引言

快速城市化的巨浪催发了市政工程给排水管网需求的陡增，也带来了前所未有复杂的状况，给排水管网是城市水循环系统的重要构成部分，其优化配置直接影响着居民生活的方便，还对城市环境是否健康、是否生态存在较大关系，技术的发展及人们对于生活品质的要求日益上升，优化给排水管网配置已然成为城市规划与建造过程中的重点话题，本文试图凭借基本缘由，去细致探讨此时给排水管网的实际情形，以及面对怎样的难题，从而寻找可行的优化方法，期待给予城市给排水管网经营升级以科学根据和操作指引。

1市政工程给排水管网优化配置的基本原则探析

1.1合理性原则

要想保证给排水管网系统设计做到科学合理，首要原则一定要体现在管网规划的前期调研和数据分析当中，这是从城市发展规划，人口密度分布，地形地貌特点这些多方面因素进一步延伸而来的，合理性就是要求水力计算正确无误，管径选取恰当合理，管网拓扑结构科学有序，还要满足管网布局符合流体力学的基本原理，让水流顺畅，压力均衡，而且还要预留出一定的发展空间，以便适应城市未来的发展需求，合理性原理还要求统筹兼顾给水系统和排水系统的协调性，避免出现空间上的冲突和功能上的干扰。

1.2可行性原则

管网优化方案的可行性原则是指该方案在现实建设中是可行的，这个可行性包括了技术可行性、施工可行性和运维可行性，其中技术可行性是指该设计所用到的技术要成熟可靠，能够更好地适应当地特殊的地质条件和气候条件，施工可行性是指施工难度，尽可能在施工过程中不对现有的城市功能和居民生活造成过多影响，运维可行性是指管网建成后是否方便运维，故障率是否低，可行性原理还要求考虑各种可能的风险，例如地质灾害、极端天气等对管网系统的影响，制定相应的防范措施。

1.3经济性原则

经济性原则的主要思想是在保证系统功能和质量的前提下，使整个生命周期的成本达到最低，这个原因包括了对初期建设投资、运行维护成本以及将来可能的改扩建成本等多方面的考虑，这涉及管网线路的设计要尽量最短化、选择性价比最高的管材、施工方案的经济性分析等等，一定要警惕那种过度设计造成的资源浪费，单纯为了节省成本也许会带来系统性能的不足，经济性分析应该采用动态评价的方法，充分考虑资金的时间价值和系统的长期效益，不能只看短期投入。

1.4环境保护原则

环境保护是现代化给排水管网设计必不可少的考量，因为管网系统在建设以及运行的过程中都会对生态环境造成一定的影响，所以要尽可能的减小这种负面影响，于是采取一系列的措施来尽量减少施工过程中对土地资源以及生态系统的破坏，首先减少土方开挖和植被破坏，保护土地资源，其次选择环保型管材以及施工工艺，以减少对环境的污染，保证污水收集系统的封闭性，避免渗漏污染地下水，保护地下水资源，合理设计雨水排放系统，减少城市内涝，保护生态环境，考虑中水回用等资源循环利用措施，实现资源的可持续利用，保护生态环境的原则还包括管网设计要符合当地生态保护规划和环境容量的限制，实现城市发展与生态保护的和谐共生。

2市政工程给排水管网现状分析

2.1管网布局现状

我国城市给排水管网布局发展不均衡，老城区管网大多呈放射状或枝状分布，管径小，线路迂回，无法满足现代城市用水需求，新城区管网布局较为科学，但与老城区管网衔接不畅，这种布局造成管网覆盖范围有明显区域差异，中心城区覆盖率高，城乡接合部严重不足，给水管网与排水管网空间布局缺乏统筹，经常出现管线交叉冲突现象，城市扩张，原有管网布局已不能适应新的城市空间结构，亟待系统优化调整。

2.2管网设施现状

给排水管网设施老化严重、材质混杂，老城区里大量超过设计寿命的铸铁管、混凝土管还在使用，造成漏损率高、维修难，新铺设的管网用PE、PVC等新型管材，但质量好坏不一，管网附属设施像阀门、检查井存在规格不统一、维护不及时的现象，在排水管网中，雨污分流没做到彻底，合流制管道仍占相当比例，这极大影响了污水处理效率，管网监测设备配备不够、信息化水平低，无法做到精准管控，这类问题直接影响到管网系统的运行效率和服务质量。

2.3管网运行现状

根据给水管网普遍存在的压力不均、漏损严重的问题，部分地区的供水压力不足，全国平均漏损率仍然偏高，这种情况会导致居民的生活质量下降，还会造成大量的水资源被浪费掉，排水管网在暴雨期间出现内涝的现象比较频繁，污水冒溢的情况时有发生，这会加重环境污染的程度，管网的运行维护工作大多依靠人工巡检，效率低而且很难及时发现问题，而运行数据的采集与分析能力比较弱，没有形成科学的调度决策支持系统，所以这些问题很难得到解决，应急抢修机制不健全，故障的响应和处理速度需要提升，如果这些问题得不到解决，将会对居民的生活质量造成影响，还会造成更多的水资源被浪费掉，环境污染也会变得更严重。

3市政工程给排水管网优化配置的挑战

3.1技术挑战

给排水管网优化碰到很多方面的技术难点，这样的难题直接造成在规划设计技术、材料技术、施工技术、运维技术、智能化监测与控制技术等方面存在挑战，在规划设计上，缺少精确的水量预估模型和有效的水力计算手段，我们不能很好地模仿复杂的市区环境中的管网运作状况，这就致使管网规划既不够有效又不很精确，接下来就是材料技术，我们必须找到更耐久更环保的管材以及更为有效的衔接与防腐技术，从而改善管网的使用耐久度和环保性，在施工技术里，非挖掘施工技术尚未得到广泛的应用，传统的挖掘方法对市区交通和环境影响很大。增加了施工的难度和成本，在运维技术方面，管网检测和修复技术较为落后，对小管径管道内部检测没有有效的办法，这就导致管网的安全性、可靠性受到影响，智能化监测和控制技术的应用也才刚刚起步，无法做到管网运行的精细化管理，这又影响了管网运行的效率和安全性，要想解决这些问题，我们就得从技术角度出发，对管网进行全面优化。

3.2经济挑战

资金不足是管网优化难实现的主要经济原因，老旧管网全部更新需要大量资金投入，很多城市财政状况很难支撑这样巨大的开销，管网优化工作碰到重大经济难题，管网创建时投入高，回报期长，这就削减了社会资本参与的积极性，水价形成机制不完善，供水成本难以如实体现，管网经营企业缺少资金储备，不能进行系统升级，资金分配上重视创建轻视维护，造成日常维护经费短缺，促使管网老化速度加快，扩大融资途径，改进资金利用效能，建立起持续的投入机制，这是解决经济层面问题的关键。

3.3管理挑战

管理体制机制问题是管网优化的一大阻碍，多头管理，条块分割的现象很常见，给水，排水，雨水管理分属不同的部门，缺少协调，规划建设与运营维护脱离，全生命周期管理的理念没有形成，管网的基础资料不完整，不精确，给科学决策造成麻烦，人才队伍建设滞后，专业技术力量短缺，缺少既懂工程技术又懂信息化的复合型人才，公众参跟机制不健全，用户对管网保护的意识淡薄，违规接管，破坏管网的现象屡禁不止，这些管理问题极大限制了管网系统效能的发挥。

4市政工程给排水管网优化配置的策略

4.1管网布局优化策略

要想和城市的空间结构达成协调，我们就必须在城市的整体规划之下改良管网的布局，营造出一个同它相匹配的管网体系，这样做可以提升系统的可靠性，我们要按照分级布置的原则来创建，形成主干管，次干管和支管三级网络，而且要形成环状加枝状这样的拓扑结构，在给水管网这块，我们要着重改良压力分区，设立增压泵站以及调蓄设施，从而做到均衡供水，在排水管网这块，我们要全面推动雨污分流，创建起独立的雨水排放系统和污水排放系统，当我们在新城区建造的时候，就要做到管网先行，一定要同别的基础设施一同规划，一同建造，对于老城区的改造，我们要采用渐进式更新的办法，结合道路改造慢慢改善管网布局，还要留下一定的发展余地，为城市扩大和管网升级留下条件。

4.2管网设施优化策略

城市基础设施建设时，管网设施的改良非常重要，因为改良可以全面提高管网系统整体性能，仍旧可尽力延长管网寿命，保障城市供排水系统稳定运行并提供优质服务，管材选取上，优先采用耐腐蚀、环保性能好的材料，PE（聚乙烯）管、球墨铸铁管等，这类材料能削减对环境的损害，缩减后期维护费用，排水管道，要按照埋设深度与承受荷载情况来选管，钢筋混凝土管、HDPE（高密度聚乙烯）管等，从而保证排水系统稳定持久。

城市里有很多老旧管网，那些用满30年或者严重漏损的管段，我们急切地要加大改造力度，先对这些管段实施更新，这样做可以减轻管道老化造成的供水压力不足，水质污染排水不畅等状况，从而提高整个管网系统的运行水平和服务品质。

管网附属设施的完善是十分关键的，把阀门，消火栓，检查井等设施设置得合理，增强了管网的可控性并提升了应急处理能力，而且给日常维护和管理带来方便，大力提倡采用智能水表和流量计，这些智能设备给予更为准确的数据监测与管理，为城市供排水系统实行精细化管理形成根基。

4.3管网运行优化策略

管网运行优化的根本目的在于大幅提升整个系统的运行效率与可靠性，要想达到这一目的，就要创建起一套完备的监测系统，这个系统能够即时，准确地搜集管网内部的关键数据，诸如压力，流量，水质等诸多参数，这些即时数据给之后的科学调度以及决策给予了强有力的支撑和依照，研发出管网运行模拟平台，此平台可以依靠所搜集的数据和预先设定好的模型，预估在不同的工况条件下系统将会怎样表现，从而给制订并改良运行方案给予科学的指引。

分区计量管理实施以后，管网的运行效率明显提升，分区计量管理我们能够快速找到并修理管网的漏损点，水资源的浪费现象被有效减少，智能调度中心的创建加上先进的自动化和智能化技术的应用，对泵站、阀门等关键设施执行远程控制和优化运行，系统的整体运行效能被提高。

要想保证管道系统长久稳定地运行，就要加大预防性保养的力度，定时对管道做全面的检测与清洗，这样就能尽早发现并排除隐藏的安全隐患，有效地增长管网的使用寿命，应对也许会出现的突发情况，完善应急响应机制非常必要，要准备高效的快速抢修设备，组建专门的抢修队伍，当事故来临的时候，就能立即做出反应，并且有效地加以处理。

信息化建设在推动运行管理方面有着重要作用，创建管网资产管理系统，把管网规划，建设，运行，维护等各个部分全部归入数字化管理范围，做到全生命时段的数字化管理，从而明显改善管网运行的整体水准和效率。

4.4智能化与信息化融合策略

在数字化时代的大背景下，智能化和信息化的结合是给排水管网优化配置的必然趋势，利用先进的信息技术以及智能控制系统，可以对给排水管网的运行实施即时监测，精确预测，并智能调度，以此来大幅度提升整个系统的运行效率和可靠性。

第一，信息化建设是基础，要建立完备的管网地理信息系统（GIS），把管网布局，设施信息，运行数据等全部数字化，从而创建起直观，精确的管网“数字双胞胎”，依靠GIS平台，就能做到对管网状态的随时查看，历史数据的回顾以及趋势的预估，给科学决策给予依照。

再者推动智能化技术的应用十分重要，可以使用智能传感器，远程监测终端之类的设施，随时观察管网里的压力状况，流量情况，水质指标这些重要数值，而且要利用大数据解析，人工智能技术这些先进手段，塑造管网运行预估模型，从而达成管网状态准确推测与智能警报，基于这个状况，就可以研制智能调度体系，按照即时情况，推测出的结果来，自动安排泵站运作状况，改良阀门开启办法，做到管网运作智能化管理。

还要重视信息化和智能化技术的融合使用，通过创建智慧水务平台，把GIS，智能监测，智能调度等诸多系统融合起来，达成一体化，智能化的管理体系，此平台应当具备数据汇集，分析决策，远程指挥等多种功能，做到对管网运行的全方位监控和高效经营。

结语

市政工程给排水管网属于城市基础设施的关键部分，它能否得到有效的优化配置，既关系到城市能否正常运转，又影响着居民的生活品质与城市的长久发展，本文通过对市政工程给排水管网优化配置的基本准则，当前情况，碰到的难题以及改进策略展开系统探究，希望给城市给排水管网的管理及升级给予一份全面又科学的指引方案。

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