市政优化及技术经济分析2—萧杰文

广东工业大学研究生课程考试试卷封面学院：土木与交通工程学院题号分数123456合计平时成绩总评成绩开课单位：土木与交通工程学院专业：建筑与土木工程姓名：肖杰文学号：2111409083考试科目:市政工程优化及技术经济分析学生类别：硕士（博士、工程硕士、高师硕士、进修生）考试时间:第19周星期一(2015年7月6日)开课学期：2015年春季任课教师：王志红王和平说明：1.以上左栏学生填写,右栏老师填写;2.学位课考试的答题均写在答题纸上,考查课若无课堂考试可不用答题纸，但仍应填写此页封面;3.平时成绩根据任课教师所写的课程教学大纲规定评定；4.任课教师评完分后从网上录入成绩，再打印成绩单一式两份连同试卷、答题纸交教务员保管（保管四年）。知识总结，学习领悟——《市政工程优化及技术经济分析》感想肖杰文建筑与土木工程2111409083摘要：本文是一篇上课感悟，一方面对所学知识加以总结，另一方面还会对本课程提出个人的看法。文章首先对市政工程进行综述，进而引出市政工程的重要意义。接下来，文章的主要篇幅将叙述市政工程优化的各个方面，主要包括必要性、评价指标、优化方法。文章最后还会将就本课程提出个人看法。关键词：市政工程优化；技术经济分析1、综述市政工程(municipalengineering)是指市政设施建设工程。在我国，市政设施是指在城市区、镇（乡）规划建设范围内设置、基于政府责任和义务为居民提供有偿或无偿公共产品和服务的各种建筑物、构筑物、设备等。城市生活配套的各种公共基础设施建设都属于市政工程范畴，比如常见的城市道路，桥梁，地铁，比如与生活紧密相关的各种管线：雨水，污水，上水，中水，电力（红线以外部分），电信，热力，燃气等，还有广场，城市绿化等的建设，都属于市政工程范畴。市政工程一般是属于国家的基础建设，是城市生存和发展必不可少的物质基础，是提高人民生活水平和对外开放的基本条件。本文所述市政工程主要指市政设施中的各类管网。2、市政工程的重要意义市政工程是城市资产的主要组成部分，是城市居民进行生产生活的基础。进行市政建设其目的在于繁荣城市经济、方便市民生产生活环境，促进城市的物质文明和精神文明的发展。2010年，中国城镇人口已达6.66亿，占49.68%;居住在乡村的人口为6.74亿，占50.32%，与2000年相比，城镇人口增加2.07亿，乡村人口减少1.33亿，城镇人口比重上升13.46个百分点。“十二五”期间，中国将进入城镇化与城市发展双重转型的新阶段，预计城镇化率年均提高0.8-1.0个百分点，到2015年达到52%左右，到2030年达到65%左右。仅从市政工程所关系到的人口比例就不难看出市政工程看出市政国民经济、社会民生中的重要地位，亦不难想象其作用将会越来越大。值得注意的是，国民经济社会发展及城市化正面临严峻的挑战，一方面，城乡和区域差距进一步扩大，大城市，尤其是大城市的中心区极度繁华，大都市边缘城镇及乡村停滞和衰落。另一方面，光鲜之下，城市化的过程也造就了交通拥堵、环境污染、贫困失业、住房紧张、健康危害、城市灾害、安全弱化等多种多样的城市病。在市政工程建设和公共服务上采取的重视城市、偏好大城市、偏好城市群与中心城市，忽视边缘城市及农村、忽视非城市群的政策和措施，以及缺乏科学、合理和前瞻性的人口及产业的空间活动的规划和政策引导，使得全国的资源要素和人口活动迅速向优势区域及城市聚集，城市基础设施和公共服务难以跟上资源和人口过度集中的步伐，市政工程建设还待进一步规范化、人性化。3、市政工程优化优化是指从多种方案中选择最佳方案的过程。它以数学中的最优化理论为基础，以计算机为手段，根据项目所追求的性能目标，建立目标函数，在满足给定的各种约束条件下，寻求最优方案。市政优化及指从市政建设的多种建设方案选择最有方案的过程。本文所指市政优化主要是市政管网优化。3.1、市政工程优化的必要性市政基础设施的建设是政府行为，建设资金大多来源于政府的财税收入。实质上，市政基础设施是纳税人心血和汗水的结晶。市政建设有自己鲜明的特征。一是社会性。靠社会投资和社会力量进行建设和维护，资金必须主要是城市公共财政支持，它不能象企业带来直接的经济效益，投资效果主要是社会效益和环境效益，是长期而宏观的。这也要求城市政府必要有稳定可靠的财政投入。二是共享性。它不为特定单位或对象服务，而是为整个城市单位和居民服务，共享而不能“独占”，象以往开发小区排水系统“小而全”，单位院落配套设施“大而全”的建设模式，必须用统筹办法解决，避免重复建设。三是固定性。市政建设周期较长，耗费较多，一旦建成，很难更改，影响长远，必须与城市整体发展协调同步，通盘统筹，以免挖挖填填，反复折腾。四是基础性。现代化城市离不开现代化的市政设施，以满足城市生活生产的必要条件，为城市劳动力的再生产提供必要条件，不是可有可无、可多可少的“附属性”建设，而是有基础性和重点性的地位。不同的设计建设方案，对建设运营的影响是决定性的。市政工程是个百年工程，一旦建好将会在相当长的时间里对其所涉及的区域产生相当的的影响。如何既保证建好之后不制约当地人们的生活，又保证设施得到充分的利用不产生浪费，如何在未来发展和当下实际利用中寻找平衡，更直接的，在相同的使用条件下如何减少建设运营费用，这些问题都需要市政优化来加以解答。综上所述，进行市政优化是市政建设决策、实施、运营过程中不可或缺的一环，具有十分重要的工程技术及社会经济意义。3.2、市政工程优化的评价指标市政工程优化工程中需对备选方案使用一定的方法、指标进行评价。一般可采用层次分析法。一般而言，进行总体评价时可以从社会、经济、技术三个大的方面。经济方面一般使用投资财务净现值、投资收益率、投资回收期等指标进行评价。财务净现值反映技术方案在计算期内盈利能力的动态评价指标，是绝对指标，指标＞0，说明除了满足基准收益率要求的盈利之外，还能得到超额收益。考虑了资金的时间价值，并全面考虑了技术方案在整个计算内的现金流量的时间分布的状况，能直接以货币额表示技术方案的盈利水平。投资收益率是在技术方案建成达到设计生产能力后，技术方案获利水平的评价指标，是正常年份的年净收益额和技术方案投资的比率，同时也是技术方案筹资决策参考的依据，在一定程度上反映了投资效果的优劣，可适用于各种投资规模。反映的是技术方案投资回收能力的重要指标，反映技术方案原始投资的补偿速度和技术方案投资风险性。适用于技术更新迅速的，或资金相当短缺的，或未来情况难以预测又考虑资金补偿的技术方案。社会方面一般可选用“市容市貌”、“交通运输”两个指标，而市容市貌有可以分为“地面清洁”、“地下已有设施、文物保护”；交通运输又可分为“交通通畅性”和“交通安全性”两个方面。不同的项目有不同的考核指标，这里不一一论述。不同指标也可以使用德菲尔法、排序法、或使用一定标准对其进行量化分析。技术方面结合不同的性质的项目，评价指标更加丰富。以排水工程为例，在技术子目标下，其准则层指标又可分为排水方式、设计参数取值的合理性、雨水收集系统的优化、地下水处理措施、雨水泵站的选型与控制等。在基本指标层又有多种选择，如涉及设计参数取值合理性时有可以选用“汇水面积”、“暴雨重现期”、“积水时间”等指标进行评价。3.3、市政工程优化的主要方法市政优化是一门交叉学科，其涉及计算机软件、技术经济评价、数学理论等方面的综合运用。在进行优化的时候，一定要以目标系统构造模型优化为依据，利用最先进的技术与理论，采取合理的设计参数，进行优化方案的制定，以此来实现投资最少、运行最稳定、可靠性最高、效果最佳的目的。市政优化中，市政管网优化尤其重要。早在20世纪六十年代的时候，国外就开始对树状管网的优化进行分析与研究。在我国：在前期进行市政管网优化的时候，主要采用经典优化理论，其具有代表性的理论就是线性、非线性、动态等规划法；市政管网优化的纵向推进就是启发式算法，主要分为遗传算法、人工神经网络法；市政管网优化的横向混合就是多方法的结合，主要包括模糊数学、遗传算法、线性规划、动态规划的综合运用，同时还有地理信息系统等先进软件的融合。遗传算法指的就是在自然界生物遗传与进化的基础上，进行全局搜索的一种算法。因为进行管网优化非常复杂，遗传算法可以提供更加简便的方式解决问题，在处理离散变量函数的时候，不需要进行管径的后期调整；在应用此种算法的时候，可以更加接近实际情况，因为其可以对内编码空间与问题空间进行明确，在根本上解决常规算法无法计算的问题；此种算法也可以为工作人员提供更加优异的解决方案，尽可能实现管网优化的经济性、稳定性、可靠性；在进行全局优化的时候，也可以利用此种算法进行随机搜索，实现更加快捷的搜索。除此之外，此种算法也可以利用随机进化制度进行优化过程的控制，在性能要比非线性爬山搜索法具有一定的优势，同时还具备离散变量组合的枚举法，进而使其在离散管径组合优化中得到了普遍的应用。当然，此种算法也存在着一定的缺陷，编码单调、遗传算子简单、参数不通用、前后期进化速度不一致、局部优化能力差等问题。序列二次规划法主要是利用Kuhn.Tucker最优化条件形成的非线性方程，通过迭代计算法进行二次规划问题的求解，也就是利用二次规划序列求解过程代替原有求解过程。此种方法主要就是将KT条件、线性、二次近似、变尺度等方面进行结合。此种方法的迭代序列可以从不可行域逐渐转变为可行域，只有在极限的条件下，才可以达到完全制约，因此，无法进行快速的求解。除此之外，在优化过程中，迭代通常需要利用齿行法，因此，可以通过对射线步的修正，实现迭代点的制约。神经网络优化算法源自对生物神经的研究。生物神经元本质与功能数学抽象主要存在于人工神经网络中的人工神经元当中，而大量基础神经元可以利用一定的计算结构进行互相之间的连接，在处理实际问题的时候，此结构也可以充分发挥模拟生物神经系统的作用。此项算法主要就是利用神经网络中神经元的协调并行，对实际问题进行优化求解，保证神经网络达到稳定，实现优化。模拟退火算法主要是在MenteCarlo迭代求解的基础上，进行的随机优化算法，其原理就是物理中固体物质退火过程，其具体方法为：先设定一个初始温度，在不断降低温度的情况下，利用概率突跳特性，进行目标函数的随机抽取，之后在全局中进行优化求解，利用概率性进行局部优化，最后实现全局优化。4、结束语我是工程管理的学生，平时接触的亦以房建为主。通过本课程的学习，本人对市政工程和技术经济有了进一步的了解；对市政优化有了初步的认知；感受到了不同学科区别和通融。学习不同领域的知识可以带来思维上的冲撞，于开阔视野有利。不同的学科领域之间也可以相互借鉴研究方法。这些对我们做研究是很有利的。而对于本专业的学生而言，这样的课程必然加深了他们对自身研究领域的感悟，装备了更有力的研究工具。综上，我认为这门课是一门有意义的课，我在这门课中有所收获。感谢两位王老师。参考文献[1]杜新兵.市政管网优化研究现状与趋势[J].科技风,2014,04:254.[2]李贤钰,贺龙朝.城市下穿式立交排水优化设计评价指标体系探讨[J].科技创新导报,2014,24:112-113.[3]刘宝辉.市政工程管线综合优化研究[D].西安建筑科技大学,2010.[4]凌云山.浅析市政工程施工技术优化策略[J].门窗,2013,12:211+215.[5]夏婷婷.城市水资源优化配置及郑州市案例研究[D].同济大学,2008.