供水工程给水管网多目标优化设计研究

  供水工程给水管网多目标优化设计研究

白洁萍1张润虎,2,徐雯雯,3锡林巴特4

内蒙古腾赫管理咨询有限公司      内蒙古自治区邮编：010020

内蒙古顺源水文勘测有限责任公司  内蒙古自治区邮编：010030

摘要：近年来，随着我国城市化建设的不断发展，各个地区在具体落实供水工程建设的过程中不断扩大给水管网规模。在此过程中，需要科学设计给水管网，对其应用效果和应用质量进行更高程度的保障。文章首先分析给水管网设计的重要价值，然后以此为基础，进一步探究具体设计要点，希望能够为其相关工作人员提供更为丰富的理论依据，进而对其工程质量进行更高程度的保障。

关键词：供水工程；给水管网；多目标；优化设计

引言

城市化进程持续推进，对城市供水管网的供水量及品质均提出更高的要求，而部分城市的现状供水管网系统存在效率低、供水质量欠佳等局限之处，与城市发展需求形成矛盾。对此，亟须以城市供水管网的现状为立足点，探讨相关优化策略。

1供水工程给水管网优化设计的目标

供水工程给水管网优化设计的基本目标是确保供水系统的安全可靠、保障水量水压需求、管网布置经济合理以及与城市规划相适应。主要体现以下几个方面:(1)提高供水系统的安全可靠性。一是科学布置市政给水管网，合理设置市政给水增压泵站，科学选择增压方式，有效降低运行成本;二是加强城市水厂之间的互联互通，构建大区域环状供水管网，使不同供水区域互为应急备用，提高供水安全、可靠性;(2)合理确定给水管径。给水管径优化设计应以最优管网布置为基础，通过管网水力计算，确保满足给水系统分配给每个管段的供水任务，并综合考虑近、远期水量和水压的要求以及工程投资，从而确定最优方案;(3)改造管网薄弱环节，挖掘管网潜力。利用科学技术手段，对现有管网进行大数据分析，找出薄弱环节，制定改造方案，及时更新老化管道，用较少的成本来优化管网系统，降低管网漏损，提升管网供水能力，节约能耗的同时解决供水管网问题。

2供水工程给水管网多目标优化设计

2.1管材选择

在城市建设过程中，管材性能对供水经济性、可靠性和稳定性具有一定程度的影响。基于此，在具体选择材料过程中需要综合分析其使用功能和地质情况，无论是选择使用哪种管道，都需要确保高度满足供水使用需求，对其承压能力和封闭性进行更高程度的保障，确保持续供水，进而实现供水漏项的大大降低，对其水利输送能力进行更高程度的保障，确保管网内壁光滑，有效降低水头损失。除此之外，还需要综合考虑管材经济性，在确保满足供水条件的同时，需要尽量降低经济成本投入。在具体选择管材过程中，还需要确保其耐久性。最后，在具体评价管材质量时，静音效果也是其中较为重要的一项评价标准。通常情况下，柔性铸铁管道具有要强隔音效果，同时在连接不同管道之间普遍使用柔性橡胶密封圈，能够有效避免噪音传递。基于此，科学应用柔性铸铁管道能够有效实现其隔音静音效果。当前，复合管、塑料管、混凝土管和铸铁管是较为常见的集中管材类型，相关工作人员在开展具体工作过程中需要基于具体需求进行科学选择，确保其合理性和可靠性。

2.2确定管径

给水管网设计的过程中，确定合理管径十分关键，对后续供水工作的有序开展和能耗的降低都有十分重要的意义。对管径进行确认时，必须要对水管的系统化输水量进行多方面分析。在常规情况下，有以下几种类型的用水会影响到管径的最终确定：（1）公共类用水。在居民日常生活中，公共性建筑用水将会是整体生活用水当中一个关键的部分，设计人员应当针对本地区的总体生活用水量以及变化系数等进行分析。（2）管道漏水以及未预见用水。一般情况下，设计人员应当将该地区居民的日常用水最高量当作基础，进一步开展管道漏水量以及未预见水量的计算，设计人员还应立足于工程要求的标准规范对用水量进行确定估算。对绿化用水以及撒路用水，设计人员要充分考虑到本地区的天气、绿化、土壤等多种情况，并对这两部分水量加以确定。（3）工业用水。在实际设计过程中，工厂人员的日常性用水以及生产性用水，应当针对不同工厂的性质以及工艺要求等进行综合分析。

2.3管线布置

在设计给水管道管线时，相关工作人员必须充分考虑城市路面结构、自然环境及其其他管线敷设状况，有效避免给水管线和其他管线产生交叉作业，同时，还需要避免破坏路面及其附属建筑。在此过程中，相关工作人员需要尽量缩短路程，避免建筑直接穿越建筑物，尽量在道路外侧敷设管线，确保工程项目造价具有更高程度的经济性。与此同时，严格基于既有道路和既有规划科学实施施工作业，确保在后期能够对其进行更为科学有效的维修和维护。在开展具体工作过程中还需要尽量避开容易产生地震灾害的位置，合理运用水位高差现象，优先考虑重力运输，有效结合近远期施工和分期施工。在具体进行管网布置过程中，还需要确保水管网始终呈现环球中，而且，在具体布置给水管网时，需要确保设计位置与用水地区域达到最佳。在道路中间科学布置干管，以此为基础，需要在配水干管间科学应用连接管。最后，控制配水集管直径处于15～20cm，在消防栓和用户科学配备水资源。

2.4接口设计

通常情况下，在设计给水管网过程中，管道接口的易施用性，耐腐性和强度对亲管道质量具有一定程度的决定性影响。在给水管网具体建设过程中，接口设计是其有序运行的重要保障。通常情况下，管道接口具体包括柔性和刚性两种。承插式管道一般采用刚性接口，同时还需要应用具有较强粘合力的水泥石棉等材料对其进行密封处理。但是在此过程中，刚性接口所具有的抗弯性能普遍较差，外力作用很容易使其产生裂缝现象，进而导致出现漏水现象，此时，现场工作人员需要科学应用柔性接口，通常是在管道内利用器型橡胶圈进行接口密封，柔性接口具有较为科学的抗震性能，可以进一步提升工程进度。无论具体选择使用哪种密封技术，相关工作人员都必须综合分析现场具体情况，确保接口设计能够最好的满足当地建设需求

2.5抗震性设计

给水管网一般铺设在地下，一旦出现地震灾害将会对给水管网造成极大地破坏，导致居民无法获取到生活用水，工业废水等也无法排出，如果短时间内没有得到维修，会导致城市生活无法运转。所以设计人员应当针对给水管网开展抗震设计工作，结合以往的工程经验，对地震灾害所造成的破坏情况，综合性设计市政给水管网的整体布局，并针对管线的抗渗措施进行强化。首先，设计人员要综合计算本地区的实际地质情况、地震带来的影响，并通过应用先进的工程判断技术对有利、不利地段进行划分，尽可能选择在有利地段进行施工，如果最终确定无法避开该地段，则应当针对管网设计区域来构建合理的抗震建设。另外，保障管网结构的构建能够与实际连接的高度相符合，要达到相关政策规定的标准，尽可能达到设计最优化。最后，保障管材的质量符合相关标准，这是后续给水管道工作能否正常运行的前提，管材的质量必须符合抗震的总体设计要求。

结语

此次研究以具体工程为背景，探讨了供水工程给水管网多目标优化问题。通过对比分析，表明多目标模型优化结果更具优势，可以获得综合性较优的近似解，对背景工程和相关类似工程的设计建设具有重要的借鉴和指导意义。本研究仅针对给水管网的管径和管段优化组合展开研究，没有考虑给水管网中高位水池、水塔以及水位等因素的影响。因此，在今后的研究中需要引入上述影响因素，使多目标优化设计的结果更具有工程应用价值。

参考文献

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