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摘要：随着社会的发展还有人们生活质量的不断提高，人们对于自己居住环境有着越来越严苛的要求，建筑施工也因为不同的环境影响而变得越来越复杂。特别是室外管网压力之下建筑的给水管网，由于环境的复杂而出现了明显的缺陷，要设计一个有效的优化方案来对这个问题进行解决。
关键词：室外管网压力 给水管网 优化设计
中图分类号： S276 文献标识码： A 文章编号：
相对于城市管网的复杂还有投资程度，建筑管网本身具有小规模和投资不高等特点，所以对它的优化设计很多人都认为并没有必要，建筑管网的优化设计效果没有城市管网那么明显直接，由于种种原因人们都没有在建筑管网优化方面做过什么深入的研究成果。在一般的情况下，我们在建筑施工过程当中对于水管网的设计都是针对不同的情况来拟定不同的方案，建筑的水管网有着不同的立管设计，而这些立管的水力也是不尽相同，所以要对水管网进行设计就要针对这些不同的立管的水力程度来选定管径的大小。在对管径选定之后就要经过反复的检验来决定配管的情况。这样的程序当中重复性的工作很多，而且整个选定过程的投资过大，很多时候都造成了不必要的资源浪费，完全忽略了经济因素的要求，这种方法明显已经不能够适应现在市场的要求。
怎么样才能够对管径值有科学合理的选择方式，让整个管网既能够承受得了各种水力的冲击，而且造价的性价比最高，这是我们需要解决的问题。其实要解决这种问题需要结合当前的先进科技，例如计算机技术，以该技术作为支持，充分的考虑到经济因素的影响，结合优化思路对管网进行相对应的设计。
本文就是将室外管网压力之下的建筑给水管网为对象进行相关的探讨分析，以分析的结果作为依据进行优化设计。有一些建筑的供水直接采用的是室外管网压力供水，采取这种供水方式的建筑物一般都是层数比较少的民用建筑，又或者是高层建筑最底部的几层。室外管网压力下的给水管网供水的动力可以说是完全来自于室外管网的压力，不需要再增加什么额外的加压措施。对于水力的计算前提是要它能够满足室外管网压力，这样的基础之上进行配管，而我们的优化设计目标很直接，就是要是管网的建设投资达到最小。
一、预备工作
1、划分计算管段
这里所指的划分计算管段指的就是管段本身的流量、流速还有管径需要保持一致，在计算的过程当中要将这种管段作为一种计算单元。在对建筑管网的布置当中要求卫生器具在每一层的布置还有上下两层之间的流量要保持有一致性，所以我们可以将上下两层之间的用水点之间的管段设置为一个计算的管段。
2、对备选的管径组进行确定
我们在对建筑管网进行配管的同时其实也正是用计算的方式来得到每一个管段管径的精准数值。因为生产厂家能够提供的管径系列是有着它自己的限制的，所以我们如果要将管径看作是一种连续变量的话就会存在有管径的调整问题。所以我們在进行优化设计的时候选用的是标准的管段管径。只要将备选的管径组确定下来之后，我们就能把流速作为管径组的约束条件，然后对每一个计算的管段进行对应，找出其中能够满足该管径组条件的标准管径值。
进行建筑给水管道的过程当中，由于要考虑到噪音的影响、振动还有水锤等外来因素，我们经常会先设定一个最大的流速数值，除此之外我们还要考虑到最大程度上面满足用户的用水要求还有经济性方面的要求，在这多种因素的限制之下我们应该规定出一个流速的下限。如果只是一般性的建筑，生活给水管道流速通常都会规定为每秒水力大约是1.0~2.0米，而支管的水力大约是每秒0.8~1.2米。如果说水管的建设有防噪音的要求而且配水管的管径小于25厘米的时候，对于流速的要求一般是每秒0.8~1.0米。我们的设计就是根据这样的一组数据来确定备选管径组的。
我们可以根据在这一个管段之中的连续原理：从而得出的公式，在这段公式当中我们可以取得备选管径组一定的取值范围，而管径值都是管段备选管径值的元素之一。
在上面的公式当中，所谓的Q也就是管段的流量，而A则是管段的横截面积，V所表示的是管段的流速，D是管道的内径长度，i是管段的序列号标志，j是标准管径的序列号。
二、建立标准数学模型
1、目标函数
对于建筑物采用的是室外管网压力直接供水的方式下，管网的投资主要还是对于管道的投资，所以我们在建立数学模型的时候首先要选择的便是将管道投资作为目标函数，可以做出公式即是：。
在上面的公式当中，N代表的是计算管段的数量，而m(i)则是管段i的备选管径组中元素的个数，每一个符号都有自己代表的含义，这个公式的模型可以应对大多数的情景。
2、约束因素
首先我们要面对的是压力对于给水管网所带来的影响，有一些建筑采用的是在室外管网压力直接供水的方式，在每一个立管之上都有一个最不利的点，而这个点所需要的总水头的压力也有相对应的要求，这个点上面的压力不能够大于室外管压力的资用水头。我们能够得出一套公式：H1+H2+H3+H4H
上面的这个公式很清楚的表示出了水管对于压力的要求，我们在设计的时候也要特别注意压力方面因素对于室外管网。如果压力过大那么就会对整个建筑的供水造成不良的影响。
影响压力的因素是多种多样的，不仅仅是来自于水压力的本身，水头还有管道材料也都有一定的影响，当水力达到一定的程度时候，水头还有管道材料就有一定的要求。
压力因素的影响虽然是最明显的，但是除了压力之外，管段的长度还有管段管长也是有影响力存在，管段的长度被要求应该要是构成他的所有备选管径管长加起来的总和长度。
上面所建立的模型是一个线性规划模型，对于这个模型我们能够直接用单纯型法进行求解即可。
三、实际应用
在一栋六层楼高的住宅楼，我们用上面的计算方法来对该水轴测进行计算。我们先对这栋住宅楼里面的卫生器具做一个统计，坐便器以及冲洗水箱一个，浴盆以及洗脸盆也是一个，厨房洗涤器一个，每一个住宅都没有集中的热水供应，试配管，现在我们知道的条件是室外给水管网只要工作水压就可以展开工作。
左图就是该建筑物的管长以及标高。
我们将点10作为一个分界点，建筑物之内的卫生器具在布置上面是相同的，在这样的条件之下，我们最好的选择就是选择右边的两根管子作为优化的对象进行计算，而上下两层之间的管子我们可以当作是一个计算的管段。管段的材料是由镀锌钢管组成。
在计算的过程当中因为建筑管网的管道长度并不长，所以我们在进行配管的工作时就要将这个工程当中的人工安装费还有材料费也考虑进去，因为这些可能会占据一定的比例。如果有一些计算的管段是含有两种或者是以上的管径值，我们就要进行对管径调整到适当程度。在上面的例子当中，在6——7的管段当中，经过了仔细的比较之后，我们选择了管径32mm管长是3m的管段，这样就不会被各种约束条件所影响。
经过了我们建立的模式计算之后，这个水管网管道的所有的投资共计4672元，而且计算出来之后我们还对其中的细节再进行反复的审核，能够正常的为住户提供用水。如果按照常规来所，这样的水管网管道投资应该在5000元左右，可见优化设计的作用是很明显的。
参考文献：
[1].白丹.树状给水管网的优化[J].水力学报.2008（11）
[2].白丹.泵站加压输水管的优化[J].西安理工大学学报.2009（4）
[3].马敏、白丹、刘玉玲、王耀斌.室外管网压力下建筑给水管网的优化设计[J].西安理工大学学报.2010（10）
关键词：室外管网压力 给水管网 优化设计
中图分类号： S276 文献标识码： A 文章编号：
相对于城市管网的复杂还有投资程度，建筑管网本身具有小规模和投资不高等特点，所以对它的优化设计很多人都认为并没有必要，建筑管网的优化设计效果没有城市管网那么明显直接，由于种种原因人们都没有在建筑管网优化方面做过什么深入的研究成果。在一般的情况下，我们在建筑施工过程当中对于水管网的设计都是针对不同的情况来拟定不同的方案，建筑的水管网有着不同的立管设计，而这些立管的水力也是不尽相同，所以要对水管网进行设计就要针对这些不同的立管的水力程度来选定管径的大小。在对管径选定之后就要经过反复的检验来决定配管的情况。这样的程序当中重复性的工作很多，而且整个选定过程的投资过大，很多时候都造成了不必要的资源浪费，完全忽略了经济因素的要求，这种方法明显已经不能够适应现在市场的要求。
怎么样才能够对管径值有科学合理的选择方式，让整个管网既能够承受得了各种水力的冲击，而且造价的性价比最高，这是我们需要解决的问题。其实要解决这种问题需要结合当前的先进科技，例如计算机技术，以该技术作为支持，充分的考虑到经济因素的影响，结合优化思路对管网进行相对应的设计。
本文就是将室外管网压力之下的建筑给水管网为对象进行相关的探讨分析，以分析的结果作为依据进行优化设计。有一些建筑的供水直接采用的是室外管网压力供水，采取这种供水方式的建筑物一般都是层数比较少的民用建筑，又或者是高层建筑最底部的几层。室外管网压力下的给水管网供水的动力可以说是完全来自于室外管网的压力，不需要再增加什么额外的加压措施。对于水力的计算前提是要它能够满足室外管网压力，这样的基础之上进行配管，而我们的优化设计目标很直接，就是要是管网的建设投资达到最小。
一、预备工作
1、划分计算管段
这里所指的划分计算管段指的就是管段本身的流量、流速还有管径需要保持一致，在计算的过程当中要将这种管段作为一种计算单元。在对建筑管网的布置当中要求卫生器具在每一层的布置还有上下两层之间的流量要保持有一致性，所以我们可以将上下两层之间的用水点之间的管段设置为一个计算的管段。
2、对备选的管径组进行确定
我们在对建筑管网进行配管的同时其实也正是用计算的方式来得到每一个管段管径的精准数值。因为生产厂家能够提供的管径系列是有着它自己的限制的，所以我们如果要将管径看作是一种连续变量的话就会存在有管径的调整问题。所以我們在进行优化设计的时候选用的是标准的管段管径。只要将备选的管径组确定下来之后，我们就能把流速作为管径组的约束条件，然后对每一个计算的管段进行对应，找出其中能够满足该管径组条件的标准管径值。
进行建筑给水管道的过程当中，由于要考虑到噪音的影响、振动还有水锤等外来因素，我们经常会先设定一个最大的流速数值，除此之外我们还要考虑到最大程度上面满足用户的用水要求还有经济性方面的要求，在这多种因素的限制之下我们应该规定出一个流速的下限。如果只是一般性的建筑，生活给水管道流速通常都会规定为每秒水力大约是1.0~2.0米，而支管的水力大约是每秒0.8~1.2米。如果说水管的建设有防噪音的要求而且配水管的管径小于25厘米的时候，对于流速的要求一般是每秒0.8~1.0米。我们的设计就是根据这样的一组数据来确定备选管径组的。
我们可以根据在这一个管段之中的连续原理：从而得出的公式，在这段公式当中我们可以取得备选管径组一定的取值范围，而管径值都是管段备选管径值的元素之一。
在上面的公式当中，所谓的Q也就是管段的流量，而A则是管段的横截面积，V所表示的是管段的流速，D是管道的内径长度，i是管段的序列号标志，j是标准管径的序列号。
二、建立标准数学模型
1、目标函数
对于建筑物采用的是室外管网压力直接供水的方式下，管网的投资主要还是对于管道的投资，所以我们在建立数学模型的时候首先要选择的便是将管道投资作为目标函数，可以做出公式即是：。
在上面的公式当中，N代表的是计算管段的数量，而m(i)则是管段i的备选管径组中元素的个数，每一个符号都有自己代表的含义，这个公式的模型可以应对大多数的情景。
2、约束因素
首先我们要面对的是压力对于给水管网所带来的影响，有一些建筑采用的是在室外管网压力直接供水的方式，在每一个立管之上都有一个最不利的点，而这个点所需要的总水头的压力也有相对应的要求，这个点上面的压力不能够大于室外管压力的资用水头。我们能够得出一套公式：H1+H2+H3+H4H
上面的这个公式很清楚的表示出了水管对于压力的要求，我们在设计的时候也要特别注意压力方面因素对于室外管网。如果压力过大那么就会对整个建筑的供水造成不良的影响。
影响压力的因素是多种多样的，不仅仅是来自于水压力的本身，水头还有管道材料也都有一定的影响，当水力达到一定的程度时候，水头还有管道材料就有一定的要求。
压力因素的影响虽然是最明显的，但是除了压力之外，管段的长度还有管段管长也是有影响力存在，管段的长度被要求应该要是构成他的所有备选管径管长加起来的总和长度。
上面所建立的模型是一个线性规划模型，对于这个模型我们能够直接用单纯型法进行求解即可。
三、实际应用
在一栋六层楼高的住宅楼，我们用上面的计算方法来对该水轴测进行计算。我们先对这栋住宅楼里面的卫生器具做一个统计，坐便器以及冲洗水箱一个，浴盆以及洗脸盆也是一个，厨房洗涤器一个，每一个住宅都没有集中的热水供应，试配管，现在我们知道的条件是室外给水管网只要工作水压就可以展开工作。
左图就是该建筑物的管长以及标高。
我们将点10作为一个分界点，建筑物之内的卫生器具在布置上面是相同的，在这样的条件之下，我们最好的选择就是选择右边的两根管子作为优化的对象进行计算，而上下两层之间的管子我们可以当作是一个计算的管段。管段的材料是由镀锌钢管组成。
在计算的过程当中因为建筑管网的管道长度并不长，所以我们在进行配管的工作时就要将这个工程当中的人工安装费还有材料费也考虑进去，因为这些可能会占据一定的比例。如果有一些计算的管段是含有两种或者是以上的管径值，我们就要进行对管径调整到适当程度。在上面的例子当中，在6——7的管段当中，经过了仔细的比较之后，我们选择了管径32mm管长是3m的管段，这样就不会被各种约束条件所影响。
经过了我们建立的模式计算之后，这个水管网管道的所有的投资共计4672元，而且计算出来之后我们还对其中的细节再进行反复的审核，能够正常的为住户提供用水。如果按照常规来所，这样的水管网管道投资应该在5000元左右，可见优化设计的作用是很明显的。
参考文献：
[1].白丹.树状给水管网的优化[J].水力学报.2008（11）
[2].白丹.泵站加压输水管的优化[J].西安理工大学学报.2009（4）
[3].马敏、白丹、刘玉玲、王耀斌.室外管网压力下建筑给水管网的优化设计[J].西安理工大学学报.2010（10）