城市综合管沟设计的相关问题研究

摘要

城市中的给水、排水、电力、电信、燃气等地下市政管线工程,俗称生命线工程,它是一个城市的毛细血管,是信息、能源和物质的载体,并将它们输送到千家万户,同时也是生产和生活高效率,高质量运转的保证[1]。越来越多的管线敷设加剧了城市地下空间的紧张,纵横交错的地下管线,给城市改建、城市扩建以及城市地下轨道交通的发展带来了极大的不便,传统的市政管线敷设方式已经不能满足城市发展的要求。综合管沟是一种现代化、集约化的基础设施,迄今为止,综合管沟已经有一百七十多年的历史了,但在我国仍属于新兴事物。欧美发达国家城市发展建设的经验表明,建设综合管沟是解决城市地下管线难题的有效途径,也是市政管线敷设发展的趋势。综合管沟建设设计关系到市政管线的安全性,可靠性和使用寿命等,以往的综合管沟设计主要依靠设计者的经验进行设计,地区差别大,设计成果缺乏科学的理论分析和计算。
　　本文在调查了大量国内外综合管沟建设现状和布置方案的基础上,通过分析综合管沟的特点和建设影响因素,提出了综合管沟的管线收容原则,根据每种市政管线的特点,深入分析了收容管线之间的相容性问题,并提出解决方案。针对综合管沟内管线如何布置的核心问题,本文根据实际情况,对综合管沟截面作了了简化,建立了相应的数学模型,并利用遗传算法的数学思想,对模型求解。
　　最后结合实例对数学模型和算法进行仿真分析。为了验证算法的正确性,本文使用了MATLAB软件对数据进行仿真分析。
　　(1)本文首先对综合管沟的建设因素进行了研究分析,主要从管沟的建设符合城市发展规划的角度进行阐述,包括与地上建构筑物的关系、地下管线的关系、城市轨道交通及时间的规划。
　　(2)本文对各类管线的特性进行分析,然后对其纳入综合管沟的可行性进行了研究。提出了给水管、电力电缆、通信电缆、热力管线以及燃气管构成纳入综合管沟的基本管线,建议重力流雨水管线和污水管不纳入综合管沟等观点,并对可纳入综合管沟的各类管线相容性进行了研究分析。
　　(3)本文根据国内已建的综合管沟的截面形状大部分采用矩形截面的情况,假设所建管沟截面为矩形,考虑到管沟所收容的5种管线内介质的物理化学性质及压力压强等因素,制定了每种管线的影响范围,并建立了数学模型,包括目标函数和约束条件。
　　(4)最后采用遗传算法解决多目标的数学思想,以Matlab软件为计算平台,结合综合管沟内附属设施,得出合理科学的布置方案,并用实例进行分析验证。

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第一章 绪论

1.1研究背景及建设时机

1.2研究的意义

1.3国内外综合管沟研究现状及存在的问题

1.4主要研究内容及框架

第二章 综合管沟建设的影响因素

2.1概述

2.2综合管沟建设的影响因素

2.3本章小结

第三章 综合管沟沟内管线相容性分析：

3.1 综合管沟收容原则

3.2管线纳入综合管沟分析研究

3.3纳入综合管沟管线相容性分析

3.4本章小结

第四章 综合管沟内管线的布置

4.1综合管沟截面形式

4.2综合管沟内管线布置原则：

4.3综合管沟内管线的布置

4.4综合管沟的附属设施

4.5本章小结

第五章 应用实例

5.1MATLAB简介

5.2算法的实现

5.3 算例及结果

5.4本章小结

第六章 总结与展望

6.1本文总结

6.2 进一步研究展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

附MATLAB程序：