珠海市斗门区水资源和水质监测中心
摘要：在市政排水管网设计的过程中，需要对影响排水管网的各种因素进行综合考虑，从而从不同细节对其进行优化。本文对排水管道设计优化、排水管网管道优化设计以及考虑现有管线的实际设计进行了优化分析，目的在于提升市政管网设计水平，促进整体市政工程项目的质量提升。
关键词：市政工程，排水管网，优化设计
一、设计过程中遵循的原则
1.1 考虑城市后期的发展前景
城市基础设施中最重要的一部分就是排水管网，其能够有效推进城市发展，并且确保居民的日常供水和用水起到关键性作用，城市一直处于朝前发展的趋势，在对城市进行规划设计期间，务必要以城市将来发展建设趋势以及发展规划为标准，并且要符合这一项规划，其中城市给排水管网设计也是如此。有关设计者在对给排水管网设计过程中，会对城市目前的发展状况进行解析和调查，同时，根据城市将来发展的规划设计出给排水管网，保证城市已有的给排水管网，在后期很长时间内都可以确保城市的正常运行。
1.2 考虑实用性和经济性
针对城市给排水管网设计期间，不仅需要满足城市的地理结构以及后期的发展规划，同时还要对给排水管网的实用以及经济性进行全面考虑。不能为了表面工作而漫无目的的不断增加建设管道，其次，也不能为了大量节省成本而偷工减料。设计城市给排水管网过程中，务必要达到国家要求，同时还不能过度浪费建设资源。以此为基础，在对城市给排水管网设计过程中，须不断进行优化，市政部门要严格遵循城市的实际供排水状况要求，对其进行建设，保证其具有经济实用功能。
二、市政排水管网中存在的问题
2.1 排水系统不完善
目前我国多数城区分别建有合流或分流制管网系统，但由于建设年代不一，建国前实行的建设标准与现行“规范”差距较大，特别是老城地区跑、冒、漏现象严重。随着城市的发展，地区人口密度加大，日均用水量增多，生活污水排放量也随之不断增大，而管径容量却依然为建国前标准，难以达到其排放要求，因此管线经常淤堵。照此发展下去，老城地区内的污水将无法正常及时排出，遇到雨季，将出现大面积的内涝现象。
2.2 管网年久失修
城市排水设施年久失修，破损严重，建国前大部分管线早已超过其使用年限。据相关数据统计，我国多数城市有部分地区砼排水管强度已属于破坏状态，随时有塌陷的可能。个别管线上方有建筑物占压，大大超出管线承载力，管线极易堵塞、破损。排水主线由于历史原因造成其上方建有大量的建筑物，严重超出砼排水管的承载力，砼管已无强度。
2.3 排水设施破损严重
我国有些以煤矿资源为主的地区的排水设施，受采煤沉陷的影响较明显，靠近煤矿地区的排水管线几乎全部沉断、报废，暗渠由于不均匀下沉，基本丧失了排水功能，每年汛期积水严重，只能在路两侧铺设临时管线，将积水导入到明沟附近，靠泵再强行排入榆林明沟，经过几个环节，才能解决这一地区的积水问题。
三.市政排水管网的优化设计
（1）线性规划的方法与非线性规划的方法
线性规划的方法是根据设计的排水管网计算当中的目标函数与约束条件的非线性，各自通过一级泰勒公式展开式取代，将问题的近似解以线性规划的解充当，重复地进行迭代，以使非线性规划的最为理想的解跟迭代序列逼近。不足之处是将管径充当连续变量加以解决。面临市售管径跟计算管径相悖的矛盾，以及前期需要大的工作量。
将来发展的整数规划的方法尽管在某种意义上完善了线性规划的不足之处，可是它有着比较多的整型变量，较难解答。
非线性规划的方法跟计算模型当中变量与目标函数的非线性特点相符合，能够对管道的埋深与直径进行优化选择，然而这对约束条件与目标函数构成了很大的制约。
（2）动态规划的方法
当今我国经常应用的一种方法就是动态规划的方法，其将设计排水管道当成是一个多阶段的过程，以阶段的形式对设计过程进行划分，从而优化设计管道。这重点划分成为以下两点：
状态变量是节点埋深，以坡度决策实施全面的搜索。它的长处是直接性地借助标准管径，结果跟初始管径不相关，并可以对计算的深度进行控制，然而需要状态点间的埋深间隔非常小，这增加了时间间隔与存储量。为此，在这个前提下将缩小范围的迭代过程引入，然而应用具备相应的不足之处。
状态变量是管径，借助充满度与流速决策。因为能够应用的标准管径数目非常有限，为此，在存储量与计算速度方面具备比较大的长处，将来的可行管径法又得以发展。这个方法提高了优化计算的精度，且使计算机存储量与计算工作量明显减少。虽然动态规划属于处理多阶段决策的一种策略，然而在设计计算排水管道系统的时候，前阶段的设计结果会对以后选择管段设计参数产生直接性的影响。为此，通过动态规划的方法来优化设计污水管道方案也并非最为理想的方案。
（3）直接优化的方法
直接优化的方法是直接性地选择设计计算与比较可调参数或者是一系列方案，从而获得最为理想的解，其有着易验证与直观的长处，主要的方法是：
电子表格的方法属于启发式估算费用的方法，不禁止用户探究最小的成本设计。可以获得比动态规划的方法更为理想的结果，并跟设计标准的需要更加符合。
两相优化的方法是确定设计流量之后，在实现约束条件的基础上，选择最大充满度与最为经济的流速，从而获得最小坡度与最为理想的管径，尽可能地减少管道埋深。直接优化的计算方法跟人工算法大致一样，然而受到设计工作者水平的制约，得到的结果会存在差异性，所得到的结果也并不一定是最为理想的解。
四.市政排水管网设计优化措施分析
排水管道设计优化：
在对市政排水管网进行设计时，当工程专项规划和现状资料收集后，确定设计流量，在满足规范要求的管线规格、埋设深度和坡度等的多种组合中，选取合理的管径和坡度，尽可能的降低管线埋设深度，做到保护环境、节约土地、技术先进、经济合理、安全可靠，适合本区域的实际情况。最大程度上减少施工工程量，并节约各项资源。管线平面布置设计时，应遵循定线基本原则，即干管支管均尽量采取直线设计方案，减少拐弯情况。
市政排水管道工程设计，需要结合本地区经济发展，以及城市总体规划需求来进行，在保证排水管网正常服务的同时，降低对其他市政工程的影响。排水管道设计一般选择用圆形管材，此种管材具有结构稳定，水流条件好等优点；圆形管道市场种类较多，采购选择面，可以确保污水管线内水流通畅，并减少管内污水的积聚。
结语；
在设计市政排水管网的过程中，设计人员必须要结合以往的设计经验和所要施工位置的环境，对设计方案展开深入的研究，设计人员要为施工单位提供完善的设计方案和图纸，以便于施工人员的参考。设计人员还需要考虑市政排水管网结构的问题，要保证其符合城市规划的要求，否则人们的生命安全则是受到威胁。
参考文献：；
[1]论市政排水管网的优化设计_伍洋
[2]市政排水管网的设计及优化_贺翠萍
[3]市政排水管网的优化设计探讨_袁媛
[4]市政排水管网的优化设计研究_王飞
[5]市政排水管网优化设计的方法_刘海涛
[6]优化市政排水管网设计探讨_李敏