污水管網(wǎng)承擔著(zhù)排放污水、保護環(huán)境的職能，是一個(gè)重要的基礎設施，合理的設計污水管網(wǎng)，對基礎設施的發(fā)展和功能完善有著(zhù)重要的影響作用。本文分析了污水管網(wǎng)計算中的幾種約束條件和以全局優(yōu)化的思想。
關(guān)鍵詞：污水管網(wǎng)；優(yōu)化設計；計算方法
        0 引言
        污水管網(wǎng)的基本任務(wù)就是及時(shí)、安全、通暢地收集、輸送污水到污水處理設施。污水管網(wǎng)系統是給水排水工程的一個(gè)重要組成部分，在整個(gè)排水系統投資中占有相當大的比例。污水管網(wǎng)系統同時(shí)是現代化城市重要的基礎設施，是城市水污染防治的骨干工程。因此，設計時(shí)如何在滿(mǎn)足規定的各種約束條件下，優(yōu)選污水管網(wǎng)的管徑、埋深等各個(gè)組成部分，盡量降低污水管網(wǎng)的投資費用，是污水管網(wǎng)優(yōu)化設計的最終目的。
        1 優(yōu)化思想
        1.1 選取盡可能小的設計流速
        當水力半徑不變，管底坡度與流速的平方成正比，即減小流速能更大幅度地減小管底坡度和埋深。關(guān)于設計流速的約束條件很多，在滿(mǎn)足所有設計流速的約束條件的前提下，選擇一個(gè)盡可能小的設計流速是對設計參數進(jìn)行最優(yōu)化選擇的重要內容，在程序設計中很容易實(shí)現。
        1.2 選取盡可能大的設計充滿(mǎn)度
        優(yōu)化選擇接近最大設計充滿(mǎn)度的方法，不僅可以減少管材耗量，而且還可以在一定程度上減小管底坡度和埋深，首先確定了一個(gè)盡可能小的設計流速v后，n為常數，水力半徑R越大管底坡度I越小。根據水力學(xué)中水力半徑和充滿(mǎn)度之間的關(guān)系可知，充滿(mǎn)度為0.81左右以下時(shí)，水力半徑隨著(zhù)充滿(mǎn)度增大而增大。由于各種管徑的最大設計充滿(mǎn)度也不大于0.75，所以選擇盡可能大的設計充滿(mǎn)度也就是選擇了盡可能大的水力半徑，其結果是減小了管道坡度和埋深
     1.3 檢查井內管段銜接時(shí)盡可能減小下游管段埋深 在滿(mǎn)足管段在檢查井內銜接的約束條件的前提下，根據相銜接兩管段的管徑與管段中的污水深度等具體情況，來(lái)選擇水面平接、管頂平接和管底平接等三種不同的銜接方式。
        1.4 以全局優(yōu)化的思想指導設計的選擇
        為了使整個(gè)工程系統為最優(yōu)這個(gè)全局利益，往往要求工程系統中的某些局部（或子系統）利益做出一定的犧牲。盡可能減小所計算管段的坡度、埋深和管徑等，這不僅能減小該管段的工程造價(jià)，而且還對減小其下游各管段的坡度和埋深也做出了貢獻、也是對排水管網(wǎng)設計計算的全局優(yōu)化做出了貢獻。
        2 污水管網(wǎng)設計計算的約束條件
        2.1 管徑
        管徑對污水管道水力計算的約束反映在兩個(gè)方面，其一是規定了最小管徑；其二是管徑的遞增或遞減方式，由于管道規格的限制，在計算過(guò)程中，管徑的遞增或遞減是非連續均勻的。
        2.2 流量
        設計中確定管徑時(shí)，應避免小流量選大管徑，故應明確各種管徑對應的最小流速（最小充滿(mǎn)度）時(shí)所通過(guò)的流量為最小流量。當管段設計流量小于某一管徑的最小流量時(shí)，只能選小一級的管徑。但不能小于其最小管徑。
        2.3 充滿(mǎn)度
        污水管道按部分滿(mǎn)流計算。每種管徑都有相應的充滿(mǎn)度上限值。以最大和最小充滿(mǎn)度為約束條件，選用設計充滿(mǎn)度，可以最佳的確定管徑，達到優(yōu)化目的。
        2.4 流速
        管段的設計流速介于最小流速（0.6m/s）和最大流速（金屬管10m/s，非金屬管5m/s）之間。不同管徑的圓形鋼筋混凝土管，在相應的最大充滿(mǎn)度下的最大流速是不同的。
        2.5 坡度
        規范中規定了最小管徑的最小設計坡度。各種管徑都有相應的最小設計坡度。為保證管道的運行和維護管理，也應考慮確定各種管徑的最大設計坡度。在平坦地區污水管道的水力坡度應用最小設計坡度約束，而地形坡度大的地區則應用最大設計坡度約束。
        2.6 埋深
        管道起點(diǎn)的最小埋深，根據管道通過(guò)地區的地質(zhì)條件設定；當管道坡度小于地面坡度時(shí)，為保證下游管段的最小覆土厚度和減少上游管段的埋深，應采用跌水連接。
        2.7 管段銜接方式
        污水管道在檢查井處的連接方式，一般有水面平接和管頂平接兩種方式。不管哪種方式連接，均不應出現下游管段上端的水面高于上游管段下端的水面、管端標高，且應盡量減少下游管段的埋深，
        3 管徑優(yōu)化計算方法
        排水管網(wǎng)水力計算采用傳統的均勻流基本公式。但是，在約束下，為了選擇具有最大設計充滿(mǎn)度的管徑，也不能直接求出管段坡度和埋深。為了便于用計算機解決有關(guān)計算問(wèn)題，用以下計算方法：通過(guò)一個(gè)叫做管道過(guò)水斷面夾角θ的中間變量來(lái)求出管道計算中的未知設計參數
        4 結語(yǔ)
        綜上所述，通過(guò)分析優(yōu)化設計的相關(guān)約束條件，進(jìn)而提出了以選取滿(mǎn)足最大充滿(mǎn)度的污水管管徑為優(yōu)化核心約束條件，不僅簡(jiǎn)化了優(yōu)化思想，而且該計算方式數據輸入少，可以應用到其他任何規模的污水管網(wǎng)工程設計中，所以其在今后的污水管網(wǎng)的設計與優(yōu)化計算中大有潛力。
參考文獻
[1]王胤淇,黎明,魏一偉.城市污水管網(wǎng)優(yōu)化設計及其決策系統淺析[J].中國高新技術(shù)企業(yè). 2015(31).
[2]魯九國,李欽朋.基于SWMM的沿海城市排水管網(wǎng)計算研究[J].價(jià)值工程.2015(18).