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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
沟渠工程：组成（沟和渠）；目的（除雨、污水）；性质（排水设施）；特点（以排水为目的的土木工程）；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）。
卫生工程：组成（地下暗管道和处理厂）；目的（排水和一般消除有机物及病源体污染）；性质（排水设施）；特点（以排水为目的土木工程）；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）。
环境工程：组成（污染源控制设施、管道、处理厂）；目的（排水和消除各种化学物质、有机物及病原体的污染）；性质（环境设施）；特点（以水质控制为目标的流域性水体环境系统工程）；背景（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）。
城市生态工程：组成（污染源控制设施、管道、污水、污泥净化利用设施）；目的（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（生态设施）；特点（以维护城乡生态平衡为目标的区域性生态工程）；背景（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。
2.2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，要讓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。
3.4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。2015预测用水人口4.3万人，生活用水定额为220 L/cap.d，需水量为0.946万立方米/d，折污系数为0.8，生活污水量为0.757万立方米/d；至2025，预测用水人口9.0万人，生活用水定额为250 L/cap.d，需水量为2.25万立方米/d，折污系数为0.8，生活污水量为1.80万立方米/d；通过上述计算可得：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.ha。
3.5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]彭海琴.基于GIS的城市排水管网动态规划系统的设计与实现[D].华东师范大学，2012.
[2]汪宏.基于MATLAB的污水管网优化设计研究[D].合肥工业大学，2007.
[3]张桂彬.基于可靠性的城市雨水管网优化设计研究[D].西南交通大学，2009.
[4]王磊.基于模型的城市排水管网积水灾害评价与防治研究[D].北京工业大学，2010.
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
沟渠工程：组成（沟和渠）；目的（除雨、污水）；性质（排水设施）；特点（以排水为目的的土木工程）；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）。
卫生工程：组成（地下暗管道和处理厂）；目的（排水和一般消除有机物及病源体污染）；性质（排水设施）；特点（以排水为目的土木工程）；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）。
环境工程：组成（污染源控制设施、管道、处理厂）；目的（排水和消除各种化学物质、有机物及病原体的污染）；性质（环境设施）；特点（以水质控制为目标的流域性水体环境系统工程）；背景（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）。
城市生态工程：组成（污染源控制设施、管道、污水、污泥净化利用设施）；目的（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（生态设施）；特点（以维护城乡生态平衡为目标的区域性生态工程）；背景（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。
2.2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，要讓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。
3.4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。2015预测用水人口4.3万人，生活用水定额为220 L/cap.d，需水量为0.946万立方米/d，折污系数为0.8，生活污水量为0.757万立方米/d；至2025，预测用水人口9.0万人，生活用水定额为250 L/cap.d，需水量为2.25万立方米/d，折污系数为0.8，生活污水量为1.80万立方米/d；通过上述计算可得：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.ha。
3.5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]彭海琴.基于GIS的城市排水管网动态规划系统的设计与实现[D].华东师范大学，2012.
[2]汪宏.基于MATLAB的污水管网优化设计研究[D].合肥工业大学，2007.
[3]张桂彬.基于可靠性的城市雨水管网优化设计研究[D].西南交通大学，2009.
[4]王磊.基于模型的城市排水管网积水灾害评价与防治研究[D].北京工业大学，2010.