市政管網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)研究現(xiàn)狀與趨勢

向宇

（重慶市大學(xué)城水務(wù)技術(shù)開發(fā)有限公司，重慶 400000）

水資源是當(dāng)前人類最為寶貴的資源之一，也是萬物生存的根本，是推動人類社會發(fā)展進(jìn)程的重要基礎(chǔ)。隨著人類生活水平的提升以及人口數(shù)量的持續(xù)上漲，越來越多的水資源開發(fā)問題暴漏出來，一些地區(qū)出現(xiàn)水資源浪費(fèi)現(xiàn)象，另外一些地區(qū)則存在水資源污染問題，不合理的水資源開發(fā)導(dǎo)致水資源急劇短缺。從我國現(xiàn)有水資源問題來講，我國目前存在洪澇方面災(zāi)害，且承受水土流失的負(fù)擔(dān)，還因?yàn)樗廴静]有得到有效控制，一些地區(qū)的水資源供需平衡被打破。市政管網(wǎng)鋪設(shè)是城市水資源利用的重點(diǎn)，優(yōu)化市政管網(wǎng)技術(shù)，能夠有效改善水資源利用問題，下文將就市政管網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)展開詳細(xì)論述。

一、市政管網(wǎng)技術(shù)優(yōu)化必要性

城市化的發(fā)展改變水資源開發(fā)重心，促使原本從城市向農(nóng)村供水轉(zhuǎn)變成了從農(nóng)村向城市供水，該種變化導(dǎo)致城市水資源的利用比例增加。而從我國城市用水現(xiàn)狀來講，大部分地區(qū)都存在缺水情況，尤其是城市發(fā)展水平越來越高，各個行業(yè)也都加大用水量，水資源短缺問題更加嚴(yán)重。如今，城市加強(qiáng)水資源利用效率，夯實(shí)水資源基礎(chǔ)建設(shè)，優(yōu)化城市管網(wǎng)技術(shù)成為當(dāng)前保護(hù)水資源的有效途徑。城市供水系統(tǒng)當(dāng)中，市政管網(wǎng)是最為重要的組成部分，對管網(wǎng)的布置、設(shè)計以及算法均進(jìn)行優(yōu)化，才能夠控制好城市管網(wǎng)鋪設(shè)的成本費(fèi)用，而管網(wǎng)的后續(xù)運(yùn)行費(fèi)用也會因此降低，城市管網(wǎng)系統(tǒng)具備較高可靠性情況下，其能夠降低城市水資源消耗，從而達(dá)到節(jié)約水資源的目的。本文探究市政管網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)的研究現(xiàn)狀，綜述國內(nèi)外各個學(xué)者在市政管網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)方面的研究成果，主要是期望能夠?yàn)楹罄m(xù)城市管網(wǎng)工程建設(shè)提供堅實(shí)的理論依據(jù)，促使城市供水系統(tǒng)建設(shè)更加科學(xué)合理。

二、市政管網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)的研究現(xiàn)狀

市政管網(wǎng)優(yōu)化研究屬于比較廣泛的研究領(lǐng)域，其涉及到的學(xué)科較多，因此，理論知識也比較復(fù)雜，學(xué)者們從數(shù)學(xué)角度、經(jīng)濟(jì)角度以及計算機(jī)功能等角度均提出過屬于自己的研究觀點(diǎn)，如今，管網(wǎng)優(yōu)化已經(jīng)被運(yùn)用到農(nóng)業(yè)灌溉、城市供排水以及油氣輸送等多個領(lǐng)域當(dāng)中。管網(wǎng)優(yōu)化過程中依據(jù)了目標(biāo)體系，其通過相關(guān)規(guī)范設(shè)計對應(yīng)模型，并借鑒最優(yōu)化理論的情況下，設(shè)計好管網(wǎng)參數(shù)，確保其能夠滿足工程方案的實(shí)際需求，成為市政管網(wǎng)工程建設(shè)的科學(xué)依據(jù)。

事實(shí)上，早在20世紀(jì)60年代，國外學(xué)者就已經(jīng)開始從全面性和系統(tǒng)化角度對管網(wǎng)優(yōu)化方法展開分析，該研究方向比我國開始研究市政管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計早了大約20年的時間。而從我國研究市政管網(wǎng)優(yōu)化的實(shí)際情況，可以將其劃分為幾個階段：第一階段是景點(diǎn)優(yōu)化理論的應(yīng)用階段，當(dāng)時很多學(xué)者就市政管網(wǎng)優(yōu)化的基礎(chǔ)理論展開研究，認(rèn)為諸如動態(tài)規(guī)劃法、非線性規(guī)劃法以及有現(xiàn)行規(guī)劃法都能夠被合理運(yùn)用到市政管網(wǎng)規(guī)劃當(dāng)中。第二階段則是算法優(yōu)化研究階段，為了促使市政管網(wǎng)的優(yōu)化向著縱向方向發(fā)展，一些學(xué)者開始研究采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法以及遺傳算法等方式來計算市政管網(wǎng)，確保其鋪設(shè)更加科學(xué)。第三階段是多方法優(yōu)化研究階段，該階段中學(xué)者們的研究觀點(diǎn)向著橫向方向發(fā)展，其不僅將模糊數(shù)學(xué)以及動態(tài)規(guī)劃等算法結(jié)合起來，也借助了計算機(jī)軟件，將地理信息系統(tǒng)等先進(jìn)技術(shù)也融入到市政管網(wǎng)優(yōu)化當(dāng)中，從而達(dá)到對市政管網(wǎng)的更精確優(yōu)化。總結(jié)學(xué)者們在市政管網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)方面的研究，可以得出如表1中的研究出成果。

表1 部分學(xué)者市政管網(wǎng)優(yōu)化研究觀點(diǎn)

三、市政管網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)的發(fā)展趨勢

從當(dāng)前市政管網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)研究情況來看，市政管網(wǎng)的優(yōu)化成為未來研究方向，盡管優(yōu)化受到多種因素影響，且傳統(tǒng)的優(yōu)化方法不僅工程量大，且計算負(fù)擔(dān)也比較重，很難被運(yùn)用到一些復(fù)雜的市政管網(wǎng)工程當(dāng)中。而學(xué)者們所總結(jié)出的遺傳算法優(yōu)化、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法優(yōu)化等更加高效，能夠促使市政管網(wǎng)優(yōu)化難度得以降低，計算的效率卻顯著提升。我國地大物博，不同的城市地形狀態(tài)不同，擁有的水資源含量也不同。為此，在對市政管網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化期間，為了提升其可靠性和經(jīng)濟(jì)型，需要采用算法結(jié)合的方式，將傳統(tǒng)的優(yōu)化算法和新研究出的算法結(jié)合在一起，借助計算機(jī)技術(shù)的輔助，共同完成市政管網(wǎng)的優(yōu)化布置工作。如今，很多計算機(jī)軟件公司已經(jīng)迎合行業(yè)發(fā)展需求，開發(fā)關(guān)于市政管網(wǎng)優(yōu)化的軟件，其中EXCEL一集CAD等均能夠達(dá)到數(shù)據(jù)可視化的效果，其借助GIS系統(tǒng)，對市政管網(wǎng)的設(shè)計和算法完成優(yōu)化，能夠充分突出不同類型市政管網(wǎng)的特征，從而使研發(fā)結(jié)果更加精確。

四、結(jié)束語

總而言之，城市化進(jìn)程是不可避免的發(fā)展趨勢，市政管網(wǎng)的設(shè)計也將成為城市化發(fā)展的重中之重。在逐漸開發(fā)市政管網(wǎng)的情況下，尋找市政管網(wǎng)改造的路徑，并了解具體的技術(shù)推廣措施，能夠促使市政管網(wǎng)技術(shù)得以優(yōu)化，其最終能夠達(dá)到節(jié)約水資源的目的。