 8760qp Kd Kh K z
式中：Kd — 管网用水量日变化系数，1.1 ~ 1.5；
Kh — 管网用水量时变化系数，1.3 ~ 1.6；
Kz
— 管网用水量总变化系数，即Kz
K
d
K
；
h
参数的计算
1， 值的计算
7.1 给水管网优化设计数学模型
一，优化设计概念 二，优化设计的目标函数 三，参数的计算 四，优化设计的约束条件 五，技术经济计算中的变量关系
优化设计概念
1，优化设计目的： 优化设计是在技术上满足城市供水量、水压和水质要求， 在经济上做到费用最小，所以也称为管网技术经济计算。
2，优化设计概念：管网的优化设计，须满足四个方面 的内容，即水压、水量的保证性；水质的安全性；可靠 性和经济性。优化计算就是以经济性为目标函数，而将 其他作为约束条件，以建立目标函数的约束的表达式， 从而求出最优解。
0.6m / s vij 3.0m / s 4，管径约束条件：
0 Di Dmax
Dm
最大允许管径，由各种
ax
材料的水管规格决定
技术经济计算中的变量关系
1，水头损失公式：hij
kqinj lij Dimj
因此W可看作是qij和Dij或者qij和hij的函数，