市政管網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)研究現(xiàn)狀與趨勢

田軍

重慶華典建筑勞務(wù)有限公司，中國·重慶 400000

1 引言

由于越來越多的人口、資源的減少和環(huán)境惡化的巨大壓力，城市市政管網(wǎng)成為城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中不可或缺的一部分，確保國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，管網(wǎng)設(shè)計(jì)優(yōu)化主要包括傳統(tǒng)管網(wǎng)設(shè)計(jì)布局結(jié)構(gòu)優(yōu)化、設(shè)計(jì)流程優(yōu)化和管網(wǎng)算法設(shè)計(jì)優(yōu)化。可有效降低系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用和水電管網(wǎng)工程投資管理費(fèi)用，提高系統(tǒng)運(yùn)行可靠性，對有效降低系統(tǒng)能耗、節(jié)約人力投資、促進(jìn)新能源技術(shù)的持續(xù)發(fā)展應(yīng)用具有重要的客觀現(xiàn)實(shí)意義。

2 市政管網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)的現(xiàn)狀及存在的問題

市政供水管網(wǎng)主要包括城市給水處理管網(wǎng)、雨水處理管網(wǎng)和城市污水處理管網(wǎng)。經(jīng)過近40年的逐步創(chuàng)新發(fā)展和不斷演變，中國新型市政運(yùn)輸管網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化管理技術(shù)已經(jīng)取得了一定的技術(shù)成就。優(yōu)化管理技術(shù)從一種傳統(tǒng)的單一型向新型的優(yōu)化綜合型逐步方向發(fā)展。

2.1 存在風(fēng)險(xiǎn)和控制措施不足

目前，市政管網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)中存在的潛在風(fēng)險(xiǎn)主要有兩個方面：一是管道爆炸風(fēng)險(xiǎn)。二是在施工前如果不對地下管道鋪設(shè)認(rèn)真勘察，就有可能在施工的時(shí)候?qū)е鹿艿赖钠屏焉踔帘ǎ艿榔屏鸦虮ê螅沟门潘到y(tǒng)發(fā)生了重大變化，同時(shí)造成水資源的嚴(yán)重浪費(fèi)。

2.2 缺乏有效的管理機(jī)制

有交叉性的綜合技術(shù)的市政管網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)，對建設(shè)過程中的設(shè)計(jì)和管理機(jī)制具有更高的要求。目前，許多市政管網(wǎng)的優(yōu)化都是在原有管網(wǎng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造和擴(kuò)建，這大大加劇了管網(wǎng)系統(tǒng)中管道老化、管道開裂等問題的可能性。因此，管理機(jī)制過于寬松，沒有一套對市政管網(wǎng)優(yōu)化建設(shè)和管理的體系，將對城市供水產(chǎn)生嚴(yán)重的影響[1]。

2.3 管網(wǎng)布置不夠合理

在市政管網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)中，市政管網(wǎng)布局主要在三方面存在著合理性。首先是基礎(chǔ)設(shè)施的設(shè)計(jì)和施工管理水平不足，并有待提高，過度重視城市建設(shè)規(guī)劃，而忽視市政管網(wǎng)布局發(fā)揮的重要性[2]；其次是市政管網(wǎng)設(shè)計(jì)陳舊，施工現(xiàn)場及其場地地質(zhì)勘察的不到位以及相關(guān)人員專業(yè)技能和專業(yè)水平的不足；最后是設(shè)計(jì)方法不夠新穎，僅采用圖集和傳統(tǒng)算法兩種方法，設(shè)計(jì)方案缺乏一定的可行性。

3 市政管網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)的發(fā)展趨勢分析

3.1 市政管網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)算法的優(yōu)化

市政管網(wǎng)優(yōu)化過程中，往往受到諸多因素的影響。傳統(tǒng)的管網(wǎng)技術(shù)適用性較差，同時(shí)計(jì)算量大。因此，遺傳算法、模擬退火遺傳算法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等先進(jìn)的優(yōu)化技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用。它們已發(fā)展成為未來中國市政排水管網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化工程技術(shù)應(yīng)用發(fā)展的主要技術(shù)趨勢。有必要對其進(jìn)行深入的數(shù)據(jù)分析和深入研究，確保其在中國市政治理管網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化中能夠得到充分推廣應(yīng)用，促進(jìn)中國市政治理管網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化的進(jìn)一步健康發(fā)展。

3.2 市政管網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)的加強(qiáng)

隨著近年中國大型城市化工程建設(shè)任務(wù)進(jìn)程的不斷推進(jìn)加快，市政府給排水運(yùn)輸管網(wǎng)的配套基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)已經(jīng)開展規(guī)模越來越大，就需要拓展市政管網(wǎng)優(yōu)化領(lǐng)域。由于地形差異、經(jīng)濟(jì)條件、技術(shù)水平、水源水質(zhì)等因素的影響，城市管網(wǎng)的優(yōu)化在一定程度上受到阻礙。因此，在開展具體工作時(shí)，必須加強(qiáng)以下幾個方面的分析研究：一是管網(wǎng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性、穩(wěn)定性和可靠性的分析，充分發(fā)揮管網(wǎng)的作用。二是加強(qiáng)傳統(tǒng)算法與新算法的融合，不斷提高優(yōu)化算法水平，實(shí)現(xiàn)市政管網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)置。三是對樹狀管網(wǎng)和環(huán)狀管網(wǎng)的結(jié)合，通過管網(wǎng)的混合設(shè)置，促進(jìn)管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)和布局水平，加強(qiáng)市政管網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。

市政管網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化相關(guān)技術(shù)的研究目的主要是提高中國城市內(nèi)部水資源的綜合利用率，針對中國和其他國家的大型市政住房管網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化相關(guān)技術(shù)的理論研究應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展歷史進(jìn)程以及中國大型市政住房管網(wǎng)亟待解決的技術(shù)問題，并根據(jù)中國社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展和現(xiàn)代城市工程建設(shè)的實(shí)際發(fā)展情況進(jìn)行解決。

3.3 引入大數(shù)據(jù)

大數(shù)據(jù)的主要用法一般傾向于是與預(yù)測數(shù)據(jù)分析、用戶群體行為心理分析或某些其他高級的大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析方法的結(jié)合使用。在市政管網(wǎng)優(yōu)化過程中，會受到外部因素的影響。傳統(tǒng)的管網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)適用性差，計(jì)算量大，難以在復(fù)雜的管網(wǎng)中得到充分應(yīng)用。合理利用大數(shù)據(jù)可加快地下綜合管廊的建設(shè)，協(xié)調(diào)各種市政管線的規(guī)劃、施工和管理，既可減少道路的重復(fù)開挖，又可避免高架線網(wǎng)密集、管線漏水事故頻發(fā)等突出問題。促進(jìn)新型城市經(jīng)濟(jì)集約、高效、轉(zhuǎn)型創(chuàng)新發(fā)展，最終有效提高新型城市公共綜合服務(wù)承載能力和新型城鎮(zhèn)化社會發(fā)展服務(wù)質(zhì)量，有利于不斷增加公共資源產(chǎn)品的有效利用投入，促進(jìn)面向社會公共資本有效投資，形成城市經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展中的新動力。

3.4 加快推進(jìn)市政信息管網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化管理軟件的研發(fā)和應(yīng)用優(yōu)化

目前在新型市政服務(wù)管網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化應(yīng)用方面，已研究開發(fā)的應(yīng)用軟件主要類型有axexcel、cad、visualbasic等，而網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化應(yīng)用算法分析技術(shù)、綜合應(yīng)用地理定位信息服務(wù)系統(tǒng)管理技術(shù)、可視化管理技術(shù)等新型市政服務(wù)管網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化應(yīng)用軟件正逐步處于深入研究開發(fā)階段。對于不同特點(diǎn)的管網(wǎng)，可以使用一些綜合性的軟件，主要是集CAD、office、可視化語言、地理信息系統(tǒng)和先進(jìn)的優(yōu)化算法技術(shù)于一體的軟件。此外，加強(qiáng)集成、適用和通用軟件的研發(fā)，增加了市政管網(wǎng)優(yōu)化的方法和手段，促進(jìn)了市政管網(wǎng)優(yōu)化的可持續(xù)發(fā)展[3]。

4 市政管網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)的發(fā)展趨勢的思考

隨著中國市場經(jīng)濟(jì)的不斷快速發(fā)展和國家科技進(jìn)步水平的不斷穩(wěn)步提高，中國新型市政排水管網(wǎng)已逐步發(fā)展進(jìn)入研究開發(fā)推廣應(yīng)用的新階段，應(yīng)用規(guī)模越來越大。市政設(shè)施管網(wǎng)建設(shè)升級優(yōu)化改造工程項(xiàng)目也正逐步向工程復(fù)雜化、多樣化、規(guī)模化三個方向快速發(fā)展，有利于有效促進(jìn)中國市政設(shè)施管網(wǎng)升級優(yōu)化工程速度和施工精度的不斷提高。同時(shí)，優(yōu)化工程技術(shù)的高度收斂性也具有一定的技術(shù)要求。隨著計(jì)算機(jī)軟件、技術(shù)經(jīng)濟(jì)評價(jià)體系和優(yōu)化理論的快速發(fā)展，市政管網(wǎng)優(yōu)化領(lǐng)域得到了一定程度的發(fā)展，并得到了廣泛應(yīng)用。在未來的發(fā)展中，應(yīng)充分結(jié)合上述算法。在優(yōu)化城市管網(wǎng)的過程中，要保證管網(wǎng)的可行性和經(jīng)濟(jì)效益。管網(wǎng)有兩種主要類型，即樹狀管網(wǎng)和環(huán)狀管網(wǎng)。在實(shí)踐中，應(yīng)大力使用可視化技術(shù)，推進(jìn)市政管網(wǎng)技術(shù)優(yōu)化。

5 結(jié)語

隨著經(jīng)濟(jì)的快速增長和科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，為城市管網(wǎng)提供了巨大的幫助和條件，讓市政管網(wǎng)優(yōu)化在原有的基礎(chǔ)上得到了巨大的提升。此外，要想在提高市政管網(wǎng)的運(yùn)行效率的同時(shí)，充分發(fā)揮整個城市市政管網(wǎng)的供水系統(tǒng)，就需要管理部門有著足夠的重視以及完善管理制度和監(jiān)督體系。隨著技術(shù)經(jīng)濟(jì)評價(jià)、優(yōu)化理論、計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的快速發(fā)展以及該領(lǐng)域研究人員的不斷研究，我們有理由相信該領(lǐng)域?qū)⑷〉酶鼜V泛、更實(shí)用的實(shí)際成果。