污水管网优化设计研究
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摘要
水是人们日常生活中不可缺少的物质之一。水经人们生活使用后成为生活污水，水经工业企业使用后成为工业废水。污水管网的基本任务就是及时、安全、通畅地收集、输送污水到污水处理设施。
污水管网优化设计是工程优化中的一种。污水管网优化设计包括两个方面的内容：一是管线平面布置的优化选择；其方法有：决策图法，简约梯度法，优化树法等。二是在管线平面布置已定情况下进行管道参数的优化；其方法有：线性规划法，非线性规划法，动态优化法，遗传算法，直接优化法等。本文主要研究第二方面。
鉴于污水管网约束条件较多，而且地形有时千变万化，直接优化法具有直接、直观和容易验证的特点，所以本文采用直接优化法。两相优化法是直接优化法的一种，它的核心主要是从两个方面来对污水管网进行优化设计，即在满足污水管网各种约束条件的前提下，一是选择尽可能小的流速，二是选择尽可能大的充满度。本文运用这一优化思想，利用Visual basic语言，编制优化设计程序，并在优化设计程序中采用人机对话，对污水管网进行优化设计。
污水管网优化设计也包括管道在检查井内连接时的优化，本文也做了详尽阐述。
排水管网费用函数是排水管网优化设计中的一个重要课题。本文通过对排水管网费用函数各主要影响因素的分析，推求出新的排水管网费用函数形式，并利用SPSS统计软件对各个排水管网费用函数进行了回归分析，证实新的排水管网费用函数与其它排水管网费用函数相比较为较优函数。
Water is the essential substance of our daily life. It turns to be living sewage after being used by people, and becomes as waste water after being used by industry and enterprise. The basic task of sewage pipe net is to ingather and transport waste water to sewage managing equipment in due course, security and without any block.
The optimization of sewage pipe networks is one of the engineering optimization. It includes two aspects in content: one is the best choice for plane disposal of pipeline, and its methods follows as decision-making plot, simple trapeziform and optimizing trunkform etc; the other one is optimizing pipe parameter when the plane disposal of pipeline has been fixed, and the methods of which are linear programming, unlinear programming, dynamic optimizing, direct optimizing, hereditary arithmetic and so on. This thesis will mainly study the second aspect.
The essay adopts direct optimization since various limits on sewage pipe net, occasional change on topography, and direct, easy-looking, and effortless examing characteristic on direct optimization,.Dual optimization is one of the direct and it mainly focuses on optimizing sewage pipe net from two aspects, namely to choose velocity of flow as slow as possible and speed of filling as fast as possible with the precondition of meeting various limits on sewage pipe net. By adapting the optimization thought and using Visual Basic language to workout a thorough designing program, the thesis designs the sewage pipe net perfectly by using man-machine conversation during designing program.
The thesis also makes a full illustration on the optimization of sewage pipe net which consists of the optimization on pipe connection in examing well.
An important task of drainage networks optimizing is the expense of drainage networks. Through analyzing main factors on the parameter of drainage networks expanse, this thesis ascertains a new parameter form of
drainage networks expense and regressively analyses each parameter of drainage networks expanse by statistical software SPSS, approving that the new drainage networks expanse is a better parameter compared with other parameters of drainpipe net expense.
污水管网优化设计是工程优化中的一种。污水管网优化设计包括两个方面的内容：一是管线平面布置的优化选择；其方法有：决策图法，简约梯度法，优化树法等。二是在管线平面布置已定情况下进行管道参数的优化；其方法有：线性规划法，非线性规划法，动态优化法，遗传算法，直接优化法等。本文主要研究第二方面。
鉴于污水管网约束条件较多，而且地形有时千变万化，直接优化法具有直接、直观和容易验证的特点，所以本文采用直接优化法。两相优化法是直接优化法的一种，它的核心主要是从两个方面来对污水管网进行优化设计，即在满足污水管网各种约束条件的前提下，一是选择尽可能小的流速，二是选择尽可能大的充满度。本文运用这一优化思想，利用Visual basic语言，编制优化设计程序，并在优化设计程序中采用人机对话，对污水管网进行优化设计。
污水管网优化设计也包括管道在检查井内连接时的优化，本文也做了详尽阐述。
排水管网费用函数是排水管网优化设计中的一个重要课题。本文通过对排水管网费用函数各主要影响因素的分析，推求出新的排水管网费用函数形式，并利用SPSS统计软件对各个排水管网费用函数进行了回归分析，证实新的排水管网费用函数与其它排水管网费用函数相比较为较优函数。
Water is the essential substance of our daily life. It turns to be living sewage after being used by people, and becomes as waste water after being used by industry and enterprise. The basic task of sewage pipe net is to ingather and transport waste water to sewage managing equipment in due course, security and without any block.
The optimization of sewage pipe networks is one of the engineering optimization. It includes two aspects in content: one is the best choice for plane disposal of pipeline, and its methods follows as decision-making plot, simple trapeziform and optimizing trunkform etc; the other one is optimizing pipe parameter when the plane disposal of pipeline has been fixed, and the methods of which are linear programming, unlinear programming, dynamic optimizing, direct optimizing, hereditary arithmetic and so on. This thesis will mainly study the second aspect.
The essay adopts direct optimization since various limits on sewage pipe net, occasional change on topography, and direct, easy-looking, and effortless examing characteristic on direct optimization,.Dual optimization is one of the direct and it mainly focuses on optimizing sewage pipe net from two aspects, namely to choose velocity of flow as slow as possible and speed of filling as fast as possible with the precondition of meeting various limits on sewage pipe net. By adapting the optimization thought and using Visual Basic language to workout a thorough designing program, the thesis designs the sewage pipe net perfectly by using man-machine conversation during designing program.
The thesis also makes a full illustration on the optimization of sewage pipe net which consists of the optimization on pipe connection in examing well.
An important task of drainage networks optimizing is the expense of drainage networks. Through analyzing main factors on the parameter of drainage networks expanse, this thesis ascertains a new parameter form of
drainage networks expense and regressively analyses each parameter of drainage networks expanse by statistical software SPSS, approving that the new drainage networks expanse is a better parameter compared with other parameters of drainpipe net expense.
引文
[1] 孙慧修主编 排水工程(上册，第四版)中国建筑工业出版设 1999年12月
[2] 林选才等主编 给水排水设计手册(第二版 第1册 常用资料)中国建筑工业出版社 2003年8月
[3] 林选才等主编 给水排水设计手册(第二版 第5册 城镇排水)，中国建筑工业出版社 2003年8月
[4] 林选才等主编 给水排水设计手册(第二版 第10册 技术经济)，中国建筑工业出版社 2003年8月
[5] 上海市建设委员会 室外排水设计规范(GBJ 14-87 1997年版)，中国计划出版社 1998年底月
[6] 李树平 进化算法在排水管道系统优化设计中的应用研究 同济大学博士论文 2000，5
[7] 陈胜兵等 基于遗传算法的污水网优化设计 南华大学学报 2001年9月
[8] 张景国 李树平 应用遗传算法进行排水管道系统优化设计，中国市政工程 199年6月
[9] 郭迎庆 王文标 直接优化法优化设计城市污水管道系统，给水排水2002年2月
[10] 欧阳建新 陈信常 排水管系设计的罚函数离散优化法，湖南大学学报1997年2月
[11] 彭永臻等 排水管网计算程序设计的全局优化 中国给水排水 1994年4月
[12] 王淑莹等 计算机在雨水管道优化计算中的应用，哈尔滨建筑工程学院学报 1994年4月
[13] 陆少鸣，刘遂庆 城市污水管网可行管径法优化设计，同济大学学报1996年6月
[14] 陆少鸣，杨立 雨水管网优化设计 郑州工学院学报 1994年6月
[15] 张景国 排水管道系统平面布置方案优选研究，西安建筑科技大学学报 1996年9月
[16] 程奕等 排水管网优化设计的决策图模型 中国给水排水 1999年2月
[17] 陈森发等 城市排水管网系统布局的优化设计 运筹与管理 1997年6月
[18] 王荣和等 青岛高科技工业园区雨污水管网系统规划及优化设计计算，中国市政工程 1995年12月
[19] 徐家云等 小区排水管网及地形优化规划 武汉工业大学学报 1999年10月
[20] 万蔚杰，谢纯德 排水管道的管径与埋深及控制点技术措施，西北建筑工程学院学报 2000年3月
[21] 张绍国 排水管网中最优方案的探讨 中国给水排水 1994年2月
[22] 彭永臻等 排水管网计算程序的两相优化法设计，中国给水排水1989年4月
[23] 彭永臻等 给水排水计算机程序设计 中国建筑工业出版社 1998年6月
[24] 余健等 给水排水项目经济评价与概预算 化学工业出版社 2002年5月
[25] 郭功佺 给水排水工程概预算与经济评价手册 中国建筑工业出版社1993，12
[26] 全国统一市政工程预算定额—湖北省统一基价表 鄂建(2000)200号文颁发
[27] 曹爱国等 排水管道工程建设费用函数研究 湘潭大学自然科学学报1997，3
[28] 刘永淞 排水管道布置的优化计算 工业用水与废水 1999年2月
[29] 李树平 排水管网费用函数概述 中国市政工程 2001年9月
[30] 乔华 陕西省各地(市)排水管道投资函数的建立 给水排水 1995年6月
[31] 曹爱国 等排水管道工程建设费用函数研究 湘潭大学自然科学学报1997年3月
[32] 李树平 进化算法在排水管道系统优化设计中的应用，中国给水排水2003年7月
[33] 耿为民，李剑 计算机在城市排水管网设计中的应用 城市道路与防洪 2000年9月
[34] 张联民 污水管网优化设计的流速控制法 中国给水排水 1999年5月
[35] 伊学浓，刘遂庆 接点递归算法用于污水管网的优化设计 中国给水排水 2002年10月
[36] 张绍国 排水管网设计中最优方案的探讨一与彭永臻同志商榷 中国给水排水 1994年2月
[37] 郭建生等 排水管网结构系统的优化设计 陕西工学院学报 2002年2月
[38] 郭建生等 地势和地貌在排污管网优化设计中的应用 华中科技大学学报 2001年8月
[39] 徐家云等 小区排水管网及地形优化规划 武汉工业大学学报 1999年5月
[40] 陆少鸣 污水管网优化设计 郑州工学院学报 1995年1月
[41] 谭得先 网络计划技术在给排水工程费用优化中的应用 基建优化1999年3月
[42] 张联民 污水管网优化设计的流速控制法 中国给水排水 1994年5月
[43] 吴利君 城市污水管网递阶优化设计 建筑规划与设计 2000年5月
[44] 欧阳建新 集中流量法布置排水管线 中国给水排水 1997年3月
[45] 丁煜 柯水洲 排水管网改建计算机辅助优化设计系统 湖南城建高等专科学校学报 2001年2月
[46] 曹相生等 枚举管径法优化设计雨水管道 中国给水排水 2000年10月
[47] 贾树宝 污水管网的优化设计研究 灌溉排水 2000年2月
[48]孟令奎等 基于GIS的城市雨水管网优化设计模型研究 武汉测绘科技大学学报 1996年12月
[49] 陈礼国 污水管网最大充满度优化设计 给水排水 1999年9月
[50] 李树平 刘遂庆 城市排水管道系统设计计算的进展 给水排水1999年9月
[51] 张忠秀 李根芳 关于城区排水系统的最优化问题 城市道桥与防洪2000年6月
[52] 张雅君 给水系统费用函数的研究 北京建筑工程学院学报 1997年6月
[53] 吕谋等 给水管道费用函数中a、b、a的确定 给水排水 1994年1月
[54] 张怀宇 王彤 给水管道费用函数的参数估计方法与分析 西北建筑工程学院学报 1996年4月
[55] Martz, Lawrence w,. etc Treatment of areas depressions in automated drainage analysis of raster digital elevation models, hydrological processes, 1998. 12(6).
[56] A. Karnib, etc An expert system to evaluate the sensitivity of urban areas to the functioning failure of storm drainage networks, Urban water, 2002. 4(1).
[57] Menghua Wang etc DEM AGGREGATION FOR WATERSHED MODELING, Journal of the American Aater Resources Association. 1999. 36(3)
[58] Chau, K. W Integrated CAD package for storm-water drainage networks, Journal of Water Resources Planning and Management, 1995. 121(4)
[59] Daniele veneziano Self-similarity and multifraetality of topographic surfaces at basin and subbasin scales,1999.104(B6)
[60] Benefit-cost Analysis of Stormwater Quality Improvement, Orit Kalman etc, Environment management, 2000. 26(6).
[2] 林选才等主编 给水排水设计手册(第二版 第1册 常用资料)中国建筑工业出版社 2003年8月
[3] 林选才等主编 给水排水设计手册(第二版 第5册 城镇排水)，中国建筑工业出版社 2003年8月
[4] 林选才等主编 给水排水设计手册(第二版 第10册 技术经济)，中国建筑工业出版社 2003年8月
[5] 上海市建设委员会 室外排水设计规范(GBJ 14-87 1997年版)，中国计划出版社 1998年底月
[6] 李树平 进化算法在排水管道系统优化设计中的应用研究 同济大学博士论文 2000，5
[7] 陈胜兵等 基于遗传算法的污水网优化设计 南华大学学报 2001年9月
[8] 张景国 李树平 应用遗传算法进行排水管道系统优化设计，中国市政工程 199年6月
[9] 郭迎庆 王文标 直接优化法优化设计城市污水管道系统，给水排水2002年2月
[10] 欧阳建新 陈信常 排水管系设计的罚函数离散优化法，湖南大学学报1997年2月
[11] 彭永臻等 排水管网计算程序设计的全局优化 中国给水排水 1994年4月
[12] 王淑莹等 计算机在雨水管道优化计算中的应用，哈尔滨建筑工程学院学报 1994年4月
[13] 陆少鸣，刘遂庆 城市污水管网可行管径法优化设计，同济大学学报1996年6月
[14] 陆少鸣，杨立 雨水管网优化设计 郑州工学院学报 1994年6月
[15] 张景国 排水管道系统平面布置方案优选研究，西安建筑科技大学学报 1996年9月
[16] 程奕等 排水管网优化设计的决策图模型 中国给水排水 1999年2月
[17] 陈森发等 城市排水管网系统布局的优化设计 运筹与管理 1997年6月
[18] 王荣和等 青岛高科技工业园区雨污水管网系统规划及优化设计计算，中国市政工程 1995年12月
[19] 徐家云等 小区排水管网及地形优化规划 武汉工业大学学报 1999年10月
[20] 万蔚杰，谢纯德 排水管道的管径与埋深及控制点技术措施，西北建筑工程学院学报 2000年3月
[21] 张绍国 排水管网中最优方案的探讨 中国给水排水 1994年2月
[22] 彭永臻等 排水管网计算程序的两相优化法设计，中国给水排水1989年4月
[23] 彭永臻等 给水排水计算机程序设计 中国建筑工业出版社 1998年6月
[24] 余健等 给水排水项目经济评价与概预算 化学工业出版社 2002年5月
[25] 郭功佺 给水排水工程概预算与经济评价手册 中国建筑工业出版社1993，12
[26] 全国统一市政工程预算定额—湖北省统一基价表 鄂建(2000)200号文颁发
[27] 曹爱国等 排水管道工程建设费用函数研究 湘潭大学自然科学学报1997，3
[28] 刘永淞 排水管道布置的优化计算 工业用水与废水 1999年2月
[29] 李树平 排水管网费用函数概述 中国市政工程 2001年9月
[30] 乔华 陕西省各地(市)排水管道投资函数的建立 给水排水 1995年6月
[31] 曹爱国 等排水管道工程建设费用函数研究 湘潭大学自然科学学报1997年3月
[32] 李树平 进化算法在排水管道系统优化设计中的应用，中国给水排水2003年7月
[33] 耿为民，李剑 计算机在城市排水管网设计中的应用 城市道路与防洪 2000年9月
[34] 张联民 污水管网优化设计的流速控制法 中国给水排水 1999年5月
[35] 伊学浓，刘遂庆 接点递归算法用于污水管网的优化设计 中国给水排水 2002年10月
[36] 张绍国 排水管网设计中最优方案的探讨一与彭永臻同志商榷 中国给水排水 1994年2月
[37] 郭建生等 排水管网结构系统的优化设计 陕西工学院学报 2002年2月
[38] 郭建生等 地势和地貌在排污管网优化设计中的应用 华中科技大学学报 2001年8月
[39] 徐家云等 小区排水管网及地形优化规划 武汉工业大学学报 1999年5月
[40] 陆少鸣 污水管网优化设计 郑州工学院学报 1995年1月
[41] 谭得先 网络计划技术在给排水工程费用优化中的应用 基建优化1999年3月
[42] 张联民 污水管网优化设计的流速控制法 中国给水排水 1994年5月
[43] 吴利君 城市污水管网递阶优化设计 建筑规划与设计 2000年5月
[44] 欧阳建新 集中流量法布置排水管线 中国给水排水 1997年3月
[45] 丁煜 柯水洲 排水管网改建计算机辅助优化设计系统 湖南城建高等专科学校学报 2001年2月
[46] 曹相生等 枚举管径法优化设计雨水管道 中国给水排水 2000年10月
[47] 贾树宝 污水管网的优化设计研究 灌溉排水 2000年2月
[48]孟令奎等 基于GIS的城市雨水管网优化设计模型研究 武汉测绘科技大学学报 1996年12月
[49] 陈礼国 污水管网最大充满度优化设计 给水排水 1999年9月
[50] 李树平 刘遂庆 城市排水管道系统设计计算的进展 给水排水1999年9月
[51] 张忠秀 李根芳 关于城区排水系统的最优化问题 城市道桥与防洪2000年6月
[52] 张雅君 给水系统费用函数的研究 北京建筑工程学院学报 1997年6月
[53] 吕谋等 给水管道费用函数中a、b、a的确定 给水排水 1994年1月
[54] 张怀宇 王彤 给水管道费用函数的参数估计方法与分析 西北建筑工程学院学报 1996年4月
[55] Martz, Lawrence w,. etc Treatment of areas depressions in automated drainage analysis of raster digital elevation models, hydrological processes, 1998. 12(6).
[56] A. Karnib, etc An expert system to evaluate the sensitivity of urban areas to the functioning failure of storm drainage networks, Urban water, 2002. 4(1).
[57] Menghua Wang etc DEM AGGREGATION FOR WATERSHED MODELING, Journal of the American Aater Resources Association. 1999. 36(3)
[58] Chau, K. W Integrated CAD package for storm-water drainage networks, Journal of Water Resources Planning and Management, 1995. 121(4)
[59] Daniele veneziano Self-similarity and multifraetality of topographic surfaces at basin and subbasin scales,1999.104(B6)
[60] Benefit-cost Analysis of Stormwater Quality Improvement, Orit Kalman etc, Environment management, 2000. 26(6).