市政排水管网规划和优化设计分析.doc

市政排水管网规划和优化设计分析摘要：主文主要通过分析我国市区排水管的发展和分布，结果实例来分析，以研究出通过优化管径和埋深，对坡度的设计做相应的改进，使之可以适应不同的地形。这样，达到在整个管网造价费用最低的情况下，达到最价的污水排放效果。关键词：优化设计；污水管网；规划近些年，由于经济的不断发展，加上人口密度的不断以及工业的飞速发展，城市中的污水废水越来越多。为了保持环境卫生和人民的健康安全，必须将这些通过排水管网进行收集，输送到城市污水处理厂，处理之后才能够流入自然水体中。因此，如何建立起经济高效的排水管网便成了一个巨大的挑战。1我国排水管网现状1.1城市排水设施的发展过程城市排水设施的发展基本如表1-1所示。 表1-1城市排水设施的发展过程名称沟渠工程卫生工程环境工程城市生态工程组成沟和渠地下暗管道和处理厂污染源控制设施、管道、处理（或回用水）厂污染源控制设施、管道、污水、污泥净化利用设施目的除非雨、污水排水和一般消除有机物及病源体污染排水和消除各种化学物质、有机物及病原体的污染排水和清除各种化学物质、有机物及病原体的污染，实现污水、污泥资源化性质排水设施排水设施环境设施生态设施特点以排水为目的的土木工程以排水为目的土木工程以水质控制为目标的流域性水体环境系统工程以维护城乡生态平衡为目标的区域性生态工程背景商品生产兴起，人口向城镇流动，但小城镇水资源开发量小于可开发量，污染负荷小于环境容量。商品生产兴起，人口向城镇流动，但小城镇水资源开发量小于可开发量，污染负荷小于环境容量现代工业出现，工业与人口在大城市高度密集，水资源开发量大于可开发量，污染负荷远大于环境容量。由于新技术革命及中小城市发展，人口向中小城市反向迁移，水资源开发量与可开发量相当，污染负荷与环境容量相当。1.2排水管网中存在的问题第一，现有的城市排水管网的负担越来越重，已经不能满足越来越大的城市排污的需求。第二，排管网建设的投资资金不足，而且投资资金的分配和管理不够科学和合理，浪费现象时有发生，有些项目的效果不能尽如人意。第三，城市建设的管理不够规范，不是严格按照“先地下、后地上”的程序来进行建设的。第四，在排水管网的规划和设计过程中，没有过充分利用计算机的技术，所以工程设计效率较低。1.3排水管网规划和优化的意义排水工程承担着城市水污染的防治，排涝和防洪的功能，不但保护了人民生命财产，也保护着人民的健康安全，还能美化城市的景观，保持良好的卫生环境，提高了城市的形象。2不同排水体制的对比在进行排水管网的规划时，所要考试的首要问题就是选择怎样合理的排水体制。选择适当的排水体制，不但影响到整个排水系统的设计，施工，维护和管理，而且对于城市的规划和环境保护的影响也是深远的，并且这也会影响到排水工程的投资以及运行维护管理。所以在选择排水体制时，要综合考虑城市原有的排水设施、气候条件下、水环境容量、环境保护的要求，还要就是一定要根据城市的总体规划来考虑。要坚持保护环境、减少工程投资的原则上，要将社会效益、经济效益和环境效益统一起来。2.1几种不同类似的排水体制的比较 排水体制直流式合流制截流式合流制完全分流制不完全分流制半分流制适用范围城市发展开始阶段，水环境容量大。城市发展开始阶段，没有条件改选的地区。新建城，有条件改造的城区。城市发展区，有适合的地形，是过渡措施环境保护要求高，经济条件好的地区环境保护最差较差好好最好投资小大大先小后大最大实施难度最容易较容易较难先易后难最难运行费用最低高高先低后高最高施工管理简单较简单复杂先简单后复杂最复杂能否采用不符合国家地方有关环保政策，不能。可在难改造的老城区采用。新城区、可改造区采用。不采用。当前财政状况下，不宜采用。 表2-1排水体制优缺点比较表2.2排水系统的规划原则第一，要从城市的现状出发，以城市的总规划作为依据，将现有的各类排水设施利用起来。统一规划、分期建设，真正从环境保护、利于人民身体健康的角度出来。第二，要根据规划范围内的土地性质，考虑近期的建设和远期的发展，将各项设计参数合理地制定出来。第三，污水量指标的制定要准确而合理，污水量的预测要科学，这样才能够让污水系统建设规模的确定更加合理。第四，排水系统的建立是以控制污染、保护环境为目标的，科学地选择污水出路及污水的处理方案，达到控制污染物排放量的效果。第五，合理地选择污水排放口和污水处理厂的位置。第六，污水排水的服务区时要根据排水现状和地形来划分。第七，通过水力计算来优化排水管道的设计，这样可以死污水管网的布置更加合理，力求达到排水工程的规划方案在在技术上可行，在经济上合理的效果。第八，要结合地形的特点来布置管道和泵站，减少管道的埋深、减少提升泵站的数量及规模。2.3排水管网的设计步骤第一，根据城市的地形和道路规划，划定排水区域，在平坦的地区可以均分设计服务的面积，在有地形可以利用时，可以根据分水线来划分排水区域。第二，确定管网定线和水流的流向，要让管道的走向符合地形的趋势，最好是顺坡排水。第三，确定控制点。第四，确定设计的相关数据，计算管理需要设计的流量。第五，进行水力设计，将计算机技术和优化理论运用到设计中去。3通过实例来论述市政排水管网规划和优化设计3.1工程概述工程范围：该工程的规范范围是某县城西部的建设用地，约六平方公里。规划年限：该次规划的基准年是2009年，目标使用年限是2025年。地形地貌：该地趁东南、西北低的地势，总体上起伏比较大，地面高程在65至80米之间。该地区的功能定位：为行政经济中心，主要承担该县城的管理职能，至2008年底，会有近四十家机关单位迁至该区。3.2污水排水现状该项地区的已经有的排水管网建设滞后，城区内的工业废水和生活污水都是直接排入水体的，对受纳水体的污染比较大，而且目前没有污水处理厂，城区水体污染比较严重。3.3存在的问题随着西区规模的扩大和相关单位的迁入，该区的人口正在增长，污水的排放量也日益变大。同时，该区的工厂越来越多，很多没有经过处理的废水被直接排进水体，这样，肯定会对周围水体产生极其严重的污染。与之相对的，西区的排水管道覆盖率不高，基本没有污水管，而且污水处理能力非常差，污水几乎完全是直接排入城市管道的。3.3排水工程的规划3.3.1污水量的预测西区目前人口有二点五万人，建成区的面积是一点七六平方公里，规划到2025年，规划用地面积可到六点一平方公里。 表3-2生活污水预测预测年限用水人口（万人）生活用水定额（L/cap.d)需水量(万立方米/d)折污系数生活污水量(万立方米/d)20154.32200.9460.80.75720259.02502.250.81.80通过上表计算可得：人口密度：90000人/337.69ha=267人/ha比流量：Q0=n*p/86400=267*250*0.8/86400=0.618L/s.ha3.4水力计算结果通过运用污水干管优化设计的计算，可以算出整个污水管的费用为156.1247万元，比一般的水力造价170.4523万元节省了百分之八点四，由此可见，优化污水管网的成效是十分显著的。结束语：随着计算机的发展和优化方法的完善，排水管网的设计工作被大大的简化了，并且能够获得更加满意的效果。计算机和最优化技术在排水管网系统设计中的应用，不但帮助设计人员摆脱了繁重的工作，还加快了，工程设计的进度，并且使整个排水管网更加合理、科学、经济高效。参考文献：1彭海