城区污水管网的优化与设计

河南科技I2013.NO.03工程与材料科学Joumal of Henan Science and Technology城区污水管网的优化与设计钱小稀(武汉市政工程设计研究院有限责任公司,湖北武汉 430015)摘要:污水管网是城市污水处理的主要通道和途径, 在设计和施工污水管网时除了要满足相关规范的同时,还要因地制宜,做到科学经济。本文分析了当前城区污水管网系统存在的主要问题,然后从优化设计,提高管理等方面提出了相应对策。关键词:污水管网;优化设计;管理中图分类号:TU992文献标识码:A文章编号 : 1003- 5168(2013)06- 0050-02污水管网是及时、通畅地收集、输送污水到污水处理设施的泥连接,但是超过一定年限后,多数管道已存在渗漏问题,造成一种管网系统， 是人民健康,正常生活，工农业生产顺利进行的地下水污染。设计人员在规划污水管网方案时要综合性分析管保证，是社会经济快速发展的基础工程。随着人们对生活环境材的材料物理的力学性质和化学防腐能力。目前新型复合材料以及生活质量更高的追求,这对城市管网系统提出了更高的要管道主要问题是管环刚度的选择不合理,导致排水管道系统交求。目前，在污水管网设计及施工过程中存在不少问题，影响了付运行后容易造成管道挤压塌陷甚至断裂等问题。此外,不合理城市排水设施的完善。污水管网设计不合理,建设不完善.管理的接口形式容易出现管道接口松脱,导致工程排污泄露等问题。不到位等都是制约城区环境改善和经济发展的瓶颈。城区污水2对策研究管网的问题必须得到分析总结，并针对症结提出切实可靠的优2.1管径优化设计化设计方案并提高管理质量。管网管径常用的优化方法有线性规划方法、分段线性规划1污水管网问题分析法、广义简约梯度法、二次规划法和分支定界法。但是用这些方1.1污水管网设计不合理法进行优化设计的过程比较复杂,计算值发散，且需要构造恰以往进行污水管网设计时参考不同用水指标,城市规模.人当的优化模型。除了将管径优化转化为分段管长优化问题得均综合用水量，对历史综合用水数据进行推算，按照《城市给水到的优化结果不需再处理外,其它经典优化方法得到的优化管工程规划规范》执行,这种预测方法造成水量预测过高,进而造径还需要使用分支定界法圆整到标准管径,而且这仅适用于小.成污水处理厂的规划设计的预测值偏高,可靠性差。根据相关型管网。实际中所采用的圆整方法多是根据就近圆整规则进质量显示.我国已建成的污水处理厂有大部分处于停产或半停行的，这样得到的最终管径值不再是理论上的最优值。启发式产的状态。此外，污水处理系统的设计缺乏科学性还表现在污优化方法是以经验构造的算法为依托.根据污水管道经济流速水处理作用有限,排水系统功能单- - 。当前大多数城市尤其是的范围.地形和污水管道定线确定各管段水流动向.从最起端中小型城镇主要仍采用‘雨污合流"的排水体系,主要考虑雨水节点开始进行节点流量向排水管段的流量累加,采用就近圆整的排泄功能.设计水力坡度值偏小，早季水量减少,携带运移能规则进行管径圆整,在合适的计算时间和计算空间下能寻找最力差,使得污水中的沉积物、建筑垃圾大量淤塞管道,影响内涝好的解。排除,污染多发。虽然住房和城乡建设部在推行雨水和污水独2.2管道材料优化设计立使用两套不同的排水管道排放,但是牵涉范围极大,改造难度适用于排除雨水和污水的混凝土管有混凝土管,轻型钢筋使得这种方案难以大规模推广。混凝土管和重型钢筋混凝土管三种。混凝土管材抗压性强、使1.2现行截流井的问题突出用年限久技术成熟.但是重量重.运输费用较高、承插口加工精历史原因使很多老城改造为分流制难以实施,现行通常用度较低.管道易渗漏,管内壁容易滋生水生物，清理困难.影响管截流井与传统的合流排污管网组成排污管网系统。城市污水截道过水能力。随着新材料技术的发展.越来越多的城市排水系流井--.般建在合流管道人河口前，是在综合考虑城市污水截流统应用了HDPE管等新型材料。常用的高密度聚乙烯(HDPE)干管位置.合流管渠位置、周围地形、排放水体的水位高程等因塑料管的外壁是环状波纹结构,内壁为平滑的新型塑料管材。素后,在合流制排污管网中增加的一个控流部件。截流井能将这种新型管材重量轻、连接可靠、抗磨损耐腐蚀、韧性高,但是城市早流污水和初期雨水截流人污水截流管，降低城 市水体污承载能力差,不宜在高强度的荷载路面下铺设。管材的选择应染程度。目前最常采用的溢流式的截流井,但在实际排污时也该注意根据工程的实际情况,综合考虑各种管材的力学性质和存在一些问题，主要表现为雨季雨水增多.稀释污水,造成污水维护方便程度.全面对比选择。处理厂收集到的污水浓度偏低,运行困难。汛期洪水通过沿江2.3管道衔接方式优化设计设置的溢流口倒灌进城镇污水管道系统.进人城区.大部分污水管道接口是管道系统给排水的薄弱环节,管道的衔接质量溢流至自然水体，造成水体污染。检查是污水管网优化的一个重要内容。检查井内管段衔接要在1.3排污管理力度不够满足管段在检查井内衔接的约束条件的前提下.根据相衔接两排污管理力度不够主要表现为该分流的未按要求分流，或管段的管径与管段中的污水深度情况减小下游管段埋深。当下该截流的未按要求截流，市政雨、污水管之间的错接或连接,排游管段的管径比上游管段的管径大时使用管顶平接;下游管段水用户的出户污水管与市政雨水管错接,小区内部的雨污水管的污水深度大于或等于上游管段中的污水深度时应使用水面平之间错接等。使分流制系统失效,污水量增加.污水浓度降低。接;遇到陡坡情况下产生的下游管段管径反而比上游管段的管加上管网不能及时疏通,达不到原来设计的输水能力。径小时使用管底平接。1.4管道材料问题2.4加大投入污水管网的选择要综合考虑材料的抗压抗腐蚀能力,材料显然,传统的排水设计不能满足现代城镇发展的需要,大规差的管道会影响到排水系统功能的发挥。以往市政排水和建筑模的管网改造和新建需要耗费大量人力物力。长期以来污水管室外排水的管材主要采用混凝土管、钢筋混凝土管,接口采用水网建设资金短缺,严重制约着污水管网建设的进程。政府必须_2013.NO.03河南科技工程与材料科学Joumal of Henan Science and Technology加大人力物力的投人，给予足够的资金和技术支持。完善配套加快排水管网地理信息系统工程系统的完善和开发.用高科技支线、加强排水系统的规划和设计,保证所需的基础设施的建手段实现对管网的动态管理。设。设计合理经济的污水管网,制定污水管网建设总体计划和3结语年度计划。列出时间表，落实管网建设内容,为当地工农业发展城区污水管网的设计既要要考虑到当前的实际需求情况，创造基础条件。又要预测今后城区发展远景,高瞻远瞩,立足于长远,保证人们2.5提高城区污水管网的管理水平生活质量,促进国民经济快速发展。为了确保城镇污水管网设施的完好和正常运行,各职能部门要充分发挥城镇污管网设施的功能，做好城市雨、污分流主管参考文献网的配套建设、维护城市给水、污水管网的正常运行工作。设置[1]李莉.城市排水管道系统规划设计的研究[D].重庆大学监督部门对排水设施建设改造工程的整个实施过程要严格监2004督,杜绝排水设施建设违规违章行为，保证工程的正常运行。在[2]张勇,胡良红,吴新中.浅谈老城区排水工程改造的经验与管网排水设施建设竣工后,规划、市政管理、质监等部门要根据体会[J].安徽建筑.2012(06)相关标准对工程建设情况进行验收.不合格的工程要严肃处理[3]温群英:城市规划中给排水管网设计问题的认识与体会相关责任人并责成施工负责人限期整改。提高管网管理效率，[].江西建材.2012(06)(上接第5页)性能方面均优于曹方法,其中在三角形和求最大最小值程序中1.55-2表现比较明显。5结语课题主要研究基于遗传算法的多路径测试数据生成,并与6RE>文献中多路径测试数据生成进行对比，实验结果表明课题设计25E.-的多路径算法大幅提高了测试数据生成效率。课题没有测试在复杂结构下,该方法的适用性,是需要进一青万肤本文力味步研究的问题。同时,课题在设计多路径思想的时候，没有考虑图5求最大值最小值执行时间对比方差(波动性)对计算个体适应度值的影响，这也是需要进一一步研究的问题。参考文献: .[1]Whtaker JA. What is software testing? And why is it sohard? IEEE Software 2000;17(1):70-9电白[2]Wegener J, Baresel A, Sthamer H.Suitability of evolutionaryalgorithms for evolutionary testing. In: Proceedings of the 26th本文方族annual intemational computer software and applications图6三个数排序 迭代次数对比conference, Oxford, England ;August 26 -29, 2002.[3]Wegener J，Buhr K，Pohlheim H. Automatic test datageneration for structural testing of embedded software systems by1.0E.2-evolutionary testing.In: Proceedings of the genetic and evolutionary computationconference, GECCO -2002, New York, USA ;9- 13th July 2002.[4]Hernadi I. Genetic algorihm based test data generator.Master thesis ，Department of Information and Computer Science ,青力快本文方楼King Fahd University of Petroleum and Minerals, Saudi Arabia;May 2004.图7 三个数排序执行时间对比[5]Baresel A, Sthamer H H, Schmidt M.Fitness functions表3被测程序执行时间 和迭代次数比较图desigen to improve evolutionary structural testing[CV/GECCO' 02,平均进化代数平均执行时间序。本文方法[曹方法代教比《)本文方法曹方法代数比(9)New York, 2002:1329 -1336.0.043581 0.079684[6]Ahmed M A, Hermadi I, GA-based mutiple paths test data求最大量小馆2.713.974.0.01530.0275 5generator[J]，Computer and Operations Research, 2008， 35:B3 _ 0.017570.00186 95.73107-3124.从图2- -7可以看出:(1)在3个被测程序中,课题方法的最大迭代次数和最大执基金项目:国家自然科学基金项目(No.61073035,行时间均优于曹的方法。60903002)(2)通过观察箱图上下四分位数和中位线可知,课题方法在绝大多数情况下,在迭代次数和执行时间性能上均优于曹方作者简介:法。其中在三角形程序和求最大值最小值程序中比较明显。霍远秦(1987-),男,河北人,硕士研究生,主要研究方向:软从表3可以看出课题方法在平均进化代数和平均执行时间件测试、软件可靠性。