淺談市政管網優(yōu)化技術現(xiàn)狀與趨勢

譚克號 / 中國二十冶集團有限公司

淺談市政管網優(yōu)化技術現(xiàn)狀與趨勢

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如何對現(xiàn)有的市政管網進行優(yōu)化，做好城市管網規(guī)劃，對有效解決城市市政管網存在的問題具有十分重要的意義。本文首先分析了市政管網設計現(xiàn)狀，然后說明了市政管網優(yōu)化的原則，最后詳細闡述了市政管網優(yōu)化技術措施及趨勢。

市政管網；優(yōu)化；BIM；防洪排澇；污水

一、市政管網設計現(xiàn)狀

現(xiàn)階段，隨著城市人口數量大幅度上漲，許多城市的市政管網規(guī)模日益擴大，然而卻出現(xiàn)很多問題，尤其是給排水管網和其它市政管網之間出現(xiàn)交叉、重疊等情況，不僅影響了管網系統(tǒng)的安全、正常運行，同時增加了施工設計的難度。同時很多城市不重視管網的管理維護，忽視地下設施的定期檢查和維護，造成部分管網出現(xiàn)銹蝕、破損等情況，出現(xiàn)滲水、漏水問題，造成水資源的浪費。此外，大多數城市的雨洪設施發(fā)展相對緩慢，缺少健全的雨洪資源利用設備，排水管網不能承受較大的雨水量，如果短時間內降雨量較大，排水系統(tǒng)將不能夠及時、快速地將雨水排出，從而造成城市內澇的情況，給人們的生活與交通出行帶來極大不便，同時，部分城市依舊采用雨污合流的模式，大量雨水和城市污水一起排放，造成大量的雨水資源被浪費，對現(xiàn)代化城市的可持續(xù)發(fā)展非常不利。

二、市政管網優(yōu)化的原則

（一）優(yōu)化設計的前瞻性

開展市政管網優(yōu)化工作是建立對城市未來發(fā)展的宏觀展望基礎上的，深受城市未來發(fā)展方向的影響，需要從整體上對城市的未來發(fā)展進行科學把握。因此市政管網的優(yōu)化設計需要充分照顧到城市總體規(guī)劃，這就需要在進行優(yōu)化設計之前，充分研究城市的整體規(guī)劃，從城市規(guī)劃中科學合理的確定城市發(fā)展在近期以及未來發(fā)展中對市政管網系統(tǒng)的具體要求，對城市市政管網系統(tǒng)進行合理規(guī)劃，確保優(yōu)化后的城市管網管網不僅符合現(xiàn)階段城市發(fā)展的需求，還能夠有效滿足不斷發(fā)展中的城市在未來對市政管網的需求。

（二）優(yōu)化設計的針對性

隨著城市化的不斷推進，城市人口急劇增長，城市規(guī)模擴大的同時，城市管網所承擔的壓力不斷增長，暴露出的問題呈現(xiàn)各種不同的特征，開展城市管網優(yōu)化必然需要針對當前市政管網中存在的問題開展相關工作，需要在對現(xiàn)存的問題進行深入調查研究的基礎上給出解決措施，解決問題。在實際工作中，工作人員需要充分了解目前城市管網的具體情況，發(fā)現(xiàn)其中存在的問題，并廣泛開展調研，實地考察，深入開展問題分析，根據城市的現(xiàn)實情況以及周圍的自然環(huán)境與社會環(huán)境開展方案設計，確定最優(yōu)設計方案，使得方案更具有針對性，能夠解決管網中主要存在的問題，更好的為城市發(fā)展與人民的生活服務。

三、市政管網優(yōu)化技術措施及趨勢

（一）市政管網優(yōu)化技術措施

1.防洪排澇設計優(yōu)化。

防洪排澇是市政給排水管線設計的核心內容，在具體設計的過程中一定要注意兩個方面：一是內洪，二是外洪。針對外洪一定要做好防控，針對內洪一定要做好排蓄，例如修建防洪堤、水庫等。加強人們對防洪排澇的認識，做好城市的防外洪和排內澇的合理規(guī)劃設計，推行科學、有效的排洪措施，采用地面抬高、設置滯洪區(qū)和雨水泵，山區(qū)城市在地形地勢方面有一定優(yōu)勢，內洪消長速度相對快，最好采用地面抬高方案，努力避免設置水泵站，也可以在恰當位置安排抽排設施。除此之外，結合排洪標準和排水標準，城市排水的目的就是要解決短時間內城市小匯流暴雨排水，暴雨控制的時段是5min～120min，結合年超大值法，科學選取暴雨的樣本。

2.污水設計處理優(yōu)化。

目前，隨著現(xiàn)代化城市的迅速發(fā)展，城市規(guī)模在不斷地擴大，集中處理污水的辦法已然不能滿足城市發(fā)展的需求，各種缺點和問題日漸突出，比如，不能就近對部分中水進行利用，下游區(qū)域一定要采用直徑較大的管網，從而造成管網投資成本不斷抬高。在日常運營的過程中，各區(qū)域有很多提升泵站，能耗非常大。為了有效地解決上述問題，城市污水廠修建的時候通常采用BOT形式，這種模式能夠分散處理城市各個區(qū)域的污水，在很大程度上降低污水處理的成本。

3.雨水排水設計。

雨水排水是城市排水系統(tǒng)中必須妥善處理的重要一環(huán)，現(xiàn)在很多城市遇到大雨天氣容易發(fā)生內澇就是因為城市雨水排水系統(tǒng)設計不合理造成的。在進行城市給排水管網優(yōu)化設計中，必須要處理好雨水管渠設計工作，事先做好城市雨量計算工作，根據城市歷年以來的氣候進行準確計算，不僅要考慮到降雨總量，還需要考慮到降雨的強度，克服傳統(tǒng)計算過程中對降雨強度不重視的缺陷?？紤]到遺傳算法不僅能夠隨機進行全局的搜索，還能直接操作，在很大程度上能夠提高計算的準確性，在進行雨量計算時可以嘗試遺傳算法進行計算。具體進行雨水排水設計時，考慮到城市的建筑密度一般比較大，需要承擔相當大的交通通過量，因此在進行雨水管網設計時可以多采用暗線的形式，將管道隱藏在路面之下。

4.基于BIM的地下管廊綜合排布設計。

基于BIM的地下管廊綜合排布設計可以充分利用BIM技術的可視化能力，以及信息的自動統(tǒng)計計算能力，在進行地下管廊綜合排布設計前，利用無人機3D掃描技術獲得管廊的建設區(qū)域的周邊環(huán)境模型，或者利用相關BIM軟件自行創(chuàng)建周邊的環(huán)境模型，包括但不僅限于該區(qū)域的道路、房屋建筑、地形走勢等。

市政管廊可納入各類電纜、給排水、熱力管道、雨水管道、天然氣管道等市政公用管線，在BIM模型中進行各專業(yè)管線的排布，管線排布如下圖所示，綜合考慮管線的種類、數量、安全距離和運輸、安裝、維護、檢修空間以及不同管線之間的影響等，管廊內管線的排布應滿足不同的行業(yè)規(guī)范。

圖管廊內部管線排布示意

在BIM模型中進行各專業(yè)管線的排布，可以實時查看正在布置的管線與其他管線之間的間距是否滿足預先設計的要求，在排布完成之后還可進行一鍵式碰撞檢查，發(fā)現(xiàn)管線排布的軟碰撞和硬碰撞，硬碰撞主要是為了發(fā)現(xiàn)管線與管廊自身，或者管線與管線之間的碰撞，軟碰撞主要是為了檢查管線的間距等，在進行管線設計過程中，通過三維漫游模擬，驗證預留檢修空間以及人行道是否滿足運營階段的要求。

并不是所有的道路都設置綜合管廊，部分區(qū)域管廊會與外部直埋管道進行銜接，由于每一個接口處對管線的管徑需求不盡相同，且涉及大量的預留洞口，故在管廊內部管線排布設計過程中要考慮各預留孔的大小，并結合預留孔的定位優(yōu)化管廊側壁的鋼筋排布，保證后期管廊出線與過路套管的銜接。

（二）市政管網優(yōu)化的發(fā)展趨勢

1.市政管網優(yōu)化是社會發(fā)展的必然趨勢。

人工神經網絡法、模擬退火算法一級遺傳算法等等先進優(yōu)化技術在目前已經得到了大范圍的應用，其不但可以有效的緩解求解的難度，還可以強化計算的效率，這種方式目前已經成為市政管網優(yōu)化技術之后的主流趨勢，由此看見，必須要深入的進行分析，從根本之上來充分的保障其在市政管網優(yōu)化技術之中全方位的引用，進而推進市政管網優(yōu)化的良性發(fā)展。

2.市政管網優(yōu)化軟件的研發(fā)。

現(xiàn)如今，在市政管理優(yōu)化的過程之中，目前廣泛應用的有CAD的軟件，其中還有部分處在一個研究過程之中的主要有可視化技術、集成地理信息系統(tǒng)技術以及優(yōu)化算法技術等等。

四、結語

綜上，市政給排水管網也可以被稱之為市政管網，其主要涵蓋排水管網以及積水管網，在給排水的系統(tǒng)之中投入大量管網的資金，其是城市十分重要的基礎設施，同時也是城市發(fā)展的關鍵。

[1]馬強.市政給排水的管線施工措施探析[J].住宅與房地產.2016(09).

[2]高宇杰.城市市政道路給排水系統(tǒng)的特點與優(yōu)化設計分析[J].江西建材.2014(02).