市政規(guī)劃中天然氣管網(wǎng)設(shè)計(jì)分析

劉康 黃珂

【摘要】由于天然氣管網(wǎng)自身所具備的復(fù)雜特性以及在實(shí)際的生產(chǎn)生活中，其被廣泛應(yīng)用的特點(diǎn)，在市政規(guī)劃建設(shè)過程對(duì)網(wǎng)管的供求關(guān)系進(jìn)行及時(shí)合理的分析是十分重要的，這樣可以在建設(shè)中進(jìn)一步的優(yōu)化管道的結(jié)構(gòu)。在建設(shè)時(shí)，通過制定利潤(rùn)最大化原則，可以減少對(duì)不必要費(fèi)用的支出，避免造成經(jīng)濟(jì)浪費(fèi)。

【關(guān)鍵詞】市政規(guī)劃； 天然氣管網(wǎng)； 設(shè)計(jì)分析

引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的不斷加快 ，天然氣資源也被不斷的應(yīng)用于我國(guó)的生產(chǎn)生活中。天然氣的開發(fā)不斷加快，也已經(jīng)成為了我國(guó)最重要的能源之一，對(duì)于一些傳統(tǒng)的污染性能源起著絕對(duì)的替代作用。目前，很多大中型城市已經(jīng)逐漸改變了原有對(duì)煤炭能源的依賴，轉(zhuǎn)而使用天然氣資源。因此，在進(jìn)行城市規(guī)劃建設(shè)時(shí)，應(yīng)該充分考慮到天然氣管道的鋪設(shè)，對(duì)天然氣網(wǎng)管的設(shè)計(jì)，對(duì)我國(guó)城市規(guī)劃建設(shè)的好壞都有著重要的作用。

1、天然氣管網(wǎng)的規(guī)劃原則

1.1天然氣管網(wǎng)規(guī)劃的整體性

天然氣地面建設(shè)的階段中，可以將數(shù)模軟件引進(jìn)應(yīng)用在天然氣的敷設(shè)中，也就是說，可以將地面階段中管網(wǎng)水力的動(dòng)態(tài)與地殼中的水力動(dòng)態(tài)相結(jié)合，使其成為一個(gè)整體。這樣的做法，可以從整體上對(duì)天然氣管網(wǎng)的動(dòng)態(tài)進(jìn)行有效的了解以及把握，針對(duì)其特性對(duì)其進(jìn)行具體的分析研究，以便設(shè)計(jì)最優(yōu)的方案。

1.2 天然氣管網(wǎng)規(guī)劃的先進(jìn)性

一般情況下，對(duì)于天然氣輸氣管網(wǎng)來說，如果只是依靠平時(shí)的運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)以及利用手工的計(jì)算方式來設(shè)計(jì)天然氣的輸送管網(wǎng)，是無法滿足天然氣管網(wǎng)的設(shè)計(jì)要求的。因此，將具有高度精確性的管網(wǎng)模擬軟件引入到設(shè)計(jì)中，可以依據(jù)模擬管網(wǎng)的綜合運(yùn)算分析來對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過對(duì)模擬結(jié)果的對(duì)比，進(jìn)而選擇最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行施工改造。

2、在市政規(guī)劃中對(duì)天然氣管網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)

在城市總體規(guī)劃設(shè)計(jì)中，天然氣管網(wǎng)工程的設(shè)計(jì)是很重要的，其對(duì)工程建筑起著指導(dǎo)作用，也就是說，天然氣管網(wǎng)設(shè)計(jì)是城市規(guī)劃設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)。一般來說，對(duì)于城市中天然氣系統(tǒng)的專項(xiàng)投入較大，并且，在工程完成之后，如果需要對(duì)其進(jìn)行擴(kuò)建，其難度是十分大的，而且擴(kuò)建或者改建等都會(huì)對(duì)城市中居民的生活以及城市的建設(shè)等造成一定的影響。此外，改建也會(huì)大量的浪費(fèi)社會(huì)資源，包括財(cái)力、物力、人力等。

在保證工藝達(dá)標(biāo)、滿足用戶需求的基礎(chǔ)上，能夠保障天然氣系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運(yùn)行，降低對(duì)天然氣系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)投入，保證系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)的安全性、可靠性以及穩(wěn)定性，這是對(duì)天然氣系統(tǒng)規(guī)劃的最主要目的。但是，由于我國(guó)所處地形具有復(fù)雜性，其從高原到平原不斷過渡的特性，加上建設(shè)天然氣系統(tǒng)本身就具有一定的復(fù)雜性。

具體上說，天然氣管網(wǎng)設(shè)計(jì)規(guī)劃主要存在兩個(gè)方面的問題。其一，是對(duì)管網(wǎng)布局系統(tǒng)化的優(yōu)化；其二，是在確定管網(wǎng)結(jié)構(gòu)之后，應(yīng)該優(yōu)化管網(wǎng)設(shè)計(jì)工藝。這兩個(gè)問題相互統(tǒng)一、相互關(guān)聯(lián)因此，在對(duì)天然氣管網(wǎng)進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該充分考慮到這兩個(gè)問題的相關(guān)性，以便能在設(shè)計(jì)中選擇最優(yōu)化的方案，提高管網(wǎng)的設(shè)計(jì)，降低資源的浪費(fèi)。

3、天然氣管網(wǎng)規(guī)劃建議

總體上看，我國(guó)對(duì)輸氣管網(wǎng)的設(shè)計(jì)還處于起步階段，還沒能將一些先進(jìn)的規(guī)劃方案以及設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)等，完全的融入到我國(guó)的輸氣管網(wǎng)設(shè)計(jì)中。尤其是對(duì)市政規(guī)劃的天然氣管網(wǎng)來說，由于其本身的特殊性，在對(duì)天然氣輸送管網(wǎng)的布局進(jìn)行研究時(shí)，可以將供水管網(wǎng)布局的技巧應(yīng)用進(jìn)去，將兩者相結(jié)合，使布局能夠更加合理。在輸氣管道投入使用后，運(yùn)輸天然氣的過程中，其具有管道口徑大、輸送距離長(zhǎng)以及運(yùn)輸壓力高等特點(diǎn)。因此，在進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)首先應(yīng)該考慮到天然氣輸送的這些特點(diǎn)，并且針對(duì)這些特點(diǎn)提出一些有效的改進(jìn)措施。此外，利用供水管網(wǎng)設(shè)計(jì)以及布局的一些技巧或者成功的例子，可以從實(shí)際上對(duì)輸氣管道的規(guī)劃以及布局進(jìn)行指導(dǎo)。當(dāng)然，輸氣管道的規(guī)劃還應(yīng)立足于輸氣管道本身的特點(diǎn)，根據(jù)實(shí)際情況做實(shí)際的分析研究，引入模擬機(jī)制，注意管網(wǎng)施工前的試驗(yàn)。

綜合我國(guó)現(xiàn)有的有關(guān)輸氣管道規(guī)劃以及布局的文獻(xiàn)，可以得出在我國(guó)管網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)中應(yīng)用最多、發(fā)展?jié)摿ψ畲蟮木褪巧窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)。就目前來說，應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)輸氣管網(wǎng)的研究，并且，在深入研究的同時(shí)，可以通過科技開發(fā)出相應(yīng)的規(guī)劃軟件，以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)作為基礎(chǔ)。在未來對(duì)管網(wǎng)的規(guī)劃與設(shè)計(jì)中，應(yīng)該加強(qiáng)高科技技術(shù)在這一過程中的應(yīng)用深度，使得管網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)能以先進(jìn)的科技作支撐，以便提高管網(wǎng)的運(yùn)行效率。另外，在設(shè)計(jì)時(shí)也應(yīng)該注重管網(wǎng)投入運(yùn)行城市的現(xiàn)狀，使得管網(wǎng)的設(shè)計(jì)能充分的融入城市環(huán)境中，減少管網(wǎng)對(duì)城市美觀度的影響。

4、天然氣規(guī)劃對(duì)策

4.1明確分布式天然氣發(fā)展方向

按照天然氣的供應(yīng)范圍，可以將天然氣系統(tǒng)的供應(yīng)分為區(qū)域型以及樓宇型兩種。區(qū)域型的供應(yīng)主要是針對(duì)工業(yè)區(qū)、商業(yè)區(qū)等大型的區(qū)域，占地廣、設(shè)備的容量也相對(duì)偏大。在這些地方可以建立獨(dú)立的天然氣輸送中心，且供應(yīng)能滿足區(qū)域的使用需求，在這樣的情況下，通常其所配備的輸送管線較長(zhǎng)。對(duì)區(qū)域型的分布式天然氣系統(tǒng)的投資較高，但是單位投資偏低，且終端的負(fù)荷穩(wěn)定，運(yùn)行的效率很高。而樓宇型的服務(wù)范圍相對(duì)區(qū)域型較小，其一般只是服務(wù)于一棟或者幾棟的樓房，如商場(chǎng)寫字樓等。其設(shè)備容量較小，并且占地范圍也小，對(duì)樓宇型系統(tǒng)的單位投資較大，無法設(shè)置獨(dú)立的系統(tǒng)，只能將幾個(gè)地區(qū)的輸送需求集中處理，效率較低。我國(guó)城市類型多屬于城鄉(xiāng)混合，因此，要明確天然氣系統(tǒng)的發(fā)展方向，針對(duì)其特性進(jìn)行設(shè)計(jì)。

4.2 確定合適的分布式用戶

我國(guó)對(duì)天然氣管網(wǎng)的設(shè)計(jì)可以參照國(guó)外的系統(tǒng)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，分布式的系統(tǒng)并不會(huì)對(duì)所有的分系統(tǒng)都有一個(gè)節(jié)能的實(shí)際性影響。客戶對(duì)冷熱的應(yīng)用是系統(tǒng)供給天然氣的主要途徑，因此，合理的分布余熱對(duì)系統(tǒng)的高效應(yīng)用起著至關(guān)重要的作用。在對(duì)天然氣管網(wǎng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該充分的考慮到用戶的問題，以便能降低對(duì)管網(wǎng)敷設(shè)的不必要投入，同時(shí)提高天然氣系統(tǒng)所能帶來的社會(huì)效益。

5、天然氣管網(wǎng)規(guī)劃趨勢(shì)

在對(duì)天然氣管網(wǎng)進(jìn)行規(guī)劃時(shí)，應(yīng)該注意到多目標(biāo)規(guī)劃本身的復(fù)雜性問題。在對(duì)多目標(biāo)規(guī)劃的優(yōu)化中，要明確在一般的情況下是無法對(duì)各個(gè)目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行有效調(diào)和的。因此，在對(duì)管網(wǎng)多目標(biāo)規(guī)劃進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，假設(shè)只是對(duì)管網(wǎng)動(dòng)力能耗的降低，以及管網(wǎng)投資的降低這兩個(gè)目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行考慮，如果選用了相對(duì)較小的管徑，這會(huì)使得對(duì)管道的投資降低。但是同時(shí)，小口徑的管道會(huì)增加液體的阻力，進(jìn)而增加了管道的動(dòng)力能耗；相反的，如果選用了大口徑的管道，直接的造成了管道投資的增加，相應(yīng)的就會(huì)減少液體的輸送阻力，進(jìn)而降低了輸送的動(dòng)力能耗。所以說，目標(biāo)函數(shù)其本身就有一定的相對(duì)性，因此，設(shè)計(jì)方案的選取應(yīng)該進(jìn)行不斷的模擬。當(dāng)然，多目標(biāo)規(guī)劃也有其自身的優(yōu)勢(shì)，就是可以制定出幾種不同的方案，在對(duì)方案進(jìn)行研究后，可以擇優(yōu)選取。因此，多目標(biāo)規(guī)劃所選擇的方案往往是能帶來最大經(jīng)濟(jì)效益的方案。

結(jié)束語

在市政規(guī)劃設(shè)計(jì)中，對(duì)天然氣管網(wǎng)的規(guī)劃是其一項(xiàng)重要內(nèi)容，因此，對(duì)天然氣管網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)應(yīng)該予以高度的重視，以便能在市政規(guī)劃中提高天然氣管網(wǎng)的設(shè)計(jì)水平。上文中，對(duì)天然氣管網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)等進(jìn)行了相關(guān)的分析，以期能對(duì)我國(guó)城市建設(shè)規(guī)劃中天然氣管網(wǎng)的設(shè)計(jì)，能起到一定的積極作用。

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