浅谈市政管网优化技术现状与趋势

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【摘 要】如何对现有的市政管网进行优化，做好城市管网规划，对有效解决城市市政管网存在的问题具有十分重要的意义。本文首先分析了市政管网设计现状，然后说明了市政管网优化的原则，最后详细阐述了市政管网优化技术措施及趋势。

【关键词】市政管网；优化；BIM；防洪排涝；污水

一、市政管网设计现状

现阶段，随着城市人口数量大幅度上涨，许多城市的市政管网规模日益扩大，然而却出现很多问题，尤其是给排水管网和其它市政管网之间出现交叉、重叠等情况，不仅影响了管网系统的安全、正常运行，同时增加了施工设计的难度。同时很多城市不重视管网的管理维护，忽视地下设施的定期检查和维护，造成部分管网出现锈蚀、破损等情况，出现渗水、漏水问题，造成水资源的浪费。此外，大多数城市的雨洪设施发展相对缓慢，缺少健全的雨洪资源利用设备，排水管网不能承受较大的雨水量，如果短时间内降雨量较大，排水系统将不能够及时、快速地将雨水排出，从而造成城市内涝的情况，给人们的生活与交通出行带来极大不便，同时，部分城市依旧采用雨污合流的模式，大量雨水和城市污水一起排放，造成大量的雨水资源被浪费，对现代化城市的可持续发展非常不利。

二、市政管网优化的原则

（一）优化设计的前瞻性

开展市政管网优化工作是建立对城市未来发展的宏观展望基础上的，深受城市未来发展方向的影响，需要从整体上对城市的未来发展进行科学把握。因此市政管网的优化设计需要充分照顾到城市总体规划，这就需要在进行优化设计之前，充分研究城市的整体规划，从城市规划中科学合理的确定城市发展在近期以及未来发展中对市政管网系统的具体要求，对城市市政管网系统进行合理规划，确保优化后的城市管网管网不仅符合现阶段城市发展的需求，还能够有效满足不断发展中的城市在未来对市政管网的需求。

（二）优化设计的针对性

随着城市化的不断推进，城市人口急剧增长，城市规模扩大的同时，城市管网所承担的压力不断增长，暴露出的问题呈现各种不同的特征，开展城市管网优化必然需要针对当前市政管网中存在的问题开展相关工作，需要在对现存的问题进行深入调查研究的基础上给出解决措施，解决问题。在实际工作中，工作人员需要充分了解目前城市管网的具体情况，发现其中存在的问题，并广泛开展调研，实地考察，深入开展问题分析，根据城市的现实情况以及周围的自然环境与社会环境开展方案设计，确定最优设计方案，使得方案更具有针对性，能够解决管网中主要存在的问题，更好的为城市发展与人民的生活服務。

三、市政管网优化技术措施及趋势

（一）市政管网优化技术措施

1.防洪排涝设计优化。

防洪排涝是市政给排水管线设计的核心内容，在具体设计的过程中一定要注意两个方面：一是内洪，二是外洪。针对外洪一定要做好防控，针对内洪一定要做好排蓄，例如修建防洪堤、水库等。加强人们对防洪排涝的认识，做好城市的防外洪和排内涝的合理规划设计，推行科学、有效的排洪措施，采用地面抬高、设置滞洪区和雨水泵，山区城市在地形地势方面有一定优势，内洪消长速度相对快，最好采用地面抬高方案，努力避免设置水泵站，也可以在恰当位置安排抽排设施。除此之外，结合排洪标准和排水标准，城市排水的目的就是要解决短时间内城市小汇流暴雨排水，暴雨控制的时段是5min～120min，结合年超大值法，科学选取暴雨的样本。

2.污水设计处理优化。

目前，随着现代化城市的迅速发展，城市规模在不断地扩大，集中处理污水的办法已然不能满足城市发展的需求，各种缺点和问题日渐突出，比如，不能就近对部分中水进行利用，下游区域一定要采用直径较大的管网，从而造成管网投资成本不断抬高。在日常运营的过程中，各区域有很多提升泵站，能耗非常大。为了有效地解决上述问题，城市污水厂修建的时候通常采用BOT形式，这种模式能够分散处理城市各个区域的污水，在很大程度上降低污水处理的成本。

3.雨水排水设计。

雨水排水是城市排水系统中必须妥善处理的重要一环，现在很多城市遇到大雨天气容易发生内涝就是因为城市雨水排水系统设计不合理造成的。在进行城市给排水管网优化设计中，必须要处理好雨水管渠设计工作，事先做好城市雨量计算工作，根据城市历年以来的气候进行准确计算，不仅要考虑到降雨总量，还需要考虑到降雨的强度，克服传统计算过程中对降雨强度不重视的缺陷。考虑到遗传算法不仅能够随机进行全局的搜索，还能直接操作，在很大程度上能够提高计算的准确性，在进行雨量计算时可以尝试遗传算法进行计算。具体进行雨水排水设计时，考虑到城市的建筑密度一般比较大，需要承担相当大的交通通过量，因此在进行雨水管网设计时可以多采用暗线的形式，将管道隐藏在路面之下。

4.基于BIM的地下管廊综合排布设计。

基于BIM的地下管廊综合排布设计可以充分利用BIM技术的可视化能力，以及信息的自动统计计算能力，在进行地下管廊综合排布设计前，利用无人机3D扫描技术获得管廊的建设区域的周边环境模型，或者利用相关BIM软件自行创建周边的环境模型，包括但不仅限于该区域的道路、房屋建筑、地形走势等。

市政管廊可纳入各类电缆、给排水、热力管道、雨水管道、天然气管道等市政公用管线，在BIM模型中进行各专业管线的排布，管线排布如图所示，综合考虑管线的种类、数量、安全距离和运输、安装、维护、检修空间以及不同管线之间的影响等，管廊内管线的排布应满足不同的行业规范。

在BIM模型中进行各专业管线的排布，可以实时查看正在布置的管线与其他管线之间的间距是否满足预先设计的要求，在排布完成之后还可进行一键式碰撞检查，发现管线排布的软碰撞和硬碰撞，硬碰撞主要是为了发现管线与管廊自身，或者管线与管线之间的碰撞，软碰撞主要是为了检查管线的间距等，在进行管线设计过程中，通过三维漫游模拟，验证预留检修空间以及人行道是否满足运营阶段的要求。

并不是所有的道路都设置综合管廊，部分区域管廊会与外部直埋管道进行衔接，由于每一个接口处对管线的管径需求不尽相同，且涉及大量的预留洞口，故在管廊内部管线排布设计过程中要考虑各预留孔的大小，并结合预留孔的定位优化管廊侧壁的钢筋排布，保证后期管廊出线与过路套管的衔接。

（二）市政管网优化的发展趋势

1.市政管网优化是社会发展的必然趋势。

人工神经网络法、模拟退火算法一级遗传算法等等先进优化技术在目前已经得到了大范围的应用，其不但可以有效的缓解求解的难度，还可以强化计算的效率，这种方式目前已经成为市政管网优化技术之后的主流趋势，由此看见，必须要深入的进行分析，从根本之上来充分的保障其在市政管网优化技术之中全方位的引用，进而推进市政管网优化的良性发展。

2.市政管网优化软件的研发。

现如今，在市政管理优化的过程之中，目前广泛应用的有CAD的软件，其中还有部分处在一个研究过程之中的主要有可视化技术、集成地理信息系统技术以及优化算法技术等等。

四、结语

综上，市政给排水管网也可以被称之为市政管网，其主要涵盖排水管网以及积水管网，在给排水的系统之中投入大量管网的资金，其是城市十分重要的基础设施，同时也是城市发展的关键。

参考文献

[1]马强.市政给排水的管线施工措施探析[J].住宅与房地产.2016（09）.

[2]高宇杰.城市市政道路给排水系统的特点与优化设计分析[J].江西建材.2014（02）.