第四章 计算机在雨水管道中最优化应用.ppt

1、雨水排水系统计算优化选择的程序设计,雨水管道设计与排水管网设计的相同点 雨水管道设计与排水管网设计的不同点 雨水管道和排水管道优化设计的基本思想 雨水设计流量计算 USG（结构化程序设计）的主要子程序 程序设计流程（以某一设计管段为例）,雨水管道设计与排水管网设计的相同点,a水在管道中都是重力流动； b设计管段从上游至下游逐段计算； c每一管段计算采用相同的计算公式，水力计算时采用的公式相同； d人工计算仍按查阅图表方式，计算工作量很大；,e雨水管道计算中，最小管径与最小设计坡度（P221第2点）、最大设计流速（第3点）、流速随设计流量的增大而增大（第5点前半部分）、流速与管径的关系（第6点）

2、、管底埋深与管顶最小覆土厚度（第7和第8点）、管道在坡度变陡处管径至多可以缩小100mm（第9点）、管道在检查井内的衔接要求（第10点）等是与排水管网计算中相一致的； f雨水管道计算的优化选择问题是满足相应的约束条件下，优化选择设计参数，以便尽可能降低管道工程造价，排水管道设计亦如此。,雨水管道设计与排水管网设计的不同点,a雨水管道设计按满流计算，输水能力需要尽可能等于或略大于雨水设计流量；排水管网按非满流计算，有不同管径下相应的最大设计充满度要求（P221第1点）； b雨水管道的设计计算中无需求解非线性方程和进行充满度的选择，排水管网计算则需要用二分法求解非线性方程和求相应的充满度；,c雨水

3、管道在检查井内管顶平接就是水面平接，而排水管道中依旧分为管顶平接、管底平接和水面平接三种； d雨水设计流量计算与排水管网计算不同； e雨水管道最小设计流速一般控制在0.75m/s，而排水管道设计在设计充满度下最小设计流速为0.6m/s（P221第4点）；,f污水管道的流速增大到1.2m/s时，可以不随设计流量的增大而增大（P221第5点后半部分）；雨水管道的流速却还可能继续增大，为了不使流速和坡度太大，又要防止管道淤积，当上游管段流速达到1.1m/s时，如能选到合适的规格管径，则不必继续增大；,雨水管道和排水管道优化设计的基本思想,A排水管道,a选择尽可能小的设计流速； b选择尽可能大的设计充

4、满度； c检查井内管段衔接时尽可能减小下游管段埋深； d以全局优化的思想指导设计参数的选择；,B雨水管道,a初选尽可能小的设计流速； b选择合适的规格管径； c以全局优化的思想指导设计参数的选择（相比排水管道而言，受这种影响较小），主要体现在通过人机对话决定是否跌水；,B雨水管道 a初选尽可能小的设计流速； 初选流速时，当流速小于1.1m/s并满足其他约束条件时，流速随着设计流量的增大仍按0.01m/s的步长递增，设计流量不变流速也不变；,b选择合适的规格管径； 计算管径与设计流量和初选流速相对应的管径； 规格管径标准要对应的管径； 输水能力大于等于设计流量并满足约束条件时 1、如选择比计算管

5、径略小的规格管径，流速将增大，管道坡度和埋深增大； 2、如选择比计算管径略大的规格管径，流速不可以再减小，管道输水能力增大，管材费用增高；,（1）管线不长、埋深不大而管径较大时，当计算管径比较接近其大一级的规格管径时，才选择大一级的规格管径；否则选择小一级的规格管径； （2）地面很平坦，雨水管道较长时，只有当计算管径接近其小一级的规格管径时，才选择小一级的规格管径，倾向于选择大一级的管径；,c通过人机对话决定是否跌水 当某管段所处的地面坡度大，按正常计算该管段末端不满足最小埋深的要求甚至已经露出地面时，采用人机对话决定是加上该管段坡度，还是使该管段起端跌水而普遍加大管段埋深，以满足埋深要求。,

6、雨水设计流量计算,USG（结构化程序设计）的主要子程序,A子程序VDI在初选流速后，能确定管径、管道坡度、流速和输水能力，这个是USG中重要的子程序，其中还会调用子程序DGJ； B子程序DGJ根据计算管径，确定规格管径； C子程序JSHGHM进行跌水计算； D子程序TOUZI计算工程造价；,程序设计流程（以某一设计管段为例）,（1）计算出该设计管段N的设计流量Qs（此流量需大于等于上一设计管段的流量）； （2）根据设计流量Qs、起始管段设计流速VN和上一管段的设计流速V(N-1)初选V(N)； （3）调用子函数VDI计算D(N) （规格管径）、I(N)（管道坡度）和Q(N)（输水能力） （4）

7、管顶平接计算管底标高和埋深；,（5）当计算出的埋深HMmin时，调用子函数TOUZI计算该管段的工程造价； （6）当计算出的埋深HMmin时，令HM(N+1,1)=HMmin，再人机对话，确定是否跌水，如果跌水，调用子函数JSHGHM进行跌水计算，再调用子函数TOUZI计算该管段的工程造价； （7）当计算出的埋深HMmin时，令HM(N+1,1)=HMmin，再人机对话，确定是否跌水，如果不跌水，而是选择了加大管道坡度，则根据新的管道坡度和设计流量求出相应的计算管径，再调用子函数DGJ，重新选择合适的规格管径，确定管段衔接方式，计算管道坡度、输水能力、流速和埋深等；,（8）重新计算出的埋深HMmin时，且设计流速小于最大设计流速时，调用子函数TOUZI计算该管段的工程造价； （10）重新计算出的埋深HMmin时，如设计流速大于最大设计流速时，令V=VMAX，重新调用子函数VDI和JSHGHM（必须