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1、工程师评定论文篇1浅析城市防涝和排水管网优化设计引言降水是再平凡不过的自然现象,但随着近年来全球变暖,降雨越来越频 繁,一些由于频繁降雨引起的内涝现象越来越多,可以说强降水给我们的城 市排水系统带来压力,甚至超过排水管网的承受能力,逐渐的,降水形成积 水,积水形成内涝,人们的正常生活受到影响。值得一提的是,内涝后水污 染会更严重,这是因为积水得不到处理导致更多的污水进入河道湖泊等地, 还有在降水过程中,大气内的污染物随雨水落到各处,这为我国的排水管网 系统带来更大的压力。一、内涝成因首先与城市地面性质或径流变化有关。城市化进程的不断深化,使我 们的城市更多高楼大厦拨地而起,路面铺的更平坦,土地
2、本身的渗水能力被 削弱,大自然的水循环系统也起不了作用。大面积地面硬化,使地面雨水的 径流系数增大,径流量很容易发生变化,这样地下排水管网成为唯一的主要 接受口,污水通过排水管网收集,可一旦雨量过大,超过管网负荷就会出现 内涝。其次与城市气候有关。当我们的城市发展到一定规模后,我们的活动 相对密集,城市地貌会因为改造发生变化,城市气候与生态都随之发生改变, 这里我们常说的热岛效应、雨岛效应、浑浊岛效应循环交替,城市开始频 发降雨,且很难停下来,灾害不断叠加放大,内涝极易形成。再次排水管网落后。城市在发展变换,排水管网的规划和建设却相对 落后,这里要提及新城区与旧城区的矛盾问题,往往老城区在排水
3、管网的规 划上相对传统,都是雨水与污水合流排放的,新城区会将二者分开,但在新 旧结合处管网却无法结合,因为老城区管网设施早已无法与新城区系统连 接,进而呈现了彼此独立的尴尬,待到强降雨时,老城区极易出现积水,内涝 也是常有的。最后排水管网内部存在问题。在城市内涝调查中我们发现,雨天城市 垃圾很有可能随着水流冲进排水管网,这时容易造成堵塞,还有一部分排水 管网因地势原因,管道坡度较小,在强降雨时,以至于水流在附近无法正常 流入,形成排水检查井处淤流,久而久之垃圾聚集,一旦冲入排水口也有可 能造成堵塞,非常不实用。从另一方面看,排水速度慢了,势必提升了内涝 的可能性。二、城市防涝与排水管网的关系城
4、市排水管网是市政基础设施,是保护我们平安生活的系统。排水设 施平时连接着泵站、沟渠等,是城市排水的重要组成,一旦出现问题,城市 极易内涝。另外,城市排水管网是个大工程,对于它的检验、规划、考察、 设计等不能出现一丝纰漏,因为它工程规模大、涉及到的投资较多,施工一 次的难度相对较强,而且需要很长的工期,是政府的大行动,因此规划设计 最好一次到位。对于排水管网优化设计是必要的。市政管网是市政建设的组成部分, 它的投资占整个排水系统的一大半,随着城市发展,排水管网的普及不断扩 大,问题也开始衍生,为了增强排水管网的负载能力,尽量减少城市的内涝 灾害,必须加强对排水管网的建设,对其进行优化设计。三、我
5、国排水管网设计中存在的问题1、理念落后目前我们对于排水管网处理内涝始终保持一个观念,就是最短路径与 最快速度,这就将城市排水防涝当成了简单的排放雨水的项目,不重视雨水 的下渗等自然循环系统的恢复,始终将压力放置在排水管网上,另一方面我 国的排水管网标准不高,对于污水处理能力有限,对内涝没有防治设计。2、设计落后目前我国城市排水管网设计还是以 19 世纪推理公式为基础,对于小面 积基础是可以处理的,而且还要水流平缓,当积水面积变大,水流湍急时,公 式推理会失真,洪峰值计算不准确,降水流量变化也不好掌握,这样的排水 管网对于防涝来说是远远不够的。3、设计标准低目前我国的排水系统标准为一年一遇或三年
6、一遇。该标准沿用了许多 年,没有及时随着城市的变化而变化,近年来我国城市化进程加速,市政道 路附近的地块被占用,这对雨水排放产生影响,水浸街的现象时有发生,当 雨季来临时,经常会出现内涝,甚至造成人员死亡的事件。4、雨水利用率低市政排水中,排水管网的压力最大,城市水循环系统使用率很弱,这与 我们设计的排水管网有一定关系,没有考虑到设计储存雨水的空间,也没有 为雨水流通设计通道,排水管网的压力增大了,水量超过管网过流能力后, 内涝也就出现了。5、细节设计不合理在管网系统设计过程中,许多人为因素显得很不合理,比如在调研没有完成的情况下,用错误的数据做设计参数,最终导致管径不合适,或者坡度 设计不合
7、理,再或者没有预留管线过街,不合理的设计为未来管网运行埋下 安全隐患,甚至在暴雨来临时,形成内涝。四、排水管网优化设计我们这里要优化设计的内容主要涉及到两项,一为排水管渠,一为污水 管网。在平面布置确定的基础上对其实施优化设计。目前国际上相对较好 的优化设计方法有:1、两相优化法此方法以流速约束条件为基础,选出流速最合理的设计,倘若流速提升 需要根据步长提升,在根据确定的流速确定流量进而进行最优充满度和管 径的选取,最后计算出最优坡度。2、遗传算法在我们进行市政排水管网优化设计时,采取任何方法都要遵从设计规 范,以最低的经济投入为基准。遗传算法是一种编码处理,即对涉及到的参 数都进行编码作业,
8、再针对目标函数做转换,最后进行生物进化过程的模仿, 不断接近目标函数。3、非线性规划法与线性规划法前者有利于适用目标函数及变量,有利于实现对管径及埋深的最优化 选择,从另一个角度看,它对目标函数与相关约束条件都有一定的限制,而 后者即线性规划法则恰恰相反,它能用一级泰勒公式代替线性规划,它的缺 点是将管径变成了变量,并且需要很长的准备期。4、动态规划法目前动态规划法在我国较为常用,它是将观望设计作为一个过程,进而 对过程进行合理的划分,再开始进行优化设计工作。动态规划法将节点埋 深作为变量,通过坡度进行全面搜索,该方法可以直接用标准管径,这是它 的优势,但由于它要求的状态点间埋深间隔比较小,致
9、使存储量和实践间隔 提升,基于它的迭代过程使其局限性提升。当管径成为变量时,存储及计算 速度方面形成优势,衍生管径法,这种方法使计算精度得到优化。5、坡度优化满管流或非满管流排水管网中,管段节点水位高程是一样的,这里可以 将之归纳为能量连续着的排水设计段,倘若将造价的最小值作为目标函数, 输水量用设计管网起始点水位差最大值即可,这时最大的约束就是设计规 范,可以构建坡度模型,通过对模型的分析求得最经济的坡度。五、结束语目前城市内涝已经成为重大安全隐患,我们应在防涝的工作上下大力 度,不断加强市政工程建设,优化排水管网设计,力争从根本上解决设计理 念落后、标准低、细节差等问题,通过两相优化法、遗
10、传算法、非线性规 划与线性规划法、动态规划法、坡度优化等开展对排水管网的优化设计, 力争使市政排水管网的作用得到更大的发挥,缓解排水压力,促进防涝。篇2试论市政道路施工的节能降耗1、首先从综合利用方面进行阐述1.1 在废水、污水排放方面,尤其是旧路改造工程中（大多数城市道路 建设均为旧路改造工程）可以利用旧道路周围原先就有的比较完备的污水 排放系统,在早期施工中,即新排水管线建设前,尽量保证原排水系统的完 备,以便利用原排水系统排除施工产生的废水、污水及施工过程中的降水。 从而可以降低临时排水设施费用,并且可以保护环境。1.2 由于旧道路的路面基层为地瓜石灰土,对于路基开挖挖出的地瓜 石可用于
11、局部翻浆处理或进行路基回填,既减少了建筑垃圾外运量,又节约 了购买回填的费用。1.3 有的道路地质状况沿线变化很大,如泰安市灵山大街东部地下为 黄土、地下水位高;西部地下为砂土,地下水位低,对于西部挖沟槽挖出的 沙土用于东部路基翻浆处理的换填材料。原材料的就地取材为工程节约了 很大费用。1.4 由于旧路原有比较完备的地上、地下构筑物,在构筑物拆除过程 中能重复利用的成品,尽量保证其完整性,以备本工程及以后工程中再利用 例如对旧的路缘石、沟盖板、检查井盖、雨水蓖子、管材等都可以进行回 收,部分路缘石、沟盖板进行现场重复利用,不仅减少了废物排放量更节省 了材料。2、从、能源利用方面进行说明2.1
12、新建排水采用先下游后上游的施工顺序,尽量采用自然排水,从而 避免了人工、机械排水的费用;严格按照先深后浅的基建程序施工,避免了 工序颠倒造成的费用增加;回填材料采用置换法,将一块砂地买下,取砂回 填沟槽,沟槽挖出的种植土再运回砂地中,不仅节省了买砂费用,更改良了 原砂地的种植条件。2.2 在材料方面的节约措施2.2.1 在材料采购、运输、储存、利用方面,要充分考虑采购费用、 材料单价、需求数量及仓库保管费用之间的关系,使材料总费用最低。假 如总需求量为S,材料单价为P,催货费用C,仓库保管费率为A,则最优采购 经济批量Q=(2SC/PA)l/2,知道了采购经济批量，就可用需求总量除经济批 量得
13、出采购次数,总工期除采购次数就可知道发货间隔。在材料的需用量 方面要计算精确,采购多了会造成材料浪费,采购少了又满足不了工程需要 尤其各施工段材料种类不同时,更要分段计算精确。2.2.2 材料的存放点,既要可能地减少二次倒运费又要不防碍施工工 序的展开,尤其是大型管材,最好采用随到随吊装就位的方法。因若先储存 在一处,用到时再运到按管位置,就会增加吊装次数,不仅增加吊装费用,也 易造成管材断裂、损坏、变形等浪费管材的后果。2.2.3在原材料的选择方面应因地制宜,尽量就地取材。在石材充足 的地方,构筑物尽量采用石砌体工程,可大大节约三大主材。采用新型复合 材料雨水篦代替传统铸铁材料雨水篦,节约了
14、钢材降低了工程造价。采用 摊铺机摊铺路面基层,提高了路面基层平整度,节约了路面面层材料。这些 措施有效地节约了材料。2.3 在机械利用方面2.3.1 合理配备机械设备,建设机械闲置。例如自卸车配合挖掘机挖 运土石方,既要防止自卸车配置过少,挖掘机闲置又要防止自卸车配置过多, 自卸车闲置。2.3.2 使用机械前,要勘察好现场,做好施工前的准备,在施工过程中 经常遇到机械到了施工现场因场地狭小无法使用不得不撤场的现象,增加 了机械来回运费;有时机械到位了,施工准备工作没做好,机械不得不闲置, 增加了闲置费用。2.3.3 使用机械前要做好机械的检修,以免运到现场工作不久就不能 正常工作,不仅耽误工期
15、也增加与其配置机械的闲置费用。2.3.4 合理选用施工机械,采用摊铺机摊铺路面基层,提高了路面基层 平整度,节约了路面面层材料。这些措施有效地节约了材料。2.3.5 机械化施工水平既可以加快施工进度,又可以减少劳动强度,更 可以提高工程质量。总之合理配置机械 ,不仅增加功效也有利于节约费用。2.4 在旧路综合改造过程中应注意旧地下管线的保护,应根据建设单 位提供的旧管线布置图,采用人工挖探坑的方法核实管位及埋深,在能采用 机械的地方才能采用机械开挖 ,经常遇到机械挖断电缆、自来水甚至光缆、 煤气的现象,造成资源浪费和安全隐患。3、在施工工艺、方法方面3.1 采用先进、科学、节能的施工工艺与方法
16、。例如在桥梁支架及模 板类型选择方面,既要结合现场使方案可行,又要进行多方案的成本性比较, 选择最经济适用的支架、模板布设方式,例如拱桥模板,是采用土牛还是采 用拱架,应从质量、进度、造价进行综合考虑。当桥梁采用支架时,应计算 支架强度、刚度及稳定性,既要保证支架安全,又要节约支架用量。不经计 算经常采用保守的支架安置方式,势必造成支架浪费。3.2 从事城市道路施工的人员一向认为平整度仅是衡量道路质量的指 标,殊不知它同样也是衡量节约路面结构材料节约的指标,若在平整度不合 格的路槽上进行路面基层的施工,由于城市道路施工工期紧,许多施工单位 往往在路槽整不平的情况下就进行结构层的摊铺,造成大量优质材料填补 路槽坑穴上,既浪费了材料,还降低了工程质量。所以为了节约路面基层材 料,路槽的平整度必须符合城镇道路工程施工与质量验收规范要求。为提 高平整度节
