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睡前童话范文1
关键词：同层排水；隔层排水；噪声
0 引言：
排水系统是在建筑内部系统里最重要的系统之一，其随着建筑工程技术的发展得到了不少的进步。但是在减少排水噪声方面仍需要进一步的改进，因为减少噪声能给工作人员更好的工作环境，所以这是建筑工程设计人员值得思考的问题。下面排水噪声的是如何的产生开始讨论。
1 建筑内部排水系统噪声分类
（1）排水横管中的噪声
（2）排水立管中的噪声
（3）卫生器具排水时的噪声。
1.1排水横管中产生的噪声
在排水横管中的噪声主要是排水冲击横管的噪声。
排水是由竖直下落进入横管后的水流状态。由于污水在急流段水流速度大，水深浅，对横管壁的冲刷力强，因此会产生噪声。（见图1）
1.2 排水立管中产生的噪声
排水立管产生噪声的主要包括：（1）水流与立管壁的噪声（2）水流和气流撞击发出的噪声。
当立管的排水量较小的时候，水沿着管道内壁向下做螺旋流动（见图2a）），此时的管道中的水相与气相界面非常清晰，所以污水的挟气作用不明显，立管内气压稳定，因而不会产生较大的噪声。
当排水量逐渐增加时，水流会形成一定厚度的带有横向隔膜的附壁环状水流膜（见图2b））。在排水量继续增大时，水膜的厚度也不断增加。当管中气体无法冲破横向隔膜时，便形成了较稳定的水塞（见图2c））。水塞向下运动时，管道中的气压剧烈变化，可能引起存水弯中的水位变化从而使水封中冒出气泡产生噪声，破坏水封。
图2 排水立管水流状态
1.3 卫生器具排水时产生的噪声
卫生器具排水时产生的噪声通常是指室内卫生器具排水时气塞流引起的，主要是坐便器排水噪声。
虹吸式坐便器借助冲洗水头和虹吸作用，依靠负压将粪便等污物完全吸出。在虹吸作用的后期，当水位降至水封界面以下，空气迅速侵入存水弯，虹吸现象停止。空气的进入会形成气塞流，从而引发噪声。
表1是室内卫生器具在不同排水时段时的噪声值，在排水结束时，负压抽吸最为剧烈，因此噪声值最大，也即气塞流是卫生洁具产噪的主要因素。
2 不同排水方式对排水噪声的影响
目前，国内建筑排水普遍采用的内部排水方式可分为两大类：隔层排水和同层排水。
2.1 隔层排水与同层排水的分析
1）隔层排水（见图3）。隔层排水是指上层的排水支管穿越楼板，在下一层楼板顶部连接至排水立管的管道排水方式，是目前我国大多数住宅建筑采用的排水方式。
2）同层排水（见图4）。同层排水是指卫生间内卫生器具排水管在本层内敷设，不穿越楼板进入下层住户，以一个共用的水封管配件代替诸多的P弯、S弯。整体结构合理，不易发生堵塞，且容易清理、疏通。用户可以根据自己的爱好和意愿，个性化的布置卫生间洁具的位置。在同楼层平面内施工敷设，既保证污水及废弃物顺利进入排水总管，又使得疏通清理工作在本层内就能完成。
表2 为隔层排水和同层排水系统的简要对比。
2.2 不同排水系统的排水噪声比较
采用标准U-PVC管和配套顺水三通实测同层排水与隔层排水噪声，管径均选用de110，管厚度为3.7mm，密度为1.66×103kg/m，噪声检测室设在相邻楼下一层。在噪声检测室中，将测量背景噪声设置为22.3dB，流量的变化范围在1.0L/s～5.5L/s，流量增加梯度为0.5L/s，对两种不同排水方式的噪声声压级进行测定，实验结果如表3所示，并绘制声压级对比图（见图5）。
不同的排水方式对管道噪声影响相对较大，流量在1.0L/s～4.0L/s范围变化时，采用同层排水方式相对于隔层排水方式可以降低噪声3.1dB～5.4dB，这主要是由于排水流量较小时，立管中主要是附壁螺旋流，还未形成隔膜流和水塞流，排水横管噪声及卫生器具噪声是室内排水噪声的主要来源。隔层排水利用建筑本体及家装填充物，对排水噪声形成有效的吸收和阻隔，极大的减弱了对下一楼层的影响。随着流量的增大，同层排水和隔层排水两者排水噪声渐趋于一致。这时，排水立管噪声成为室内排水噪声的主要来源，对此可采用苏维脱，旋流管等措施降低立管噪声。考虑到一般建筑排水立管流量在1.0L/s～4.0L/s的事实，因此，在室内排水噪声控制方面，同层排水系统要明显优越于传统的隔层排水系统。
3 结语
综上所述，分析数据可知同层排水系统更易管理和检修，在减少室内排水噪声方面更好等优点，是目前我国建筑排水系统值得研究优化的。我们要从了解噪声的产生原因入手，通过测量数据，综合地对比不同排水系统的优劣，从而选择最好的排水系统，使建筑整体质量得到切实的提升。
参考文献：
睡前童话范文2
关键词：雨水排水系统，优化设计
2010年5月以来，广州连续暴雨带来的灾害让人历历在目,更给工业生产和人们生活带来了严重的影响和巨大的经济损失。城市雨水管网系统的任务是及时可靠地汇集排除暴雨形成的地面径流,防止城市居住区与工业区受淹,保障城市人民的生命财产和生产、生活的正常运行。为了保证任务的顺利实现,必须对城市雨水排水系统进行优化设计。
1.集流时间、降雨历时的确定
通常设计中，集流时间（τ）一般由雨水从汇水面积上最远点的房屋屋面流到最近雨水口的集流时间（t1）和管道中的流行时间（t2）组成。多数设计中采用的集水距离不超过150m，t1取值为10～15min，而市政雨水管网系统往往以此为基础进行计算，并不合理。原因如下：①道路雨水起点，并不是计算雨水系统的集流起点，真正的集流起点应是厂、矿、企业、居住区内雨水系统的起点，因此集流时间t1需考虑雨水在厂、矿、企业、居住区内雨水系统的集流时间及管道内的流行时间。②市政雨水系统设计时，所用暴雨强度公式是以极限强度法计算的雨水最大流量的基本原理为基础。。但由于该原理是以假设暴雨强度和面积增长速度均为常数为前提，没有考虑实际的暴雨雨型与径流面积随暴雨历时增长的水文形态对计算流量的影响。
对此分析如下：
t2=∑L/60V（min） (1)
式中L――各管段的长度（m）；
V――各管段满流时的水流速度（m/s）。。
考虑到由于管道的调蓄作用，引入折减系数m。由此得出暴雨公式中降雨历时的计算公式：
t=τ=t1+m×t2 （2）
但在中小城市，因为整个城区汇水面积较小，对于局部的雨水系统而言，它的汇水面积就更小，可以认为在汇水面积内雨型是相同的；而在特大、大型城市中，雨水系统的汇水面积较大，雨型在汇水面积内会有所差异，计算的雨量结果与实际偏离相对较大。实践表明：当设计区域的地表渗水性较好、集流时间较长，产生区域最大径流的造峰历时tmax，往往会小于区域的集流时间。
t（t=t1+m∑L/V， m≠2； m是考虑管道容量调蓄能力对流量影响所取的系数）。取m=2算出的时间已经不是真实的集流时间，即不是全面积径流所产生最大流量，而是部分面积径流所产生最大流量。此外，畸形流域的最大流量也往往来自部分面积的径流。
部分径流的最大流量公式：
Q=β×I×Ψ×F（3）
式中β――产生最大流量的径流面积完全度系数。
β=f/F≤1，f为相应造峰历时tmax的最大径流面积，当径流面积随历时不均匀增长时割除的面积（F-f）应是流域的尖角部分。
造峰历时t max的推理公式：
tmax=Ψ×b/(n-Ψ)（4）
式中b与n为暴雨强度公式中的参数（公式适用于参数b>0，参数Ψ<n的情况，当Ψ≥n时为完全径流，则用Q=I×Ψ×F计算）。
根据以上分析，市政雨水系统计算时，雨水集流时间应增加雨水在厂、矿、企业、事业、居住小区内部雨水系统流行的时间；在计算汇水面积较大的雨水系统时，计算得出的集流时间较大，应与造峰历时进行比较，集流时间大于造峰历时，仍按计算所得集流时间正常计算，超过造峰历时集流时间按造峰历时计算。
2.汇水面积的确定
较大的市政雨水系统设计时，主要管道的定线非常关键，原则上使汇水面积内的雨水尽快收集进入管渠排走；汇水面积划分需考虑多方面因素影响，尽可能的平均划分，使面积增长速度接近于常数。
而通常设计中，往往将各个街区平均地划分出汇水范围，雨水平均排入四周街道雨水管网，但在地势非常平坦并且街区规划不完善的区域，这样划分是比较合理的。若街区地势有一定的坡度或该街区内部有较详细的规划，汇水面积就不能简单的平均划分，应根据该区域内详细规划和地势坡度来划分雨水的汇水面积。
汇水面积确定后，影响雨水设计流量的另一重要因素就是径流系数。雨水降落到地面形成径流，因汇水面积内的地面覆盖情况不同而不同。。此外影响径流系数的因素还有地面坡度、降雨历时、暴雨强度以及暴雨雨型。在其他条件相同的情况下，地面坡度大的区域，雨水流动较快，径流系数必然要大。降雨历时长的暴雨雨水在地面渗透损失减少，随着时间的推移，径流系数也就相对大些。暴雨强度越大和暴雨强度发生在前期的雨型径流系数也大。
但在平常设计中，在计算某区域雨水量时，往往采用区域综合径流系数，这样会造成设计的每段雨水管线的流量、管径、坡度准确性不够。在城市雨水流量计算过程中，若区域控制性规划已设计完成，径流系数应根据控制性规划的用地比例来计算出绿地的面积，沥青路面、混凝土路面、屋面的面积、非铺砌土路面的面积以及干砌便道的面积，按照《室外排水设计规范》(GB50014-2006)中给定的各种地面种类的径流系数加权平均计算而得。
3.暴雨重现期的确定
暴雨强度重现期的选择，直接关系着雨水设计流量的大小。设计重现期选高了，雨量正常年份地面积水的可能性降低，雨水管网系统安全性增高，同时雨水管渠断面增大，投资增大；如果重现期选低了，雨水管渠断面降低，投资节省，但加大了地面积水的可能，严重的会给人们的生活生产带来损失。
在城市建设中，某区域的地理位置重要性质往往很难确定，因此选择一个合理的重现期也较困难。为解决这个难题，在满足各地区的要求及国家规范条件下，应以以下两条作参考：
(1)整个区域的暴雨重现期不统一的原则：计算区域面积比较大的雨水流量时，各区域干管交汇点的上游管渠，按各自的重要性与地形特点选定不同重现期。
对于干管交汇点的下游管道，因上游各区域所用暴雨重现期不同，需假设上游地区中所用较高重现期设计暴雨来临时，此时上游较低重现期时所设计的管道，因泄水能力不够而在该地区产生积水，管道将产生压力流，所以实际泄水能力约为原设计流量的0.2倍（经验值）。因此全流域的设计流量，按照在较高重现期时计算的设计暴雨雨力Amax下各地区的当量泄量系数Ki=Ai/Amax，所以全流域的流量Q：
Q=166.7{1.2K1 F1Ψ1+1.2K1 F1Ψ1+……} Amax(t+b)n（5）
(2)中小城市的暴雨设计重现期确定：在对城市不同区域进行雨水计算时，应根据不同地区的重要性所确定的设计重现期做相应的常规计算。在地面坡度不大于0.002时，建议一般居住区、一般道路重现期选择0.33年，中心区、干道、仓库区、广场重现期选择0.5年。如铁路立交、公路立交、重要干道等重要地区仍采用2～5年。
4.淹没出流流速的确定
由于城市多数雨水管道出口为淹没出流，受河水顶托影响，管道的实际排水能力能否达到设计要求，需要设计时加以考虑。根据伯努利方程推导满流雨水管道淹没出流的流速公式为：
V=2gd
λL(Z+V12g) （6）
而根据水力计算手册公式，满流、非淹没出水的流速公式为：
V=2gd
λL×Δh（7）
式中V为管内流速（m/s）、v1淹没段上游（非淹没段）流速（m/s）、d管道直径（m）、L淹没段长度（m）、λ沿程阻力系数、Δh淹没段水力坡降、Z河道水面至上游管段地面的垂直距离（m）。
由式中得出，当(Z+V212g)≥Δh时，即在排水管道上下游水面高差大于或等于淹没段水力坡降时，淹没段的排水能力才能达到设计要求。
可见，在雨水管道淹没段出水设计时，应校核其排水能力。当不能满足设计排水能力要求时，应考虑加大管径、减小坡度（以减小Δh）等措施。甚至在重要地区，要考虑建设提升泵站。
5.结束语
无论国内还是国外，在雨水排水管道系统设计的理论计算和工程应用上均已取得很大的成果，也仍然存在着许多期待解决的问题。随着计算技术和系统方法的发展，更好地研究开发雨水排水管道系统设计计算软件是必然的发展趋势。
参考文献：
[1]王强,张晓昕,马洪涛.城市雨水系统规划评价体系[J].中国给水排水,2009,(12).
[2]高艺彰.城市雨水管道系统设计技术分析[J].才智,2009,(02).
睡前童话范文3
【关键词】小区；雨水；排水；优化；设计
小区雨水排放设计是排水工程设计中最常见的内容之一，几乎每个建筑工程都涉及室外雨水排放的设计，小区室外雨水排放的设计对小区工程建设有重要影响。一是雨水管管径较大，埋深较大，在道路布置对周边埋地设施的影响较大，且在室外给排水管道系统建设中往往是投资最大的一项。二是雨水排水系统的设计对小区雨水排放是否顺利有根本上的影响。日常生活常见雨水排放不畅的现象，如道路积水、检查井出现溢流现象，对小区的日常使用有诸多不利的影响。究其原因可能是管道施工质量存在问题，或排水系统使用过程中进入垃圾未及时管理整治，而从根源上看雨水排水系统设计是影响最大的原因，因为排水设计从概念上决定着排水系统的本质特性。
虽然小区给排水的设计在各个地区都已经有很成熟的经验，但是就从实际生活中我们可以了解得到，雨水排水存在的问题还是很常见的，另外从发展角度看和当代小区建设日新月异的需求，小区室外雨水排水系统的优化设计一直是很具有实际意义的话题。笔者主要根据自己的一些设计经验，对小区室外雨水排水的优化设计做简单论述。
本文主要从室外雨水系统的布置，水力计算的一些环节做论述。
1.室外雨水系统的布置
1.1小区雨水排水管网布置形式选择
新建小区排水管网均采用雨污分流制，管网一般程枝状，无特殊情况下一般一个流域设一个总排水口，减少对市政道路的开挖，避免对市政道路的使用造成影响。小区雨水管网的布置形式，应从技术、经济两个方面综合考虑，技术上最主要是保障排水性能好，经济上主要考虑管网工程量问题。本文认为综合这两个因素，小区雨水排水系统设计应注意两个方面，一是排水路径的选择，二是注重管道埋深的控制。
排水路径的选择在技术上决定了管道的汇水面积（即决定管道直径）、管道的长度，而管径和长度是决定管网管网造价的主要因素之一，小区室外雨水排水管网布置形式应选择尽量短的路线，并且选择正确的主干管位置来控制管道的管径。对于排水管道埋深的控制，主要是涉及管道的坡向，通常做法是尽量与地面坡度同向，埋深较小，逆向则埋深大。
例如下图的三个方案，假设一个地面较为平缓的小区，排水方向按地面等高线坡向自西北向东南，大致画出了三个方案的雨水排水系统，分析三个系统的优劣如下：
方案一优点：排水顺地面坡向无逆坡，不影响管道埋深。缺点是主干管没有发挥有效作用，Y7～Y9检查井所连接的支管过长，水力计算之后支管末端的管径往往不小（D400~500管径较多），整体管路造价相对较高。
方案二优点是：排水顺地面坡向无逆坡，不影响管道埋深；而且支管相对较短，主干管发挥了应有作用，整体管路没有长支管（支管末端管路都是D400），整体布局合理。该方案的缺点不明显。
方案三的有点是：主干管充分发挥了作用，所有支管都尽量做到最小，但没有影响排水性能。该方案缺点是南部有局部排水支管逆坡设置，对埋深有一定的影响，但是实际小区管路设置这种情况有时是有利的，例如在排水总出口控制点允许情况下，小区室外综合管道敷设有交错的地方要求雨水管埋得最深，小区地面坡度亦较为平缓，短程的管路对主干管埋深影响不大情况下，局部可以优选这种方案，管路枝干分明，可以减少很多大管道的使用从何降低造价，对比方案一这点就很明显，较方案二要看南面支管逆坡对管路埋深增加的影响以及管径减小后的工程量比较。
经过右图方案的比较，本文认为小区室外雨水管道的优化敷设原则应该是尽量顺地势敷设，枝干分明。这样既有利于管道造价的控制，也有利于雨水顺畅排放，枝干分明的管路具备支管尽快汇流成大主干管的特点，而大管径的排水管道更不容易堵塞。
1.2雨水口的设置
考虑小区与市政道路的区别，小区的雨水收集口的设计距离宜在规范取值范围内选较小值，因为小区道路人行走较为频繁，路面积水对行人的影响是较为频繁的，设计在满足规范的情况下多设置雨水口能改善小区道路的使用。特别是下游低洼位置路段应多设置雨水口。日常生活中我们常常遇到积水问题最频发的位置往往是低洼位置。原因主要有两个，一是雨水从上游地面冲下的垃圾很容易汇集到低洼位置，大量的渣物很容易将低洼位置的雨水口堵住造成排水不畅，如果低洼位置的雨水篦子较少，被堵塞的概率更大。二是由于低洼位置上游的雨水篦子对雨水的收集往往难以达到理想的百分百，特别是暴雨初期水量较大情况下，上游雨水篦子未收集到的地表雨水会集中到低洼位置，低洼位置如果未考虑这点，设置的雨水篦子较少的话，容易形成短时内涝。
1.3沉砂井的位置
沉沙井是防止室外雨水排水系统淤堵的一个有效措施，小区的雨水排水设计一般很少设置沉沙井，因为小区排水管路属于城市排水管网末端支路，但笔者认为正因如此沉沙井有必要在小区排水中考虑设置，而且在雨水排水系统中的位置应该主要是雨水篦子位置。
雨水篦子应是一个最直接的沉砂井，在雨水管系的起始端，流速最小，水量最小，污泥最直接的进入口，由于流量和流速均为最小，所以相对而言最有利于砂石小颗粒的沉积。
但以雨水口作为沉沙井有一缺点是，数量过多，清理工作加大。但是相对水涝问题，笔者认为雨水口作为沉沙井在很多小区的排水设计中是有必要的。因为小区排水管网作为市政末端管路，其数量庞大，所有小区的污泥都进入市政管网后，对市政管网的影响是很容易想象的，小区雨水排水设计宜适当顾及这方面的影响。
1.4雨水排出口的选择
雨水排出口有很多种形式，主要分两类，一是明渠或河流，二是管道。排入市政的小区雨水管往往接的是管道。为保证小区雨水总出水管排水顺畅，避免接纳的水域水倒灌，在没有详细资料情况下，小区雨水总排出口与接入的市政管道宜采用跌水方式衔接，在覆土条件不允许的极限情况下才采用管顶平接。排入人工沟渠的必须考虑人工沟渠的最高设计水位，排入河流的应按高于城市规划的洪水位。
1.5绿地或可渗水的末端管路建议采用渗透式雨水系统
渗透式雨水系统有对浅层地下水雨季时补水、旱季时排水的作用。对小区绿化带可以保持植物根系的水平衡。还有重要的一点是，设有渗透式雨水系统的排水关系，可以在暴雨初期适当降低下游雨流量，一般暴雨初期，地表较干燥，渗透式雨水系统可以吸收部分初期雨水，延长初期地表雨水汇流的时间，一定程度上降低雨水管路下游流量负担。
2.室外雨水系统的计算
水力计算是优化室外雨水系统设计的一个重要关键，水力计算决定了雨水管道管径及坡度的正确选择。虽然很多情况下设计师可以估算出雨水管道的管径和坡度能满足要求，但是设计计算可以杜绝可能管路出现的弊端，而且在某些计算环节会对管路性能有一定的影响。
室外雨水排水系统主要分有流量计算，以及管道水力计算两个步骤。对于流量的计算，笔者认为小区的雨水流量参数宜尽量偏安全选择，因为雨量的低估，会使计算的管路偏小。
雨水管道水力计算主要涉及管径、坡度、粗糙系数的选择，然后根据雨量校核调整管道参数。其实计算优化的关键就是对不断计算调整的过程。控制管道最大排水能力，流速以及覆土深度。本文主要从以下几个环节对雨水管道水力计算提出个人看法。
2.1雨水满流设计
小区雨水排水多数是采用重力流排水形式，较少采用水泵加压排放形式，倒虹吸形式设计上也是尽量避免的。水泵加压排放投资大，运行安全较自流排放低，不节能。倒虹吸主要存在容易积淤问题，所以设计尽量避免采用。
采用重力流排水主要以利用地形为原则。平常我们设计雨水管均简单按满流来计算雨水管道的排水流速，但实际上雨水管参数的设计中，重力排水满流是非满流的一种临界状态，其实也可以理解为管顶水压为零的满管压力流。这样我们计算雨水管的时候，应该是通过流量按非满流状态去设计（即设计充满度控制在小于等于临界充满度82%进行水力计算，大于临界充满度82%的可以认为设计管道是有压流而非重力流，如此计算的重力自由流排水管路是有问题的），按满流去校核该雨水管道的最大排水能力，从而校核设计结果的安全性。
2.2流速的校核
流速的设计除了满足规范的取值范围之外，笔者认为还应注意管道上下游流速的关系。管顶平接的雨水管道下游管道流速宜大于上游流速，否则连接的检查井节点容易形成水，严重则导致检查井处水位急剧上升造成检查井溢流。解决的办法是增加采用跌水检查井连接，但是这样会增加管道埋深。
2.3管道局部水头损失
在地势较为平缓的小区，且室外雨水排放系统管路较长的情况下，建议考虑检查井局部水头损失问题，特别是管道90°转弯处的检查井。因为地面较为平缓的小区管道的坡度设计是较平缓的，很少有跌水的检查井，管道衔接基本都是按管顶平接，管道水力计算几乎按满足规范的极限去设计，这样雨水系统就较为考验的系统水力承受能力。在有跌水或水力条件足够的排水系统几乎可以忽略的局部水头损失，在坡度较为平缓的雨水系统则影响较大。
室外雨水排水系统的设计一般是按重力满流设计的。假设有一个雨水排水系统，所有管道均是管顶平接，系统是满足重力自由流设计，不考虑检查井水头损失，这样规范未提及的情况下，设计是合格的，因为设计一般是只对雨水管道水力计算，基本忽略检查井局部水头损失，因为其值叫小。但实际上检查井是存在局部水头损失的，虽然小，但对管路较长坡度较缓的雨水排水系统，局部水头的累积对整个排水系统是有一定影响的。建议管路较长坡度较缓的雨水排水系统应适当考虑检查井局部水头损失对系统的影响。
针对以上问题，笔者认为可以对主干道转弯度较大的检查井设置为带小幅度跌水的检查井来解决。
2.4坡度的设计
排水管道坡度的设计直接影响管道排水能力的参数之一，也是影响管道系统埋深的参数之一。坡度的选择主要是用以控制管道的流速，满足管道性能要求，并结合地面坡度设计，控制开挖工程量。
3.结束语
有人说，一个城市如何，不是看上面，而是看下面，即地下工程。现代小区设施的完善需要良好的室外排水系统做支撑，这也是人们对生活环境的改善需求。设计是最根本的美好蓝图，只有设计的理念不断的改善优化，我们才有更好的小区居住环境。[科]
【参考文献】
［1］《室外排水设计规范》GB50014-2011[S].
睡前童话范文4
关键词：污水网管，排水管道，系统优化
1.对污水管网系统实施优化的意义
污水管网就是由污水管道，污水检查井等组成的管网系统，其基本任务就是及时、安全、通畅地收集、输送污水到污水处理设施，避免环境受到污染，保障人民的健康和正常生活，促进工农业生产的顺利进行。
完善的污水管网系统是一个城市现代化的标志。我国多数城市污水管道没有形成完善的系统，有的利用街道，河道排水，有的污水随意排放，影响环境卫生。有的虽有管道，但排水能力低，极不适应日益发展的城市建设，对人民的生活、生产带来很大的影响。
近几年来。论文参考网。我国在城市基础建设方面投入了巨大的物力和财力，我国大多城市的污水管网系统也得以提升和改善，但是，与发达国家相比，仍有很大的差距。因此，大力进行污水管网建设，形成完善、通畅的污水管网系统，可大大提高一个城市的人居环境和城市文明，加快城市发展，缩小我国和发达国家的差距。
2.污水管网系统优化的方法
就管线平面布置已定情况下的污水管网各个参数的优化设计，主要有以下几种方法：
2.1线性规划法
线性规划法是优化技术中最常用的一种方法。它对于污水管网设计计算模型中的约束条件和目标函数的非线性，分别用它们的一级泰勒展开式代替，将之化为线性规划问题，用线性规划的解作为问题的近似解，反复迭代，使迭代点序列逼近非线性规划的最优解。它的缺点是把管径当作连续变量来处理，存在计算管径与市售规格管径相矛盾的问题。把非线性函树转为线性函数，前期准备工作量大，且难以保证结果的计算精度。
混合整数规划法，作为线性规划法发展形式，克服了线性规划的部分缺点，可以解出离散的标准管径，但由于整形变量过多，往往难以求解，从而应用受到限制。
2.2非线性规划法
非线性规划法是为了适应排水管道系统优化设计计算模型中目标函数和约束条件的非线性特征而提出来的。它可以优化选择排水管道的直径和埋深，以及中途泵站的位置。其假定管径是离散的，易于对目标函数和约束条件进行敏感性分析。但是该方法极大地限制了目标函数和约束条件的形式。论文参考网。
罚函数离散优化法将排水工程的特点与罚函数离散思想相联系，可以排除不合理的设计方案，以管系末端管底标高为全局控制因素，建立与目标函数的可行解对应关系，并通过同时进行整体控制与局部控制的水力计算方法，遍历目标函数的可行解及局部最优解，从而得到管系的全局最优设计方案。该方法由于对管道系统的各种可行解进行遍历，在解决大型管网问题时，必然存在运行时间长和内存占用量大的缺点。
2.3直接优化法
直接优化法是根据排水管道系统性能指标的变化，通过直接对各种方案或可调参数的选择、计算和比较，来得到最优解或满意解，它具有直接、直观和容易验证的优点。直接优化法主要包括电子表格法和两相优化法。电子表格法是利用“电子表格”统计数据和分析数据的功能进行管网优化的。它提供了一种启发式费用估算方法，利用这种方法，用户可寻找最小费用的设计。它并不涉及太复杂的算法，在动态规划中的许多简化假设显得不太必要。能够得出比动态规划法要好的结果，并能更加符合设计规范的要求。
一般在直接优化算法中，注重设计人员对管网计算的宏观控制和局部干预，所设计的最优方案将因人而异，所求结果一般是满意解而不一定是最优解。
3.污水管网系统优化的程序
在实际工作中常用数值方法来解决给水排水系统优化问题，一般需经过下列程序，其基本内容是：
3.1构成问题
大多数给排水工程的实际问题，包含着很多复杂的因素，往往是一个多变量、多目标、多层次的复杂系统。如何把一个实际的给排水系统，科学地简化为一个能反映其关键要素及其基本特征，又便于进行定量表达和模拟优化的替代系统，这是优化过程首要和关键的一步，它将在很大程度上影响优化结果的合理性。构成问题的过程，也可称为“系统的概念化”，简称“系统化”。
3.2确定目标
目标的确定是给排水工程系统化的重要内容，也是系统优化的评价依据。主要是探明该系统所涉及的各种目标和综合目标：识别各目标的重要性。并表达其中值得追求目标的属性指标：建立目标随基本变量(或所考虑的关键因素)变化的函数关系。
最常遇到的给排水优化问题，是在给定的技术与社会条件下，寻求系统经济性最佳时的设计、运行方案、总费用现值等。
3.3建立数学模型
在上述阶段工作的基础上，建立定量表达给排水系统的数学模型。优化设计的数学模型是设计问题抽象化了的数学形式的表现，它反映了设计问题中各主要因素间内在联系的一种数学关系。数学模型通常需引入设计变量、约束条件和目标函数三个基本要素。
（1）设计变量：通常一个设计方案可以用一组基本参数的数值来表示。选取哪些参数，因各设计问题而定。在设计时，有些参数可以根据工艺、运行和使用要求预先给定；而另一些则需要在设计过程中进行选择，这部分参数可看做变量，称为设计变量。这种变量是一种相互独立的基本参数。
当设计变量不是连续变化时称为离散设计变量。然而，由于按离散变量进行优化设计比较困难，因此，目前的工程优化设计中大多数还是按连续设计变量来处理。
（2）约束条件：在设计空间中，所有设计方案并不是工程实际都能接受的。因此，在优化设计中，必须根据实际设计要求，对设计变量的取值加以种种的限制。这种限制称为约束条件(或约束)。设计约束一般表达为设计变量的不等式约束函数和等式约束函数。
（3）目标函数：设计变量选定之后，设计所要达到的指标，如经济指标、效率指标等，可以表示成设计变量的函数，这个函数就称为目标函数，即
在工程优化设计中，被优化的目标函数有两种表述方式：目标函数的极小化和目标函数的极大化，即或
3.4优化模型的求解与检验
实际工作中求最优解(或满意解)可能有以下几种情况：
（1）评价目标只是一个定量指标(通常是费用)，且可变的方案很多又无法简单一一列举时，则要运用最优化方法求出其最优解。
（2）评价目标只是一个定量指标，而备选的方案不多，则可以较方便地逐一对备选方案进行模拟计算，并从中择优选定。
（3）评价目标不只一个，多种目标之间彼此又有矛盾，这时需要运用多目标最优化方法，通过各目标之间的权衡和协调加以优选。
最优化方法可根据数学模型中的函数性质，选用合适的数值计算优化法，并作出相应的程序设计，然后利用计算机的快速分析与计算，得出最优值。
优化数学模型的晟优解，只是对所有模型来说为最优。而对现实问题来说，则还可能是不完全合乎理想。优化的实际目的在于追求“满意解”而不是“最优解”。因此。论文参考网。采用试算法得到一连串的解，并通过灵敏度分析来确定影响求解的关键要素和参数，以找到一个较为合乎理想的满意解。
4.结束语
污水管网系统的优化是给排水工程优化的一个重要分支，近年来，国内科研人员在污水管网优化方面进行了大量的研究工作，得出了不少关于污水管网优化设计的方法。本文在此基础上，经过系统研究污水管网设计的理论和方法，以期在实践中达到减小污水管网的埋设深度，降低工程造价的目的。
【参考文献】
[1]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.2002,2.
[2]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.1994,4.
睡前童话范文5
关键词：无循环热水供应系统；系统优化设计；规划模型
中图分类号：TU831文献标识码：A文章编号：1009-2374（2009）09-0023-02
无循环热水供应系统管路简单，对于热水供应系统较小、用水量大且集中，如公共浴室、洗衣房等可采用此方式。长期以来对建筑热水管网的优化研究较少，但从提高建筑热水供应系统效益和节省建设资金和运行费的角度出发，有必要对其进行研究。
一、建筑无循环热水系统优化设计基础
（一）划分计算管段
计算管段是指管网中流量、流速、管径都一致的管段。在建筑管网中，将上下两层之间的管段为一计算管段。
（二）管段流量
建筑热水管网的管段流量应根据设计秒流量公式计算：
（1）
式中：qg为计算管段的设计秒流量，L/s；
Ng为计算管段担负的卫生器具当量总数；
a、k为根据建筑物用途而定的系数。
（三）确定备选管径组
由于厂家生产管径规格是有限的，若把管径看成连续变量的话，则存在管径调整问题。优化设计就是为每一计算管段选取合适的标准管径，使整个系统的管网投资最低。确定备管选径组，即通过流速限制，将管径选择限制在某一范围内。
热水管道的流速较小，一般为0.8m/s～1.5m/s；当管径小于25mm时，宜采用0.6m/s～0.8m/s。另外，热水管道的最小管径为20mm。
由于热水温度高，管道结垢腐蚀严重，造成管道实际内径缩小，因此在计算流速、水头损失时必须采用管道的计算内径。对任一计算管段，凡流速满足下式的标准管段，均为一该管段的备选管径：
式中：Q为管段流量，L/s；
V为管段的流速，m/s；
dJ为管段的计算内径，m；
Vmin、Vmax分别为热水管道规定流速的下限值和上限值，L/s。
（四）服务水压标高
本文中，节点水压标高定义为该点位置高程与水压之和；节点服务水压标高定义为该点的位置高程与卫生器具的流出水头之和。
二、无循环热水系统优化线性规划模型
以标准管径管长为优化变量，以管道投资最小为目标函数，可以建立无循环热水系统优化的线性规划模型。
（一）目标函数
对于无循环热水供应系统的目标函数可以表示为下式：
（3）
式中：
F为无循环热水系统管道投资费用，元/年；
X为配水管道中第i管段采用第j种标准管径的管长，m；
C为配水管道单价，元/m；
np为配水管段数目；
m（i）为第i管段的备选管径的个数；
XSJ为输水管道中第i管段采用第j种标准管径的管长，m；
CSJ为输水管道单价，元/m。
（二）约束条件
1．长度约束。对于任一管段所有备选管道的管长之和应等于管段长度。
（4）
式中Li为计算管段长度，m。
2．压力约束。系统最大配水时，从高位水箱或室外管网经水热加热器到达用水节点时的压力不得低于节点要求的流出水头。如果各节点流出水头相同，可取每根立管位置最高处的用水节点作为系统的控制点。
对于由高位水箱供水的系统，高位水箱的最低水位E0，应能满足各控制点k的水压要求。
（5）
对于由市政给水管网直接供水的系统，市政给水管网提供的资用压力HN应能满足控制点K的水压要求。
（6）
式中：为考虑局部水头损失的系数（1.2 ～1.3）；J为热水管单位长度沿程水头损失，mH2O/m；JSJ为冷水管单位长度沿程水头损失，mH2O/m；I（k）为从水加热器到节点K的计算管段个数；m（i）为第i管段的备选管径的个数； E0为高位水箱最低水位高程，m；Ek为控制点位置高程，m；hk为节点k的流出水头，mH2O；hJ为通过加热器的水头损失，mH2O；HN为市政给水管网的资用水头，mH2O；式中，热水温度为60℃，管道单位长度水头损失的计算公式如下：
当v≥0.44m/s时，
（7）
当v＜0.44m/s时，
（8）
输水管段的水头损失应采用冷水计算公式：
（9）
式中：Q为管段流量，m3/s；d为考虑结垢和腐蚀等因素后的管段计算内径，m；Ch为海曾-威廉系数，普通钢管、铸铁管取100。
3．非负约束。对所有管段，其长度应为非负，即：X≥0；XSJ≥0。
（三）实例应用
1．基本资料。某娱乐中心1层为洗衣房，2～3层为公共浴室，如图1所示，0点为高位水箱最低水位，各节点高程和服务水头见表1，各管段长度及卫生器具当量数见表2。容积式水加热器加热热水，可不计热水通过的水头损失，采用定时无循环供应系统。冷水由高位冷水箱提供，高位水箱最低水位0处的高程见表1。镀锌钢管标准管道的预算单价见表3。
2．计算分析。按照公式（1）计算各管段的设计秒流量，a=2.5，k=0；按照公式（2）确定各管段的备选管径，并利用公式（7）、（8）和（9）计算水力坡降，见表4；按计算公式（3）、（4）、（5）中的各项系数，采用单纯形法，利用Matlab程序语言中的linprog命令求解，结果略。
3．结果分析。
（1）经优化计算，该系统管网总投资为2685.4元，并对优化结果进行校核，结果水力约束条件满足；
（2）建筑管网管段长度较短，如果结果中出现某一管段对含有两种或两种以上的管径时，考虑到人工安装费与材料费，需要对其进行调整。如果10～11管段出现40mm管径的管长2.7，50mm管径2.1米的话，则该计算管段可选50mm；
（3）建立线性规划模型利用单纯形法来优化设计建筑管网能够获得全局最优解，但由于建筑管道段而多的特点，需要的做大量的前期准备工作，对于较大型的管网可考虑建立非线性管网用遗传算法求解。
三、结语
当前，关于建筑管网优化设计的研究很少，而诸如此类的研究多见于城市管网，原因可能是：与城市管网相比，建筑管网的管段短、管径小，整个管网的投资较少，优化后经济效益没有城市管网那样显著。但管段的长短和管径的大小并不影响优化方法的选用，所以本文借鉴了城市管网的己有研究成果，对建筑无循环热水管网进行一些探索性的研究。
参考文献
[1]范炳均．高层建筑热水系统的设计体会[J]．给水排水，2004，（1）．
[2]李维．对住宅热水供应系统设计中几个问题的探讨[J]．给水排水，2001，（3）．
睡前童话范文6
【关键词】:供水技术 管网 二次加压 二次污染
随着科技的不断发展，建筑物的高度不断增加，由市政管网直接供水到用户的一次供水方式已无法满足现代建筑供水压力的要求。从节约能源的角度出发，二次加压供水应尽量利用市政给水管网的水压。但我国城市供水条例规定：禁止在城市公共供水管道上装泵直接吸水。其主要原因是如果水泵对室外给水管网抽吸过度，容易引起管网水压局部下降，不仅损坏管网，还影响附近用户的用水。目前，二次加压供水方式通常设置调蓄清水池，先将市政供水管网的水存到蓄水池，再由变频调速水泵组供水到用户。但这种供水方式存在着严重的蓄水池水质二次污染问题，已不利于人们生活质量的提高。因此，本文就新提出的两种管网供水优化系统进行介绍比较。
1、直接式管网叠压供水技术
直接式管网叠压供水技术是对传统二次供水技术的革新,在市政管网压力允许的情况下,管网叠压供水设备可取消贮水池,直接从市政管网中取水增压。直接式管网叠压供水系统主要由水泵、稳压平衡器和变频数控柜组成,取消了贮水池和屋顶水箱。水泵直接从与自来水管网连接的稳压平衡器吸水加压,然后送至各用水点,其系统组成如图1 所示。
图1 直接式管网叠压供水系统
直接式管网叠压供水系统的工作原理分以下几种情况:在自来水管网的水压能满足用水要求的情况下,即管网压力大于或等于设定压力时,加压水泵停止工作,自来水可通过旁通管直接到达用水点；当自来水管网水压不能满足用水要求时,电接点压力表向变频数控柜发出信号,变频软起动水泵机组加压供水,直至实际供水压力等于设定压力时,变频数控柜控制水泵机组以恒定转速运；在用水高峰期间,用户管网压力下降,当降到低于设定压力时远传压力表发出信号给变频数控柜,使变频器频率升高,水泵机组转速增加,出水量和压力都随之上升,直至用户实际压力值等于设定压力值；在用水低谷期间, 用管网压力上升,当高于设定压力值时远传压力表发出信号给变频数控柜,变频器频率降低,水泵机组转速降低,使用户管网实际压力值等于设定压力值。
2、无负压管网增压稳流给水设备
无负压管网增压稳流给水设备主要由微机变频控制系统、负压检测及处理系统、水泵机组、稳流补偿器、真空抑制器、各种管件、阀门等组成。设备工作原理首先根据用户实际情况设定用水点工作压力。设备运行过程中实时检测实际供水压力，并与设定压力进行比较，调节变频器频率，使管网压力始终保持在设定数值上。负压检测装置实时检测稳流补偿器中的用水量变化情况，当检测到实际用水量小于管网的给水流量时，此时管网不产生负压，稳流补偿器进入储能状态；当检测到实际用水量大于管网的给水流量时，设备通过真空抑制器及稳流补偿器中的检测装置采集稳流补偿器内的真空度及水位信号，通过微机控制真空抑制器及稳流补偿器中的特殊装置动作，将稳流补偿器中原来储备的能量进行释放，以补偿此时能量的不足，达到整个系统内压力的自动平衡状态，抑制负压的产生，完成不间断的持续供水。全密闭结构及负压反馈抑制系统使设备可以直接与市政供水管网串接，充分利用市政管网原来的压力。多变量模糊控制与智能管理系统技术，在运行过程中，针对需要控制的对象具有的多样性、随机性、连续性及高度不稳定等特性达到多层次、多目标的综合效果来实现无负压的过程。
3、两种系统的综合分析
两种供水系统的适用范围可相互补充。当市政供水管网水量应充分，供水压力相对稳定时可采用无负压管网增压稳流给水设备。由于其直接与市政给水管网串联供水，没有了水池的蓄水功能，因此对市政供水管网提出了更高的要求。但在一些用水非常集中、瞬时用水量过大的地方，则应使用直接式管网叠压供水，以减少峰值流量对管网造成的影响，保证无负压设备的正常工作。这两种系统均是根据水泵工作的压力叠加原理，直接串联的供水方式充分利用了市政给水管网的水压，减小了二次加压水泵的工作能耗。当用水低峰期，室外市政给水管网的压力能满足供水要求时，水泵停止工作，通过设备直接由市政给水管网供水，节能效果明显。而且无需修建蓄水池或水箱，避免了自来水在池中滞留，造成杂质进入池水、微生物滋生、余氯减少等现象，彻底杜绝了水池、水箱内水资源及定期清洗水池等对水资源的浪费。同时还节约建筑面积、节省土建工程投资、简化加压系统设计。并且抽水设备直接与室外市政给水管网串接，实现了从水厂供水到用户的连续流过程。而且无负压管网增压稳流给水设备采用了全密闭的负压抑制系统，自来水不与空气直接接触，彻底杜绝了水质的二次污染。
但由于这两种系统提出的时间比较短，在一些方面仍有不足。现今很多生产厂家只在传统的变频供水设备的基础上，用储水罐加上一个自动进排气阀，声称无负压设备。使用这样的无负压设备，当市政给水管网供水不足时，设备会出现停机保护现象，人为增加了不正常的供水时间，而且机组频繁启动会造成管网压力波动过大等问题。其次，在无负压管网增压稳流给水设备运行时，水泵机组的工作扬程范围变大，对水泵机组的性能提出了更高的要求。而采用直接式管网叠压供水技术，如果将叠压供水设备设置在地下室，不仅可能影响周围用户的水压, 还可能导致回流污染或地下水侵入。但如果设置高程过高，则可能出现断水现象。同时，市政管网水压波动范围较大时其应配置特性曲线较陡，高效区扬程范围较大的水泵，这就要求有更多的资金投入。旁通管的止回阀应具有可靠的密闭性能，并应当设置倒流监测装置，在有可能较长时间停用的旁通管应采取一些有效的措施，避免水质恶化产生二次污染。