城市排水沟道设计

文献综述——城市排水沟道设计一、前言城市排水是指城市生活污水、工业废水、大气降水〔含雨、雪水〕径流和其他弃水的收集、输送、净化、利用和排放。含污染物的生活污水和工业废水，通称城市污水。城市污水，一或排入水体。城市排水设施，是保证城市地面水排解，防治城市水污染，并使城市水资源保护得以良性循环的必不行少的根底设施化力量，造成水环境的污染。城市排水是一项进展比较缓慢的根底设施[1]。和工业废水中生产污水的系统称为污水排解系统业废水和降水用一个管道系统集合输送的称为合流制排水系统送至当地污水处理厂的水量。由于溢流出来的雨水也就近排入河道，因此从水量角度而言，截流式合流制排水系统对于排水区域的影响与分流制雨水系统实际上是一样的[2]。从造价行本钱高；分流制排水系统，虽然设置两套管道系统，但一般雨水可就近排入河流，泵站一般仅提升污水，故泵站和污水厂的规模大大削减，运行本钱也较低[3]。城市仍在应用。二、城市排水工程规划城市排水来源及其特点城市中排解的水依据其来源和性质分为三类，即生活污水、工业废水和降水。生活污水生活污水指人们日常生活中所产生的污水，譬如来自住宅、机关、学校、医院、商店、公共场所及工厂的厕所、浴室、厨房、洗衣房等处排出的水。这类污水中含有较多的有机杂质，并带有病原微生物和寄生虫卵等。工业废水工业废水是指工业生产过程中所产生的废水，主要来自工厂车间。依据它的污染程度不同，有可分为生产废水和生产污水两种。直接排放的废水，如机械设备的冷却水等。生产污水：是指在生产过程中，水质受到较严峻的污染，需要经过处理前方可排放的废水如石油工业废水、化学工业废水等。降水径流地外表状况有关。一般较为清洁，但初期雨水径流却比较脏。雨水径流时间集中、量大，以时，为防止水塘中藻类泛滥，专家在水塘中放养金鱼，金鱼以藻类为食，从而保持了水塘的清洁[4]。以上三种水，均需准时妥当的处置。如解决不当，将会阻碍环境卫生、污染水体，影响工农业生产及人民的生活，并对人们身体安康带来严峻的危害。城市排水工程规划原则〔1〕与城市整体功能相匹配。排水工程是城市建设的组成局部，排水工程规划是城市规理布局，并和其他单项工程建设严密协作、相互协调，是其成为整个城市有机的组成局部。(2)符合环境保护的需求。全面规划，合理布局，综合利用完可能的削减污染源。充分发挥排水系统的功能，满足使用要求。充分发挥原有排水设施的作用。规划时要从实际动身，认真分析争辩存在的主要问题及改造利用的可能途径，使规划系统与原有系统有机结合。考虑工程建设的经济性。在排水工程规划中，应尽可能降低工程总造价与经常性运行治理费用，节约投资。处理好远近期关系。规划中应以近期为主，考虑远期进展可能，作好分期建设安排[5]。与其他单项工程规划的关系排水工程规划是城市单项工程规划之一,此外,还有道路工程规划、交通系统规划、用地工程避开冲突，使整个城市各组成局部之间构成有机的整体。切的关系，处置不当，将会造成相互冲突，增加修理费用。街道的宽度直接影响到连接支管太大或太小都不利于管道的布置，特别是反坡，将会大大增加管道的填埋深度。因此能制造条件。设计。三、污水沟道系统的设计步骤在城镇污水工程总投资中，污水管道系统一般占40%-60%[6]。污水管网的合理布局在城镇污水工程建设中具有举足轻重的作用，把握沟道系统的设计步骤也显得由为重要。收集根底资料需要收集的根底资料包括以下几点：城市总体规划、分区规划、给水排水专向规划等。有关工程批文。气象资料、地质资料等。河流现状与规划状况。包括城市防洪标准、河流的水文资料、河道典型端面、河道通航等级等。城市排水现状。包括现状排水体制，现状污水管道的平面布置、标高、排放口等。划分污水排水区域依据工程效劳范围内地形特点、竖向规划和地块开发时序，合理划分污水排水区域，削减污水主干管道的长度和埋深，以降低污水收集系统的总投资。确定污水主干管走向在规划城区范围内，污水管道一般应沿城市道路敷设，因此污水管道的建设。确定管位由于污水管道埋深大，坡度要求严格，一般设在道路慢车道下。对宽度超过40米的道路，可以考虑在道路两侧设置污水管道，以便污水的收集，削减横穿支管的数量。确定把握点把握点一般消灭在以下位置：本排水区域内，离终点最远位置；管道系统的起点；地势起伏区，低洼区的管道起点；排出口深度较大的企业集中排放口。水力计算〔1〕设计流量。污水管道的设计应依据最高设计流量计算。诞生活污水最大秒量。绘制管道平面、纵剖面污水管道平面图、纵剖面图是管道设计的主要图纸[7][8][9]。四、管线的平面优化布置争辩人员在解决已定管线下的排水管道系统优化问题的同时就已经指出管线下的优化设计计算并不成熟，造成了系统平面优化布置的进展甚微。1976年J.C.Liebman在争辩中，撇开水力因素，假定每一管段管径一样，以挖方费用为优选依据，选择一初始布置方案，然后用试算法逐步进展调整。1973年ArgamanMays在平面布置方案中引入排水线(DrainageLine)的概念，将排水区域内与最终出水口节点(即检查井)程的搜寻范围被限制在平面布置方案可行域中的很小一局部无法实现。1982年，Walters对该方法进展了改进，曾应用于大路排水系统的设计。策图，于是转向从图论中查找平面优化布置的方法。1983年，P.R.Bhave和J.F.Borlow将网络图论中的最小生成数算法应用于排水管道系统平面布置方案的优选段具有一样的权重(Weight)，避开水力因素，用定权方法来求解。1986年，S.Tekel和H.Belkaya3种权值来解决：(1)各管段地面坡度的倒数；(2)各管段的管长；(3)各管段在满足最小覆土条件下，按最小坡度设计时的挖方量。分别对这3的变权问题，可是到目前为止，图论中的变权问题尚无有效的解决方法。在国内，李贵义(1986)提出了简约梯度法[10]，陈森发(1988)提出了递阶优化设计法[11]，这些方法也得不到令人满足的结果。运算机制对目标函数和约束条件没有特别要求。G.A.Walters已经应用遗传算法在城市给水排水、农田浇灌、电缆和煤气管线方面进展争辩[12]。五、已定管线下的管道系统优化设计对于在管线平面布置已定状况下进展管段管径-埋深的优化设计问题，国内外做了大量开拓最优化方法是依据性能指标的变化，通过直接对各种方案或可调参数的选择、计算和比较，来得到最优解或满足解[13]。直接优化法(随设计流量增加而增大)及其与管这个问题具有直接、直观和简洁验证等优点[14][15]。间接优化法把它简化、抽象为简洁解决的数学模型，通过计算得出最优解。依据消灭的时间和使用的数学方法，间接优化方法主要分以下几类：线性规划法线性规划法是最优化方法中最常用的一种算法，它可以解决排水管道设计中的很多问这就存在计算管径与市售规格管径相冲突的问题性函数，其预处理工作量大，精度难以得到保证。非线性规划法为了适应排水管道系统优化设计中目标函数和约束条件的非线性特征，1972年Dajani和Gemmell建立了非线性规划模型。该方法基于求导原则，即目标函数的导数为零的点，值函数时，得到的计算结果可能是局部最优解，而非全局最优解。动态规划法1975MaysYen法在国内外仍得到广泛的应用。它在应用中分为两支：一支是以各节点埋深作为状态变量，算时间，1976年由MaysYen决策变量方法在计算机存储和计算时间上有显著优势了计算工作量和计算机内存储量。动态规划法是解决多阶段决策问题最优化的一种有效方法用管段管径作为状态变量，并没有充分的证据能够证明阶段状态的“无后效性”(“无后效性”是指当给定某一阶段的状态时，在以后各阶段的行进要不受以前各阶段状态的影响)。因此，用动态规划法求出的污水管道系统优化设计方案并不肯定是真正的最优方案。遗传算法遗传算法是近几年快速进展起来的一项优化技术的随机优化算法。它仍承受规格管径作为状态变量，可以同时搜寻可行解空间内的很多点，[16][17]。资。参考文献孙慧修等．排水工程〔上册2022:～2周鑫根主编．小城镇污水处理工程规划与设计．北京：化学工业出版社，2022:103～104詹道江等．城市水文学．南京：河海大学出版社，1989：35秋凌．HYPERLINK“:///chinese/huanjing/1015483.htm“:///chinese/huanjing/1015483.htm,2022-3-15刘兴昌．市政工程规划．北京：中国建筑工业出版社,2022:65～69国家城市给水排水工程技术争辩中心编．给水排水工程概算与经济评价手册．北京：中国建筑工业出版社，1993荣沾．城市道路设计．北京：人民交通出版社，1988瑾．沟渠工程上册．北京：科学技术出版社，1956延耀，顾国维主编．水污染把握工程上册(其次版)．北京：高等教育出版社，2022:64～83[10]贵义．排水管网优化设计.中国给水排水，1986，2(2)：18～23森发.城市污水管网系统布局的递阶优化设计.中国给水排水，1988，4(3)：6～10WaltersGAandLohbeckTK．Optimallayoutoftreenetworkusinggeneticalgorithms．EngineeringOptimizati