摘要：本文在简介给水排水工程的基础上，通过分析给水管道系统和排水管道系统的布局与布置特点，提出了目前给排水管道系统所对面临部分问题，针对问题作出了基本的优化设计。
关键词：给水工程；排水工程；优化设计
中图分类号：S276 文献标识码： A
自从有了人类的生活和生产活动，人类活动就受控于水的自然循环和社会循环所产生的水量和水质。20世纪以来，由于人口增长和工农业生产的快速发展，加剧了这种影响，水已成为21世纪最有争议的城市问题。更值得关注的是，随着城市规模的不断扩大和人口的增加，水环境污染又成了一个重要问题，水环境保护作为生态文明的重要组成部分，在十八大报告中的地位到了前所未有的高度。[1]
一、建筑给排水工程简介
（一）国内建筑给排水工程的产生和发展
在我国古代，就有一些关于给排水工程的记载。例如，我国东周时期居民就在城区建造瓦井作为生活用水的重要来源，至汉、唐时期则建有砖井。我国很早就知晓用明矾净水，400年前发现建有过滤―沉淀―炭滤作用的净水设施。河南省淮阳的古城下，发掘出公元前2800年埋下的陶制排水管，比公元前2500年埃及发现的排水沟早300年。河北省易县出土了战国后期的圆形陶制排水管。陕西西安出土了秦代五角形陶制排水渠，在皇宫内出现了明渠和暗渠相结合的排水系统。唐代长安建造了较为完整的雨水排水系统。江苏扬州发现了唐代建造的多功能排水渠。而在明、清时代的北京城，排水管渠系统就比较发达了。
我国在新中国成立前，社会发展落后，经济发展缓慢，所以现代的城市给水排水工程
（二）给排水工程的产业体系
根据我国目前的情况，给水排水工业产业体系可以初步分为以下四个部分，涉及城市和工业许多领域。①给水排水工业运营业；②给水排水工业工程建设业；③给水排水工业设备制造业；④给水排水工业知识产业。
（三）给排水工程的特点
传统意义上，给水排水是土木工程的一个分支，水处理的工艺过程主要是通过土建
构筑物来实现的。现在进入社会主义市场经济以后，在激烈的市场竞争中，水工业开始
了设备化的进程，因为只有设备化，才能更快地实现产业化。水工业的另一个显著特点是管理的科学化。一方面，如何提高管理水平、如何保证水的产品质量、如何降低消耗、如何提高劳动生产率等等，成为水工业企业科学管理的关键问题。另一方面，现代管理科学的发展，计算机和自动控制技术的不断发展及应用领域的不断扩大，为水工业管理的科学化提供了硬件基础。
二、给水管道系统优化
（一）给水系统的布局
由于城市总体规划、水源状况、城市地形、供水范围及用户对水质、水压的要求不同，给水系统总体布局也有所不同，概括起来有以下几种：①统一供水系统；②分质供水系统；③分区供水系统；④区域供水系统。
（二）配水管网布置
配水管网的布置是在给水系统总体布局的基础上进行的。配水管网是给水管道系统中的重要部分。由水厂二级泵站送入配水管网的水，经干管、分配管再流入用户的接户管。配水管网基本布置形式可以根据城市大小的来配置，小城镇一般采用树状网，投资小，但供水安全性差；大、中型城市均采用环状网，供水安全性要比树状网高一些、一般大城市的中心地带才采用综合型管网。
（三）输水管渠布置
当水源、水厂和城市用水区相距较近时，输水管定线、布置比较简单。但当水源到水厂相距很远时，输水管渠设计比较复杂将另行讨论。这里仅讨论一般距离不长的输水管渠布置要求。安全可靠、经济合理、少占农田、不占良田；按道路定线、运材方便；线路短、起伏小、土方少；尽量避免穿越河谷、山脊、铁路、沼泽地、建筑物等。
（四）给水管道系统优化设计
三、排水管道系统优化
（一）排水系统体制现状
近年来，污染的矛盾趋势指向了非点源污染，同时也加大了水污染控制的力度，城市径流污染引愈演愈烈。1998年北京开始对城市的雨水径流污染加以控制并开始利用雨水资源。可见，非点源污染（主要指雨水径流污染）在我国已逐渐引起了重视，在降雨径流水质特性、雨水处理技术、径流污染防治等方面也有了不少成果，但从排水体制整个系统来探讨研究非点源污染控制还有欠缺。
（二）排水系统的布置形式
排水管道系统大多采取树状网形式。管道系统布置尽可能在管线短、管道埋设深度浅的情况下，最大区域化自流排除污水或雨水。地质条件是影响管道布置的重要因素，一般主干管最好布置在坚实的土壤中，尽量避免基质不良的土壤地带。同时，障碍物或地下建筑对管道系统布置也有影响。例如，管道应尽量避免与河流、山谷以及各种地下构筑物交叉。
（三）排水管道系统优化设计
排水管道系统优化设计包括两方面内容：管道系统布置的优化；管道设计参数的优
化。优化设计的主要目的是在保证排水管道系统正常运行的条件下，使总费用达到最低。排水管道系统的优化是一个相当复杂的问题。管道系统布置的优化，涉及管道定线、中途泵站设置数目与位置、与障碍物交叉所采用的工程措施及出水口位置和形式等等问题。管道设计参数的优化，涉及管渠埋设深度、管渠长度、管渠坡度，以及管渠材料等问题。
排水管道系统的费用包括：管道费、施工费、提升泵站建造费和运行电费等，而这些费用均与材质、管长、管径（或道断面尺寸）、埋深、提升泵的扬程等有关。目前，最有效的优化方案是确定管道参数，再修改、调整布置。由于优化排水管道系统主要目标就是降低费用标准，因此可以根据有关数据建立优化设计数学模型。由于排水系统很复杂，排水管道系统的优化设计还需继续研究。
结论：本文在分析了给排水工业在国内的发展状况后，简单地介绍了给水管道系统和排水管道系统的布局和布置。在此基础上，提出了目前给排水管道系统所对面临部分问题，针对问题作出了基本的优化设计。
