摘要：隨著城市的發(fā)展城市排水管網系統(tǒng)逐漸形成，無論新老城區(qū)的建立與修復，排水系統(tǒng)也在迅速的建立，排水管網的普及率在逐年提高。由于其規(guī)劃的不合理性，造成了諸多問題的存在，制約了城市排水設施的發(fā)展。所以說對于市政排水管網的規(guī)劃與優(yōu)化設計的分析有著非常重要的現實意義。
　　隨著城市化的迅猛發(fā)展，城市基礎建設也在不斷的發(fā)展起來，由于市民生活的需要，給水排水管網也隨之被迅速的延伸開來。目前，如何科學的設計給水排水管網的問題在許多建設中都被涉及到，如：城市道路的修建、舊城區(qū)的改建以及新城區(qū)的建設等。因而，在進行給水排水的規(guī)劃時，我們需用發(fā)展的眼光去看待，同時在選擇給水排水體系時需根據城市的實際情況出發(fā)，堅持污水廠與給水排水管網同時設計、施工和投產。此外，還需做好小區(qū)污水的處理、給水排水管網的維護與管理。
　　一、合理選擇排水系統(tǒng)的體制
　　排水系統(tǒng)的體制一般分為合流制和分流制，混合制也是城市中常有的系統(tǒng)，是具有合流制的城市需要擴建排水系統(tǒng)時出現的。在一些大城市中，因各區(qū)域的自然條件以及修建情況相差較大，因此要因地制宜的在各區(qū)域采用不同的排水體制。排水系統(tǒng)的選擇不僅從根本上影響排水系統(tǒng)的設計、施工和維護管理，而且影響排水系統(tǒng)工程的總投資和維護管理費。環(huán)境保護和保證城市可持續(xù)發(fā)展則是選擇排水體制時所要考慮的主要問題。
　?。?）從環(huán)境保護方面來看，如果采用全處理式合流制，效果較好，但這要求主干管尺寸很大，污水廠容量也增加很多，建設費用也相應地增高。另外一種是采用截流式合流制，雨天有部分混合污水通過溢流井直接排入水體，對環(huán)境影響較大。目前國際上對這一部分污水的水質、水量控制和處理途徑的研究十分活躍。（2）從控制和防止水體的污染來看，采用分流制可以將城市污水全部送至污水廠進行處理，但初降雨水徑流未加處理直接排入水體，這是它的缺點。分流制雖然具有這一缺點，但它比較靈活，比較容易適應社會發(fā)展的需要，一般又能符合城市衛(wèi)生的要求。所以新建的排水系統(tǒng)一般應采用分流制，它是城市排水系統(tǒng)體制發(fā)展的方向。（3）從造價方面來看，合流制排水管道的造價比完全分流制一般要低20％一40％：可是，合流制的污水廠卻比分流制的造價要高。還有一種不完全分流制，其初期只建污水排水系統(tǒng)。投資均比采用全處理合流制和完全分流制要小，因而可節(jié)省初期投資費用，又可縮短施工期，發(fā)揮工程效益也快。（4）從維護管理方面來看，晴天時污水在合流制管道中只是部分流，雨天時可達滿管流，因而晴天時合流制管內流速較低，易于產生沉淀。晴天和雨天流入污水廠的水量變化很大，增加了合流制排水系統(tǒng)污水廠運行管理中的復雜性。而分流制系統(tǒng)可以保持管內的流速，不致發(fā)生沉淀。同時，流入污水廠的水量和水質比合流制變化小得多，污水的運行易于控制。
　　二、排水管網的規(guī)劃與布置形式
　　城市排水管網的主要是指是收集和輸送雨、污水的一整套工程設施和構筑物。排水管網的規(guī)劃是在區(qū)域規(guī)劃以及城市和工業(yè)企業(yè)的總體規(guī)劃基礎上進行的，排水管網規(guī)劃與設計的有關基礎資料，應以區(qū)域規(guī)劃以及城市和工業(yè)企業(yè)的規(guī)劃與設計方案為依據。排水管網的設計規(guī)模、設計期限，應根據區(qū)域規(guī)劃以及城市和工業(yè)企業(yè)規(guī)劃方案的設計規(guī)模和設計期限而定。 排水管網的布置應根據地形、道路建設情況、土質、原有和規(guī)劃的地下設施，施工條件以及城市污水處理廠的位置等因素進行綜合考慮確定。其布置形式可分為平面布置和高程布置。
　　1．平面布置形式
　　平面布置形式又可分為：正交式排水系統(tǒng)、分區(qū)式排水系統(tǒng)、分散式排水系統(tǒng)和小區(qū)排水系統(tǒng)、平行式排水系統(tǒng)。在地勢向水體適當傾斜的地區(qū)，干管以最短距離沿與水體垂直相交的方向布置，這種布置也稱正交布置。正交布置的干管長度短、管徑小，因此較為經濟。在現代城市中，這種布置形式僅用于排除雨水。在地勢高低相差很大的地區(qū)，當雨、污水不能靠重力流流至污水廠或出水口時，可采用分區(qū)布置形式。可分別在高地區(qū)和低地區(qū)鋪設獨立的管道系統(tǒng)。高地區(qū)的雨、污水靠重力流直接流入污水廠或出水口，而低地區(qū)的污水用水泵抽送至高地區(qū)干管或污水廠，低區(qū)雨水用泵站排入水體。這種布置只能用于個別階梯地形或起伏很大的地區(qū)，它的優(yōu)點是能充分利用地形排水，節(jié)省能源。
　　城市周圍有河流，或城市中央部分地勢高、地勢向周圍傾斜的地區(qū)，各排水流域的干管常采用輻射狀分散布置、各排水流域具有獨立的排水系統(tǒng)。這種布置具有干管長度短、管徑小、管道埋深較淺、便于雨水排放等優(yōu)點，但污水廠和泵站的數量將增多。小區(qū)內排水管網的平面布置形式主要與建筑物的分布和道路規(guī)劃情況有關。應注意把管道敷設在較低的一邊，在地勢較平時可在小區(qū)四周或內部多設管道以便能方便接管。另外管道在相接時最好能銳角接入，以保證良好的水流條件。在地勢向河流方向有較大傾斜的地區(qū)，為了避免因干管坡度及管內流速過大，使管道受到嚴重沖刷，可使干管與等高線及河道基本上平行、主干管與等高線及河道成一定斜角敷設，這種布置也稱平行式布置。其優(yōu)點是減少跌水井數量，降低工程總造價。
　　一個城市的地形是非常復雜的，加之城市豎向規(guī)劃的限制，在平面布置時很難只用上述某一種形式進行布置，而必須根據實際條件靈活掌握。
　　2．高程布置形式
　　排水管網的高程布置應根據城市的豎向規(guī)劃，保證排水區(qū)域內各點的雨水、污水都能夠排出，并應留出余地以便有利于以后發(fā)展。在確定具體方案時，應保證最小覆土厚度，減少管道的埋深，降低工程造價，并綜合考慮環(huán)境衛(wèi)生、地質、電源和施工條件等因素。
　　三、管線平面的優(yōu)化設計
　　對于排水管道的優(yōu)化設計而言，其主要內容一般為：在某一管段設計中，當設計流量確定后，在滿足設計規(guī)范要求的管徑和坡度的各種組合下，所取得的管材費用和數設費用的平衡。然而在整個市政給水排水管網中，其優(yōu)化設計的措施必須做到多層次、多角度的優(yōu)化。
　　工程量小、流水暢通、能量節(jié)省是給水排水管網的布置原則。正確的定線決定著設計管網的合理性，定線的基本原則是：在設計干管支管時應盡量做到直線布局;同時，定線應盡量借助地理優(yōu)勢使污水在重力的作用下流入污水廠;在設計管道時應盡量減小其埋深，并在管道的中途減少提升泵站的設置。在以往的研究中，通常假定管徑的每一段都相同，依據挖方的費用來對初始布置的方案進行選擇，然后依據算法對其進行不斷的調整;之后又引出了排水線的概念，在排水區(qū)域內與最終出水口節(jié)點相距同樣可行管數的節(jié)點處用一根排水線連接起來，使問題變?yōu)樽疃搪穯栴}，并用動態(tài)規(guī)劃法對其進行求解，然而此法限制了尋優(yōu)的范圍，使得在設計過程中人們很容易排除最優(yōu)方案。而后，人們?yōu)榱朔奖悖殉鞘信潘到y(tǒng)抽象為由點和線組成的決策圖，在圖中可以尋找到合理的方法。后來在1986年間又開始利用三種權值來解決問題，這三種權值分別是各管段的管長、各管段地面坡度的倒數以及在滿足各管段最小覆土的條件下按最小坡度設計時的挖方量，對這三種權值分別進行管徑、埋深和提升泵站的優(yōu)化設計，運用最短路生成樹算法求管線平面布置方案，最后取投資費用最小的平面布置方案作為最優(yōu)設計方案。
　　結束語
　　市政排水管道因承擔著整個城市的雨污水收集和排放功能，是人們生產和高質量生活必不可少的城市基礎設施。合理、完善、暢通的排水系統(tǒng)是服務區(qū)內其他工程設施得以正常使用的重要前提，它好比人體的排泄系統(tǒng)，一旦發(fā)生淤積或堵塞，將對城市環(huán)境造成嚴重的污染和破壞，嚴重影響城市的市容市貌，給市民的生活和出行帶來極大的不便，因此這就要求我們工作人員要科學、合理的規(guī)劃設計排水管網。