農村飲水工程官網優化設計研究

【摘要】現如今，伴隨著社會經濟不斷向前發展，人民對于水的需求也呈直線上升。水作為生命的源泉，維持的人類的生存以及發展。在生活中，能夠擁有干凈、衛生的生活用水一直是人類最最根本的需求，也是人類健康生活發展的需要。只有將農村飲水的安全問題有效的解決，才能夠做到從根本上加快農村經濟建設的步伐，讓農村人民也能夠奔小康，達到良好的收入基礎，與此同時，飲用水的安全性直接關系著廣大人民群眾的身心健康，是符合國家政策，走科學發展觀的道路，從而減小農村與城市的貧富差距，最終實現全面落實小康社會，建設社會主義新農村。下面主要是針對農村飲水工程的官網優化相關方面的設計研究進行簡要探析，望能夠給大家提供幫助。

【關鍵詞】農村飲水工程；供水管網；優化設計；Excel 規劃求解

1、引言

隨著農村也在不斷向前發展，農村水環境污染問題岌岌可危，有一部分區域的水資源污染極為嚴重，已無法滿足人們的正常的生產生活需要。產生的原因來自各個方面，比如比較惡劣的自然然條什、較差的經濟基礎等等一系列問題的影響，現如今，農村地區的供水現狀還不是很理想，因此，國家還應該投入大量的人力物力財力，著手于農村供水建設程的改進優化建設。針對現今農村所面臨的現狀，為了給人民一個良好的生存環境，為了能夠讓人民飲用到干凈安全的水資源。中國已經頒布相關的政策，對于大部分農村鄉鎮大規模的對供水管網進行改進優化，不斷發現問題，并探索出可行的解決方案。

2、農村飲水工程管網優化設計的意義

在整個供水工程建設過程中，往往會投入大量的財力在輸配水管網，其投資費用能夠占據整個供水工程總費用的百分之五十到八十之間，與此同時，還會有很大一部分的運行管理費用以及巨大的能耗。然而，在眾多農村飲水工程都有以下幾個特點：覆蓋面積較廣、農村存戶不夠集中，用戶分散點多、整個供水管網線較長，公益性以及國家扶貧性等等，導致整個供水管網的建造費用，加上泵站的動力費用與城市相比，造價成本更高。更為不利的是整個農村供水管網在服役期間的運行狀態不穩定，往往會直接影響到供水的水質質量，導致達不到人民的正常使用標準。

綜上可見，加強優化供水管網設計顯得尤為重要。在進行供水管網優化設計時，要將經濟性、安全性以及高效合理性考慮在內，探究出的管網優化設計模型及其模型的求解，不僅能夠達到相關規范要求的水壓標準，以及用戶供水量，節省整個工程的建造成本，還能達到穩定的運行狀態，該種優化方法具有很高的實用價值，在以后建設或優化小型的農村飲水安全工程管網中，提供借鑒。

3、Excel 在管網優化設計中的運用

現階段，優化設計方法推陳出新，不斷的引進國外先進的設計理念，供水管網的優化設計有了更高的應用標準。擁有一套完善、科學、合理的管網優化設計，不僅僅能夠減少工程造價成本，還能夠給國家人民帶來巨大的經濟效益。綜上所言，加強對農村飲水工程管網的優化設計是中國向前發展的迫切需要，很多高校學者以及相關領域的工程師都對此產生了極大的興趣，不斷的去探索分析。

通過各種方法的求解，得出的最有效的管網設計是以可靠性和經濟兩方面為基礎建立的優化設計模型?；谏鲜鎏接懙墓┧枰约肮こ掏顿Y等方面，提出了將圖論方法與計算機技術相結合的管網優化設計的想法，科學合理的將狄克斯特拉算法和 Excel 的規劃求解方法相融合，運用上述闡述的思想和方法，以Excel 的表格為基礎進行管網優化設計分析，然后將新穎的設計方法與傳統管網設計方法進行比較，從而的得到最優的組合方案。

3.1 用Excel中的規劃求解及0-1規劃功能確定管網管徑的最優組合方案。

此組合方案主要包括以下幾部分：

（1）首先，根據管網工程建造費用以及整個供水工程在運行中所產生的管理費的和，建立一個目標函數，并達到最小值。再通過將狄克斯特拉（Dijkstra）算法與Excel的自動計算功能相結合，直接從Excel的電子表格中，得到最短路徑，最終得到經濟、科學的整個供水管網的布置形式。

（2）更高層次、深入的探析供水管網優化設計理論。在基礎上，從可靠性，經濟性入手，設立目標函數，建立多目標優化模型。就供水管網工程來說，能夠穩定運行，又不用花費巨大的工程投資是極為重要的兩點要求。因此，可以通過線性加權和的方法，通過相關計算，將管網優化設計的多目標函數優化數學模型直接轉化成更為有效的單目標函數優化數學模型。

（3）相關設計人員要熟練掌握Excel中規劃求解功能的一系列計算求解步驟，在農村飲水安全工程的基礎上，選取最優的管網布置，利用此功能將管徑進行組合，得到最優、最有效的組合，最終在整個管網系統能夠正常穩定運行的同時，還能夠將工程投資控制在最低。

（4）將優化計算結果與用傳統計算方法計算的結果進行比較、分析，得出此種優化方法比傳。

3.2 優化設計中——管徑的優化計算和管網的水力計算

在整個供水管網優化設計中，最為關鍵的核心的工作就是對于管徑的優化計算和管網的水力計算。此類計算，能夠通過 Excel 中的規劃求解功能以及功能函數進行計算，方法簡便直接。在Excel中，用來求解方程的命令有兩種：分別是單變量求解與規劃求解。規劃求解主要針對存在多變量的問題，在分析過程中，時常采用規劃求解工具，得到的結果也是最為合理有效的結果。整合一下規劃求解工具解決供水管網工程中實際問題的思路主要包括以下部分：首先，要選取出最優的目標單元格，在指定出若干個可變單元格，經過不斷的計算調整，直到找到自己想要的最終的解決方案；還需要選取指定的約束單元格，對于這些約束單元格也是有要求的，它們一定要滿足特定的目標值或者能夠在某種特定約束條件進行計算。

4、結束語

總上所述，主要對Excel 中的規劃求解功能以及并將該種方法很好的融合運用到農村飲水工程管網中去，得到最優化的設計模型。在對管網布局結構進行優化的基礎上，建立管網優化設計模型，采用 Excel 優化設計方法對管網中管徑的組合進行優化計算，并做相應的分析和評價。在以后的實際工程中，可以借鑒此類方法，在滿足人民供水需求的基礎上，控制好整個工程的工程成本。

參考文獻：

[1] 張雄，黨志良，任雙立.農村供水工程的經濟模式研究[J].給水排水，2006，32（10） 64- 66

[2] 周榮敏，雷延峰.管網最優化理論與技術.黃河水利出版社，2002：2- 16.

[3] 史建，鈕秀山.給水管網優化設計的探索-優選管徑法的應用[J].蘇州大學學報（工學版），2002，22（2）：69- 72.