城市防洪排水系统设计优化思路研究论文

【简介】下面是小编整理的城市防洪排水系统设计优化思路研究论文（共11篇），希望对大家有所帮助。在此，感谢网友“zjysam”投稿本文！

篇1：城市防洪排水系统设计优化思路研究论文

城市防洪排水系统设计优化思路研究论文

1引言

中山市属于南方城市，江河众多，降水丰沛，内涝频发，公众叫苦连天。有数据显示，自1956年来中山市发生过50余次气象涝灾。发生内涝既有客观上的气象和地理因素影响，也与当前城市“重地上轻地下、重建设轻管理”的建设模式有关联。改变传统的以“排”为主的治理模式，转变为“渗、滞、蓄、用、排”的方向，借鉴学习国内外成功经验，因地制宜地推广现代雨水利用与管理技术，推行雨污分流改造工程势在必行。

2中山市频繁发生内涝的人为因素

2.1多条内河涌被覆盖增加内涝

在城市建设大举扩张中，填满覆盖河涌、破坏河道水系等行为，致使排涝系统对降雨的调蓄能力下降。同时大量新建的柏油路、水泥路面等硬质铺装，由于渗透性差，令雨水不能快速渗透，加剧城市内涝。

2.2城市排水系统标准偏低，建设存在短期性和临时性

我国以前的城市建设在城市排水系统设计上多是按1年一遇的标准来规划设计，尤其是城市排水系统的规划与道路、水系、绿地、城市竖向等系统专业规划的衔接不够，导致传统排水规划的综合性、前瞻性不强。

2.3重建设轻管理导致排水设施排污排洪能力下降

在过去30多年的城市建设中，对排水防涝设施的改造与维护欠账多，系统不完善，管养不到位。一些排水设施建成时间较长，老旧、地面沉降、管理不善等导致一些管渠出现开裂、错位、淤塞等问题，一旦出现强降水，雨水排泄不畅，就容易出现积水，加上擅自变更规划、改变原排水系统所担负的服务范围等因素，导致排水系统不堪负荷。

3城市排水系统改造建议

3.1推广雨污分流排水工程

雨污分流作为一种排水体制，是指将污水和雨水分开，各用一条管道输送，进行后续处理或排放的排污方式。以前受经济水平限制，没有根据水的来源在城市基础设施建设方面对排水管道进行分设，采用雨水和污水合用一条排水管道的排水系统。随着经济发展和环境意识增强，尤其是水资源日益珍贵，为了更好地利用各种水资源，实施雨污分流显得十分必要。

雨污分流后，污染轻的.雨水直接排人城市内河再经过自然沉淀，既能供给喷洒道路的城市市政用水，也可以作为天然的景观用水，然后这些雨水经过缓冲净化流人河流，还能提高地表水的使用效益;而排人污水管网后的污水经过污水处理厂处理又实现了回用和再生，既让城市水环境明显改善，而且降低了污水处理成本。

3.2提高城市排水设计标准

国家最近提出了海绵城市建设的理念，对于深受内涝之苦的中山市来说是机遇。有专家建议，可以借鉴国内外成功经验，开展防排涝综合规划，加大排水系统改造力度，落实“海绵”型城市建设方针。在排水设计方面，要遵循地理、水文和气象等自然规律，储存和利用雨水资源，变单纯排水为疏导涝水。例如在对易涝区道路交叉口、桥涵引桥等的排水改造中，建议按3-5年一遇的标准改造;对隧道、地下停车场和下沉广场等，建议按照不低于30年一遇的防涝标准进行设防布置，避免因暴雨积水引发隧道吃人等较严重后果;在新建、扩建、改建的项目中应增加雨水利用工程，加大对城市雨水径流的源头控制，发挥城市绿地、道路、水系等对雨水吸纳、蓄渗和调节的作用，从而缓解城市内涝。

3.2.1屋顶绿化雨水利用系统

屋顶绿化系统可提高雨水水质并使屋面径流系数减小到0.3，有效地削减雨水径流量。作为改善城市环境的新生态技术，也可作为雨水集蓄利用和渗透的预处理措施，该技术在德国和欧洲城市已广泛应用。屋顶绿化技术关键的科学选择植物和种植土壤，确保不发生渗漏。上层土壤应选择孔隙率高、密度小、耐冲刷、且适宜植物生长的天然或人工材料。

3.2.2屋面雨水集蓄利用系统

屋面雨水集蓄利用系统分为建筑群集中式系统和单体建筑物分散式系统，是利用屋顶做集雨面，在公共、工业和家庭等方面用于冲厕、冷却循环、浇灌、洗衣等中水系统所需的非饮用水。该系统由雨水的汇集区、截污装置、输水管系、储存、净化和配水等部分组成;根据需要，可能还会设计贮水池溢流管与渗透设施相连接，使部分雨水在超过储存容量时发生溢流渗透。屋面雨水集蓄利用系统不但可以让饮用水节约，还会使城市排水和处理系统的负荷减轻，使污染物排放量减少，让生态环境得到改善。

3.2.3园区雨水集蓄利用系统

在公园、新建居民小区以及环境条件较好的类似城市园区，工程技术人员通过设计，将区内路面、绿地、屋面的径流雨水收集起来加以利用，达到减少水涝、优化小区水系统、削减城市非点源污染物排放量和暴雨径流量，进而改善环境的效果。因为这种系统涉及面宽，比较巨大，需要处理好绿地与道路高程、室内外雨水收集排放系统、初期雨水截污、净化等相关环节间的关系。

4结束语

现代城市防洪排水工程涉及多学科，在选择排水系统方案时，要根据现场的给水排水系统、水资源环境、水文地质、气候及降雨、雨水水质、园林道路、水景、建筑、地下构筑物、地形地貌、高程和总体规划等各种条件，充分考虑各种渗透设施和收集利用的适用条件及优缺点，通过技术经济分析、水力计算、水量平衡来确定科学方案，突出系统化观点，协调好各专业的关系，兼顾经济效益和社会效益。

篇2：液压净化系统仿真优化设计研究论文

1液压净化系统基本理论

（1）过滤元件。过滤原件是净化系统的最后屏障，是液压系统污染的关键步骤，是主要的元器件，对环境起到一个保障作用，具有一定的实际应用价值。

（2）液压净化系统简化模型。建立简化的模型必须进行推导，利用数学公式建立逻辑模型，通过逻辑模型建立实际应用模型，模型的建立需要一个严谨的推导过程，液压净化系统简化。

篇3：液压净化系统仿真优化设计研究论文

本论文对液压净化系统进行优化选择设计主要从元件级参数设置及系统布局两方面进行阐述，对液压系统进行优化及升级提高环境保护，对机械设备的使用寿命等有一定的延长，提高其工作效率有一定使用价值。

2.1元件级的优化设计

基于以上液压污染动态平衡方程，对过滤元件过滤器进行优化选择，主要从确定过滤时间、过滤比两个方面进行优化选择。

（1）临界时间的确定。临界时间是针对一定污染度油液的独立过滤系统而言，当过滤时间达到，过滤系统的固体颗粒浓度不会随时间的改变而改变，这个时间就称为临界时间。临界时间对元件级的优化设计有一定的帮助，是对整个元件的优化设计有一定指导作用，对元件级的优化设计能顺利进行提供有力保障。

（2）基于Matlab的过滤比的优化选择。通过Matlab的过滤比进行优化选择，对液压系统产生的标准污染油液进行过滤比较。

2.2系统级优化与设计

根据液压系统目标污染度的要求，适当选择过滤管路及过滤器过滤精度，用于滤除系统自身形成的污染和外部侵入的污染，使油液的污染度控制在组件能耐受的污染限度之内。

（1）液压净化系统的布局。液压净化系统在实际使用过程中必须进行合理化地布局，布局采用多种方式，有时候多种方式进行合理布局，可提高过滤效果，增大系统的纳污量，减少清洗次数及延长液压系统的寿命。

（2）不同组合方式的过滤效果。通过实验进行验证，应用一种过滤方式过滤效果一般，通过多种形式与方式进行过滤能产生不同的'效果，在工业实际生产过程中，经常选用多种组合方式进行过滤，其过滤效果是非常理想的，应用各种过滤方式的优势，达到一定效果。

3基于HyPneu的仿真验证

现用实例验证优化结果，将NAS1638的9级油转化成6级油的优化验证。总之，通过优化后的仿真模型具有一定改变，对液压系统的环境改善有一定帮助，对机械器件的使用具有一定的现实应用价值，液压系统污染性能仿真与优化设计是非常必要的，对液压系统、对环境的保护及机械元器件的使用寿命有一定的现实意义，为今后的液压系统改良具有一定指导意义。

篇4：小学体育教学内容优化设计研究论文

摘要：近二十年来，中国青少年学生体质的不断下降。体育与健康课程作为提高学生健康水平的重要途径，却出现了和《国家体质监测标准》执行严重脱节的现象。因此，促进《国家体质监测标准》与体育课程的融合成为了体育工作者的一个重要任务。本文尝试从改革体育教学内容的角度，运用“课课练”和“快乐体育”的教学模式理论，构建了基于提升学生体质健康水平的小学体育教学内容优化模式，并实施在小学三年级的体育教学工作中。本文认为，通过教学内容的优化设计促进《国家体质监测标准》和体育课程融合是合理可行的；教师应注重体育教学内容的多样性，引导学生积极参与《国家体质监测标准》的测试，最终提升学生的体质健康水平。

关键词：体质健康水平；教学内容优化；国家体质监测标准

随着中国经济社会的不断发展，新的生产和生活方式导致人们的身体活动减少和心理压力增加，这对国民健康产生了一定的负面影响。尤其近二十年来，中国青少年学生体质的不断下降，吸引了国家和社会的关注。体育与健康课程作为提高学生健康水平的重要途径，对改善青少年体质健康具有重要意义。教育部颁布的义务教育阶段《体育与健康课程标准》（以下简称《课标》），遵循了“健康第一”的指导思想，是我国体育教育工作者进行日常教学的指导性文件。同时，教育部公布修订的《国家学生体质健康标准》（以下简称《国标》），是评价学生综合素质、评估学校工作的重要依据。实施《国家学生体质健康标准》是促进青少年增强体质、积极参加体育锻炼的重要措施，也是一线体育工作者的工作重点。然而，在实施《国标》体质测试的体育课堂上，却出现了以下几种场景:一是重视达标，轻视课程。体育课变训练课，反复训练达标项目，导致课堂乏味，学生兴趣缺失，体育习惯难以养成;二是重视课程，轻视达标，导致课堂欢声笑语，测试数据“虚高”;三是意图两者兼顾但是碍于各方面局限，不得不向某一方面倾斜，最终还是把“达标”和“课程”对立起来。由此可见，《国标》的执行和体育与健康课程的结合出现了脱节问题。由于不合理的安排、机械的执行《国标》测试，导致教学过程的混乱，且没有使学生的体质状况得到改善。如何将《国标》的测试活动与体育课程标准相融合进而提升学生体质健康水平，成为了一个亟待解决的问题[1]。因此，本文提出基于提升学生体质健康水平的小学体育教学内容优化设计，目的在于促进小学体育教育改革，逐步完善小学课程教学内容和体系，使学生体质健康测试的合格率得到提升，以期为《国标》与体育与健康课程融合提供一定的依据，并为其他学校提升《国标》数据提供一定的参考。

篇5：小学体育教学内容优化设计研究论文

1.1注重身体锻炼的体育教学模式

在课堂教学中，有一种使用特定的时间进行身体锻炼的体育教学模式，也称为“课课练”教学模式。该模式始于20世纪80年代，旨在提高学生的体质。在每一节体育和健康课程中，固定一段时间，让学生进行专门的体能训练[2]。“课课练”教学模式的特点为：以某一运动技能学习为主线，根据教学技术动作的特点，开展相应的一套身体素质练习作为运动的内容。具体来说，在每节课的后半部分，添加一个“体育锻炼”的环节，时长约为5~10min。锻炼的内容需要与技能学习的内容相对应，以追求身体的综合素质的全面发展。然而，“课课练”的教学模式也存在缺陷。例如，因练习时间短而效果有限，容易与主教材发生冲突，练习手段比较单调无趣，学生提不起兴趣，这直接导致了学生喜欢体育而不喜欢体育课[3]。

1.2注重体验运动乐趣的体育教学模式

该体育教学模式也常被称为“快乐体育教学模式”，是建立在国内外快乐体育理念上形成的教学模式。其教学理念是让学生在掌握运动技能和体育锻炼的同时体验各种运动的乐趣，并通过体育运动乐趣的体验形成参与体育锻炼的习惯。该模式的教学过程特点：体育的乐趣来自多方面，使学生体验乐趣的教学方法也多种多样，但其教学过程的共同特点都是，它有一个或多个环节来体验运动的乐趣。有时这些环节是连接的和渐进的，这样学生就可以体验到运动，学习，挑战，沟通与创造的乐趣。这种教学模式大多采用游戏方法，挑战方法，集体游戏方法和小组学习方法等教学方法[4]。

2体育教学内容优化模式的构建

在宏观的教学内容的把握上，遵循《国家学生体质健康标准》和《体育与健康课程标准》中对提高学生身体素质的相关要求，结合“课课练模式”与“快乐体育”教学模式及相关理念，改变以技术教学为主体的单一教学内容，在体育教学过程中把一些身体素质练习内容以游戏形式穿插到体育课堂中，使学生掌握体育运动基本知识和技能的'基础上，提高学习积极性，同时重点提高学生的身体素质。通过在体育健康课堂中调整教学内容、转变教学模式，改变传统的三段式教学，把教学过程划分为三个侧重不同又互相联系的阶段。（1）改变传统的以徒手操为热身内容的活动形式，以结合教学内容选择专项素质辅助练习来代替热身活动。（2）依照《课标》要求的教学内容组织教学，并在间歇时间穿插身体素质练习。（3）教师传授体质健康标准的理论知识，指导《国标》中的测试内容进行身体素质练习，并结合游戏或比赛的形式。具体模式构建如表1所示。

3基于体育教学内容优化模式的教学工作计划

以小学三年级学生的实际教学实验为例。下学期，该年级学生的《课标》要求的考核内容为：投掷垒球、立定跳远与30s跳绳；对应的《国标》测试的身体素质项目为：往返跑、仰卧起坐、坐位体前屈、1min跳绳。首先参考运动技能形成规律，将所有《课标》教学内容和《国标》测试内容分为两个阶段：初步学习阶段和巩固提升阶段。在每个阶段，又有三个教学单元构成。其次，将《课标》的考核内容分配至两个阶段的教学进度当中。再次，将身体素质练习按类型分为3个单元，结合技术教学内容对身体素质的教学内容进行课时分配:第一单元的身体素质内容侧重于速度和灵敏素质游戏，时间为3个周;第二单元的身体素质内容侧重于力量素质的游戏，时间为3个周;第三单元的身体素质内容侧重于柔韧素质的游戏，时间为3个周；第四、第五、第六周则为重复与强化前三单元的身体素质练习，主要以比赛手段为主。最后，结合具体《国标》测试项目，创编与身体素质相应的游戏与比赛，并分配到每个单元的教学中。见表2。

4结论与建议

通过教学内容的优化设计促进《标准》测试和体育课程融合是合理可行的。优化后的融合教学与直接的测试有明显的不同。直接测试导致大部分学生是被动、敷衍的测试，只为完成任务。而优化后的融合课堂教学，让学生了解了《国标》中的测试项目、意义、标准、程序等知识，使学生系统地掌握体质健康标准的理论知识，并逐步建立监督体质健康的意识和能力，提高学生自我健康的意识。此外，教师应注重体育教学内容的多样性，运用多种教学方法激发学生对体育的兴趣，引导学生参与《国标》项目的测试。在要制定体育工作计划时，我们必须紧密联系教学和测试的内容。在时间和空间上，注意循序渐进，允许学生逐渐适应。在设计课时计划时，教师应充分考虑学生的特点，并安排一些与测试相关的内容。

参考文献

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[2]刘文明.浅谈体育教学模式的分类及其应用研究[J].新课程:中学,(1):83.

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[4]刘梅.快乐体育教学在中学体育课堂教学中应用的探讨[J].科技资讯,2011(28):211

篇6：灌溉管网优化设计方法研究论文

摘要:分别阐述了管网布置和管径优化问题的研究进展，分析了求解优化模型的各种算法，通过比较，认为遗传算法在优化应用中，能取得良好效果，预估遗传算法在管网与管径同步优化方面能得到应用。

关键词:灌溉管网优化;遗传算法;同步优化

随着社会经济的高速发展，水资源的需求量在不断增加。我国总用水量的60%以上用于农业灌溉。相比发达国家，我国灌溉水利用率较低，农业节水潜力巨大。农田灌溉主要通过管道和渠道输水，相比渠道，管道输水有以下优势，首先，管道输水避免了远距离输水过程中的蒸发和渗漏损失，提高了水利用效率，而且不会因为渗水导致土壤盐碱化而无法种植作物。其次，除了地面简单的给水设施外，大部分管道都铺设在地面以下，输水占地少，使得土地的利用效率明显提高，并且管灌对地形的要求低，可逆坡灌溉。第三，灌溉管道水流运动一般依靠外力作用，使用灵活，便于自动化管理，大大减少了灌溉管理人员的工作量，有利于田间管理。因此，管道灌溉是节水灌溉的趋势。在管道供水系统中，工程总造价的50%-80%用于管网，而且不同管网水力特性不同，能耗和运行管理费用不同，因此从满足水量和水压要求的各种可行方案中，寻求系统造价最低或年费用最小的设计方案，对节约投资有非常重要的意义。管网系统的优化研究主要是通过构造抽象或简化的设计模型，利用优化理论和技术合理选择有关参数。

篇7：灌溉管网优化设计方法研究论文

管网系统工程从规划设计到运行管理，各阶段相互影响，但是每一个阶段设计任务不同，采用的优化模型和算法不同，因此，目前在优化设计中仍然按照相对独立的阶段分别进行设计。

(1)管网布置优化:管网水力计算是建立在管网布置确定的基础上。

管网布置是否合理，最直接的影响就是管线长度，管线越长，造价越大。其次管网布置还需要综合考虑地形、施工的难易、管路运行可靠性等因素，而这些因素有时需要借助设计者的经验。国内外的学者对管网布置进行了深入研究。董文楚(1984)以造价最小为原则优化了树状输配水管网的布置，首先通过距离最短原则布置了给水栓，然后按1200夹角和经济流速对管网布置进行了逐级调整。朱振锁(1991)分析了自压喷灌管网各级管道单位面积造价与管网形状和面积的关系，并提出了优化布置的顺序。林性粹等人(1993)在低压树状管灌系统优化设计中，首先利用正交表进行了管网布置，然后据非线性数学规划法优化了管径，但得出的不是标准管径。魏永曜(1992)应用总长度最短法得出的最小生成树优化了管网布置，并对其进行了修正，之后以管网造价最小为目标优化了管径，提出了适应不同地形的数学规划法。王雪珍(1995)编制了输配水管网布置和绘图的程序。周荣敏等应用改进的遗传算法，以管网造价最小为目标，优化了树状管网的布置。

(2)管径优化:管径优化是建立在管网布置的基础上。

管径优化设计模型包括基于工程经验的非数学规划模型和基于数学技术的数学规划模型两大类。其中线性规划模型、非线性规划模型、动态规划模型都属于数学规划模型，应用较广。若约束条件或目标函数存在线性函数，称为线性规划模型，同理，若存在非线性函数，称为非线性规划模型。动态规划模型是一种求解多阶段决策过程的最优化方法。在管网系统中，管道和各种水力元件的水头损失等都是非线性的，因此，非线性规划模型能够比较真实精确地反应管网系统的实际状态。国内外很多学者建立了大量管网优化设计的非线性规划模型。魏永曜(1983)采用了经济管径而非经济流速来优化管径，首先确定了管段经济水头损失值，然后利用微分求极值确立相应管径，该法简单，但考虑因素较少，而且需对求解管径标准化，破坏了解的最有性。刘子沛(1986)以离散的标准管径作为优化变量，利用动态规划法优化了串联管网，由于该法建立在地形高差大等条件下，实用受限。杨健康(1990)建立的非线性规划模型是以管径为变量，优化目标为允许水头差的分配。陈渠昌、郑耀全等人()以一定的假定为基础，限定了地形和毛管出流量的范围，以支毛管压力差分配比例为变量，建了单位面积管网投资最小的平地田间管网优化设计模型，由于条件多，应用受限。翟国亮、董文楚()等以变径支管组合方式和组合比例系数为变量，年费用最小为优化目标建立了优化模型，计算步骤是首先计算经济组合比例参数，然后对多种组合方式进行了年投资计算，然后选择最优方案，由于计算繁杂，应用受限。张庆华、马庆斌等人()以管径为变量，管道系统年费用最小为优化目标，建立了管径无约束情况下的优化模型及其求解方法，该方法考虑的影响因素较少，很难推广。王新坤、林性粹等人(2001)以田间管网投资最小为目标建立了优化模型，利用枚举法和动态规划法分两级对支管管径进行了求解，首先利用枚举法确定出了支管允许水头差，然后利用动态规划法得出了支管管径，由于田间面积较大时，不宜采用枚举法，实用受限。白丹在管网优化方面作了很多研究，例如利用线性规划法对管长和水泵扬程进行了优化。目前，随着计算机软硬件的高速发展，涌现了一些智能优化算法，诸如人工神经网络、模拟退火算法以及遗传算法等。周荣敏、林性粹等人()对压力树状管网进行了优化设计，首先以管路长度最短为目标，利用单亲遗传算法进行了优化布置，然后利用神经网络技术优化了管径和水泵扬程，该法在大规模的管网设计中具有明显的优越性。

2存在问题及展望

目前，管网优化算法理论方面的研究和革新较少，多数着眼于算法的改进和创新，各种方法都有自身的优缺点及适用性。单纯形法是求解线性规划模型的通用算法。线性规划模型约束条件多，未考虑非线性的费用项，影响了求解问题的规模和精度，这些不足都限制了线性规划模型的推广应用。适用于非线性规划模型的算法较多，如罚函数法、梯度法等，各种算法都有各自的适用性。另外，非线性规划模型的变量一般为连续变量，需要把优化结果调整为标准值，影响了解的最优性。动态规划模型在小型树状管网的优化设计中显示出了优越性，但随着管网形式的复杂化，动态规划模型对硬件的要求越来越高，运行时间也较长，有时无法得到最优解。另外，动态规划模型模型受人为主观因素影响大，没有构造模型的统一方法，因此，动态规划模型应用受限。模拟退火算法具有较强的局部搜索能力，不易使搜索过程进入理想的搜索区域，寻优效率不高。人工神经网络算法需要具备扎实的计算机知识，算法的实现有硬件和软件两个方面，硬件实现最大的优点是处理速度快，但缺乏通用性和灵活性。软件实现的最主要问题是人工神经网络模型计算量特别大。遗传算法是一种可处理任何形式目标函数的全局寻优算法，寻优原理是模拟自然界的生物进化，即在选择、交叉，变异过程中不断优化，并始终以概率1接近最优解，虽然算法中各种参数的选择会影响寻优结果，但是算法的鲁棒性使得受参数影响较低。另外，Matlab遗传算法工具箱可以提供了大量函数，这些函数的应用简化了遗传算法计算机的`程序编辑，并且已经得到广泛的应用。大量的实例研究表明，应用遗传算法优化管网设计可节约6%-49%的管网费用，一般都能找到15%-25%的节约，且系统越复杂，投资越节省。周荣敏利用单亲遗传算法进行了树状管网的优化布置，在较短时间内获得了一批最优或近最优的最小生成树布置方案。但是对于实际问题而言，由于管网连接方式不同，各管段流量分配、水力分析的结果也不同，下面举一个简单的例子说明，如下图所示:两个简单树状管网节点连接方案图Figure1Twosimplespanningtreesforanetwork1点代表水源，分别向节点2，3，4供水，很明显，左图管线长度大于右图，但左图各节点离水源点近。若地势平坦，各节点高程一样，则最远点水压满足要求，其它都满足。在水源水压一定的条件下，为保证最远节点2点的水压要求，1-3，3-4管段须通过减小流速减少能量损失，这就需要增大1-3，3-4管的管径。管径增大，投资也就增大了。因此管线造价有可能更高。所以管线最短未必投资最少，管网布置和管径同步优化是非常有必要的。

3结语

随着节水灌溉在我国的广泛普及，管网优化越来越受到工程人员的重视，这一方面的的研究将日趋深入和完善。遗传算法在德国16个大领域、250多个小领域中得到广泛引用(1993)，在国内，遗传算法在管网优化中的应用非常有限。随着遗传算法研究和应用的不断深入和发展，可以预见，遗传算法在管网布置和管径同步优化方面能得到应用，从而使管网系统设计整体最优。

参考文献:

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篇8：油田井场设施优化设计研究论文

摘要：超低渗透油田在我国的石油行业中具有重要地位，是我国分布区域较广的油田类型，由于超低渗透油田的丰度较低、渗透率低、单井的产能也较低，所以，该种油田的开发难度较大。长庆油田作为国内的知名企业，对超低渗透油田的井场设施的优化设计有独到的见解，本文对相关的问题进行了阐释，希望能进一步促进长庆油田的发展。

关键词：优化设计论文

超低渗透油田近年来成为长庆油田发展的重点，今年一月，长庆油田的“5000万吨特低渗透——致密油气田勘探开发与重大理论技术创新”这一研究课题获得了二一五年度的国家科学技术进步一等奖，所以，在接下来的一段时间，长庆油田将以此为跳板，对超低渗透油田的井场设施的优化进行进一步的研究，以求降低油田开发的成本，更好的提高石油的产率，为我国石油企业的发展做出了极大的贡献。

1超低渗油田的相关介绍

低渗透的油田根据渗透率主要分为三类，平均渗透率在（10.1～50）×10-3μm2范围内的油田称为低渗透油田，而平均渗透率在（1.1～10.0）×10-3μm2之间油田称为特低渗透油田，而平均渗透率在（0.1～1.0）×10-3μm2之间的成为超低渗透油田，这种油田的丰度和渗透度都很低，一般情况下，是不会进行开发的，但是，由于我国超低渗透油田的范围比较广，且很多油田的原油性质比较好，油层也非常厚，如果开发和利用的得当，是比较有价值的.，还能为我国的石油开采做出突出的贡献。长庆油田近年来对超低渗透油田的研究很深入，并取得了一些突出的成果，目前，井场的设施问题成为制约油田发展的重要因素，我们要采取相应的优化设计方案，加强井场的建设。

2我国超低渗透油田井场建设的现状

超低渗透油田的井场建设十分重要，从安全环保的角度上说，井场的建设需要有相应的雨水收集和处理系统，由于油田的油污比较多，如果不处理好雨水的问题，很容易把油污通过雨水带出，对环境产生了很大的污染。近年来，我国对环保事业的重视程度越来越高，所以，长庆油田对井场的安全环保设施做出了极大的改善，但是，仍旧存在三个方面的问题，首先，长庆油田的黄土土质较软，容易造成地基的崩塌；其次，油污容易随雨水下渗，影响土质；最后，暴雨后进行雨水的收集，由于蒸发池的容积有限，容易造成坍塌。其次，从投资角度上说，井场的设施是油田投资的大头，而其中井场的巡井房和围墙是重中之重，我们要加大对井场设施的投资，一方面，可以提高石油开采的效率，强化硬件设施的建设，另一方面，可以加强油田的安全运行。目前，长庆油田的井场建设水平较高，已经具备很好的开发条件，但是，在一些小的方面还有可以优化的地方，我们将采取有效的措施，提高井场设施的优化设计效果，为长庆油田的发展奠定基础。

篇9：油田井场设施优化设计研究论文

针对目前井场设施存在的问题，我们要在围墙、环保和雨水的收集等方面做好充分的工作，优化整体设计，不断加强油田的建设。

3.1围墙的简化工作

围墙的建设是油田井场设施建设中的重中之重，也是投资比例较大的一块。目前，我们采取有效措施着力降低成本，主要是通过将原来砖砌的围墙换成了土筑的防护堤，这样，从选材上大大降低了成本，同时，高度也得到了优化，并且，使用土筑的防护堤也能达到含油污的水源不会流出井场的目的。

3.2含油污水池的建设

含油污水的收集是油田井场的重点工作，以往，我们主要使用的是雨水的蒸发池，其建造成本比较高，目前，我们采取了取消雨水蒸发池的优化方案，采取分流的途径，大大减少了含油污水池的容量，从而使油田的建设有所降低，同时，也规避了雨水蒸发池产生的一些问题。

3.3设置集水沟

集水沟的主要目的是收集洁净的雨水，一些相对安全区域的雨水能够自然的流入集水沟，我们可以利用这部分的雨水对油田周边的植被进行灌溉，节约了灌溉用水，对周边环境的建设也有非常好的作用。

3.4设置视频监控系统

随着科学技术的不断进步，视频的监控系统走入了各行各业，同时，在长庆油田中也有了广泛的应用，我们利用视频监控系统，可以有效的对油田的工作情况进行全面的动态了解，能够及时发现问题并做出处理，同时，可以采用这个系统对员工的工作进行监督，提高他们的工作效率。

4结语

长庆油田的井场设施得到了充分的优化，并在使用过程中的效果非常令人满意，我们将继续对相关的设施进行进一步的优化，保证整个油田的安全稳定运行。同时，我们在油田开采的过程中，因为石油是高污染的行业，所以要充分的考虑到环境的问题，为我国的生态建设保驾护航，同时为石油企业的发展奠定良好的基础。

篇10：优化设计方法的数值研究论文

优化设计方法的数值研究论文

1优化设计

以高压涡轮导叶为研究对象，对其轮毂进行非轴对称端壁优化设计，优化目标为在保证导叶入口质量流量尽量不变的前提下，使出口处的总压损失系数最小。对优化前后的高压涡轮导叶进行了全三维数值模拟，并对比分析了优化前后涡轮导叶出口处的气动性能，以探讨非轴对称端壁造型对高压渦轮导叶通道内流场的影响，以及在降低二次流损失上的能力。

1.1优化设计方法

优化过程中，采用端壁参数化造型、三维N-S方程流场求解与基于人工神经网络（ArtificialNeuralNetwork）的遗传算法（GeneticAlgorithms）相结合的方法，对高压涡轮导叶进行非轴对称端壁造型设计。如图1所示。首先，对端壁进行参数化并生成若干端壁曲面控制点，对控制点进行随机赋值，再进行三维流场计算，建立一个有限个样本的数据库。然后，对目标函数及其权重进行设定，并开始参数优化，人工神经网络根据对数据库的学习及对网络中联接权的不断训练，能够很好地预测出控制点与目标函数之间的函数关系。然后通过遗传算法可以找到上述函数关系的最优解（即最佳非轴对称端壁造型），如果不满足收敛条件，将对优化结果进行一次流场计算，生成一个新的样本添加到数据库中，然后再进行一次循环，随着循环的进行，数据库中的样本数越来越多，人工神经网络也能够更准确的预测出目标函数和控制点之间的函数关系，从而找到最优解。

1.2端壁参数化

选取任一叶片通道为造型区域，端壁造型的参数化就是针对该区域进行的。如图2所示，以叶片中弧线为基准，在叶片通道内沿周向选取5条等分的平行切割线，即在叶片通道内，相邻切割线之间的周向距离为通道宽度的25%。沿每条切割线均匀的设置了9个点，其中中间5个蓝色点是可控制点，两端的红色点是为确保通道出入口处的.光滑过渡（及叶片前后缘处端壁和角度连续）而设置的固定点。因此，控制点共有20个。图3给出了端壁型线沿轴向构造示意图，即数值优化过程中通过Bezier曲线生成端壁切割线的原理示意图。每个控制点沿叶高的变化范围为-9～9mm，即占叶高的15%。最后，参数化后的非轴对称端壁是通过这组切割线生成的放样曲面，如图4。

1.3目标函数的设定

在本文的优化设计中，目标函数应满足在保证优化前后高压涡轮导叶的进口质量流量尽量不变的前提下，涡轮导叶出口总压损失系数最小化。目标函数具体定义如下式中下标m和Cpt分别是导叶进口质量流量和出口总压损失系数，w为相应参数的权重因子，Qobj为相应参数的目标值，Q为相应参数的计算值，Qref为相应参数的参考值，一般取为目标值Qobj，若目标值Qobj=0时，参考值Qref取为1。因此，根据公式（1）可知，在目标函数OF中引入权重因子w将多目标优化问题转化为单目标优化问题，并且，通过调整各参数的权重因子w可以实现不同的优化目的，从而导致优化结果有不同的侧重点。本文在优化过程中更侧重于涡轮导叶出口处总压损失系数的最小化。表1给出了目标函数的具体设定，可见，导叶出口总压损失系数在目标函数中占的比例较大，达到75.12%。优化后的非轴对称端壁等高线图见图5。

2数值模拟

数值计算采用Spalart-Allmaras（S-A）湍流模型求解相对坐标系下的三维时均守恒型Reynold-AveragedNavier-Stokes（RANS）控制方程，空间离散格式为中心差分格式。高压涡轮导叶采用O4H网格结构，近壁面处进行了加密处理，最贴近壁面网格与壁面间距为5×10-6m，总网格节点数约为36万。边界条件为进口给定总压、总温，并设定轴向进气；出口给定静压；壁面给定无滑移边界条件。

3结果和分析

为了便于对比和分析，本文用AEW（AxisymmetricEndWall）代表优化前轴对称端壁，用NEW（Non-axisymmetricEndWall）代表优化后非轴对称端壁。

3.1入口质量流量

表2给出了优化前后高压涡轮导叶进口质量流量的加权平均值，对比AEW和NEW可知，由于优化过程中通过目标函数的设定对质量流量进行了人为的控制，NEW对进口质量流量的影响很小，约为0.08%。

3.2总压损失系数式中pt_inlet为涡轮导叶进口总压

pt为涡轮导叶当地总压；outlet和voutlet分别为涡轮导叶出口密度和出口速度。表3给出了优化前后高压涡轮导叶出口质量加权平均总压损失系数Cpt的计算结果，从表3中可以看出，NEW比AEW的总压损失系数Cpt降低了3.724%。图6对比了优化前后高压涡轮导叶出口周向质量加权平均的总压损失系数沿叶高的变化情况。根据图6可以看到，尽管NEW使涡轮导叶出口处的总压损失在近端壁附近有少量的增加（即约4%叶高以下），但在4%到16%叶高（Span）处总压损失下降最为明显，从16%叶高到叶顶的范围内，导叶出口处的总压损失在非轴对称端壁的作用下均有少量的减小。图7给出了AEW和NEW在涡轮导叶出口截面处总压损失系数Cpt的云图。从图中可以看出，通过图中的对比可以看出，NEW使得涡轮导叶出口截面的总压损失系数Cpt的分布发生了改变，特别是在近端壁区域，高损失区的面积显著减小，同时，导叶出口处的主流区和尾迹区的总压损失系数也有明显的下降，这主要是由于非轴对称端壁造型有效的抑制了通道涡的发展，降低了通道内的横向压力梯度，进而减弱了二次流的强度，因而降低了二次流损失。

3.3叶片表面静压的分布

图8给出了优化前后高压涡轮导叶在5%、50%和95%叶高处（即叶根、叶中和叶顶附近）的叶片表面静压分布。从图中可以看出，由于非轴对称端壁的影响，叶栅通道内的流场发生了改变，压力得以重新分布。由5%叶高处表面静压分布图可以看出，在压力面侧，从高压涡轮导叶前缘到70%轴向弦长（Cax）处，AEW和NEW的压差不大，但在70%轴向弦长往后，NEW的压力开始高于AEW；在吸力面侧，从叶片前缘到30%轴向弦长处AEW和NEW的压差不大，从30%到70%轴向弦长处，NEW相对于AEW而言，在吸力面压力有明显升高，而在压力面变化不大，这就有效的减小了吸、压力面的横向压差，有利于抑制通道涡的形成和发展，改善通道内的流场。在70%到90%轴向弦长处，与AEW相比，NEW在压力面侧压力升高，在吸力面侧压力降低，显著增大了吸压力面的横向压差，使叶片载荷的后加载情形更为明显，涡轮叶栅的载荷后置能够有效抑制通道涡的发展，有利于减小端壁处的二次流损失。压分布图可以看到，NEW对高压涡轮导叶表面静压在叶中和叶顶附近的分布没有明显影响，可见，高压涡轮导叶下端壁的非轴对称端壁造型对涡轮导叶上半叶高流场的影响不大。

3.4叶栅通道表面静压分布和流线图

图9和图10的极限流线图可以清晰地看到：在导叶前缘附近出现了马蹄涡的分离鞍点，以及由此引出的马蹄涡吸力面分支和压力面分支；随着导叶通道内气流的流动，马蹄涡吸力面分支和压力面分支开始向下游移动、发展；同时，由于导叶通道内横向压力梯度的影响，马蹄涡吸力面分支在绕过导叶前缘后与导叶吸力面在距导叶前缘30%左右轴向弦长处相交，并开始沿吸力面向上爬升，而马蹄涡压力面分支也在横向压力的作用下逐渐远离压力面，并向吸力面方向推移。对比图9（a）和图10（a）可以看出，相对于AEW，NEW吸力面低压区面积明显增加并且扩展到通道尾部。这使马蹄涡压力面分支与吸力面的交汇点向后推移，极限流线图也证明了这一点，由此可以看出NEW延迟了通道涡的形成和发展，减弱了通道涡的强度。对比图9（b）和图10（b）可以看出，AEW的马蹄涡吸力面分支在叶片前缘附近与吸力面交汇，而NEW的马蹄涡吸力面分支在靠近叶片中部附近与吸力面交汇。所以，NEW的马蹄涡吸力面分支与吸力面附面层的干扰被延后了，因此通道涡的强度将会减小，从而有利于减小通道内的二次流损失。将导叶尾缘附近的流场放大，见图9（c）和图10（c），马蹄涡压力面分支向导叶尾缘靠近时，马蹄涡压力面分支将逐渐地与导叶尾缘后的角涡相掺混，对比图9（c）和图10（c）可以看出，NEW削弱了马蹄涡压力面分支与导叶尾缘角涡的掺混，减小了角涡强度，从而减弱了涡轮导叶出口处的流动损失。

4结论

本文的分析结果进一步证实了非轴对称端壁造型是提高高压涡轮导叶气动性能的有效方法，是减小二次流流动损失的有效手段。

（1）本文发展的优化方法通过设定目标函数和控制自由变量，在进行非轴对称端壁造型的同时，可将高压涡轮导叶的参数控制在一定范围内。相比传统的非轴对称端壁造型方法，更加灵活、多样，更加接近实际应用。计算结果表明，与轴对称端壁相比，优化后的非轴对称端壁使涡轮导叶出口处的总压损失系数降低了3.724%。

（2）非轴对称端壁造型可以使叶根表面的静压分布更加合理，进而改善高压涡轮导叶的载荷分布，有利于抑制通道涡的生成和发展。非轴对称下端壁造型对高压涡轮导叶上半叶高流场的影响不大。

（3）非轴对称端壁造型可以改善高压涡轮导叶流场的流动结构。延迟并削弱马蹄涡同导叶吸力面附面层的相互掺混，削弱角涡的强度，进而削弱通道涡的强度，降低二次流损失。

篇11：现代城市室内环境优化设计研究论文

现代城市室内环境优化设计研究论文

摘要：环境-行为关系理论是指环境因素对心理和行为反应产生刺激作用，可将其纳入心理学的探讨领域。在此视角下，室内环境的设计优化需要与自然原则保持一致。舒适性与隐私性的要求在距离和空间感中也同时得到表达。而多样性的感知需要在自然美中找到根据。可见，室内环境设计是建立在环境心理学基础上的多重文化的综合。

关键词：环境-行为关系理论；室内环境；优化设计

环境-行为关系理论作为环境心理学中的一个分支，通过行为探索环境与心理的相互作用，并在具体行为中抽象出对环境-心理构成刺激与反应的必要因素。将环境-行为关系理论用于室内环境的优化设计，依据原则的行动在符合有用性概念的同时，也与审美的视角有机结合，在感性与理性的相互协调中，实现人与环境的协调统一。

1环境-行为关系理论

环境-行为关系理论在微观层面从刺激与反应的关系入手，透过刺激的强度、模式和多样性界定环境与主体间的相互作用，并在主体作为对环境具有控制能力的那一面，将主体的心理活动与实践过程中所遭遇到的关于他者的异质感上升到自我认知的层面，在与环境的关系中将美学与审美的感性因素抽象为概念。概念面对现实当中的经验系统，通过与文化、风俗、阅历等以个体为中心的诸多特殊因素结合起来，共同作用于认知对象，与给予刺激的环境共处同一背景的特殊产物。这对于从事室内设计的设计师而言，不仅意味着创造的基础与个体的诸主观条件相关，而且也意味着与设计对象所处的环境相关。

2环境-行为关系理论在住宅室内环境设计中的应用

2.1自然美的应用

现代室内设计的一般原则是崇尚自然美。这种自然美包括主观和客观两个方面。从主观的角度讲，设计师应该考虑到实用目的要服务于舒适、私密等主观感受。运用建筑美学结合一定的技术手段，将室内环境的结构与布局整合为建立在舒适与和谐感受基础上的存在感。室内环境设计必须考虑在功能性的基础上与风格、品位、文化等精神性要素构成互生关系与共生关系。

2.2舒适性与隐私性要求

室内对居住舒适性与隐私性的要求，在生理根据上取决于人的本能。人的本能要求室内设计符合并满足人的一般心理需求。这种心理需求是对人的内心结构的一种映射，现实中可以表现为时尚、风俗，小到个人的生活习性。室内设计作为一种对内心世界的外在刻画，可以从感官的任何一个角度将感觉中的惯性固定为构造中的结构。从沙发的布局来讲，这样的一种契机需要恰如其分的将室内的客观氛围转化为居于其间者的个体感受，感受的无序向氛围要求指引中的依赖感，换言之，归属感。门的归属感如果是登堂入室的存在感，那么沙发的归属感则是置身世外的闲适感。沙发之所以一般不正对门口，原因在于从登堂入室到置身世外的理性关系从喻意上讲应该不是这种直接性能够负载的。因为这种方式的直接性不符合一般人的心理。因此，这种摆放方式不仅难入风俗，而且难以被积淀为一种被大众所接受的日常意识。中国传统建筑中的影壁墙出现于西周，顾名思义，它的字面意思是阻挡身影。在这个基础上，影壁内涵有停留、隐私、保全等文化意味。一旦担负起这样的文化独立性，影壁上的内容相对于其位置，装饰性的依从性服务于人的心理文化暗示。在文化的意味上，影壁的`存在恰恰满足了人心判断力中遮与掩的细微差别，在这个意味上，影壁的存在，以静制动，将环境中的生机激发起来。亦如陆放翁的悲逝感性“玉骨久沉泉下土，墨痕犹锁壁间尘”，“锁”字将沈园中墙作为停留的文化意味揭示得十分清晰。

2.3距离与空间感的应用

室内环境优化设计的另一层要求是对距离与空间感的重视。距离感是作为他异性个体在自我区分过程中内在心理构成的必然要求与表现。透过心理学中的“黑暗效应”，人与人之间的距离感与亲近感是建立在运动、时空与自我存在的基础上。室内设计对空间形状与心理感受的一致性要求，满足的对象是概念或是无。“家”在概念的层面首先是一种无法被扬弃的空间样式。这种样式以距离为标尺，将人际的抽象性转化为对知性层面“力所能及”之边缘的确定，这种确定性遵循心理学中的刺激与反应效应，在行动中将人的自我实现转化为对自我空间的丰富与拓展。

2.4感知多样性的应用

最后，室内环境设计对主体感知的要求是多方面的。以藤森照信的“野蛮前卫建筑”为例，来看这位建筑师是如何实现对现代主义建筑风格的反抗的。在触觉方面，藤森照信认为建筑作为流动的音乐，建造者越是自然的，越好。此外，居室越是与自然而然相重合，越是在技艺方面强调分工与合作，并允许即兴施工的存在。藤森照信恰恰期待借助门外汉的手，用愈加自然的痕迹来点缀对象，将自然中的粗犷与沧桑感借助这种笨拙而在对象中表现得淋漓尽致。秋野不矩美术馆的土墙外壁采用“拟土墙”的形式，用水泥拌稻草再拌土的新方法研制出高强度、防冻裂的“拟土墙”，具有极好的隔音效果[1]。

2.5住宅室内环境的设计应用

玄关在现代居室中处于紧联住宅入口的位置。作为从室外到室内的一个过渡区域，玄关的实用功能是更衣或换鞋等。它的文化功能顾名思义，“玄”，由此开辟了一个形而上学的通道。玄关的设计关系到主人与客人的权力与界限，作为一种标识，它是主人身份与地位的象征，以及对他者主权的一种功能性排斥[2]。玄关处无论选取怎样的材质和色系来布局装饰，先行需要注意的是，这里作为一个改善心理状态与环境的缓冲区，需要首先强化能够弱化排斥感和陌生感的主题元素。在此基础上，如果有条件，才可进一步提出审美力的要求。客厅的一般功能性是娱乐、休闲、聚会。功能性对数量的基本要求为多，在此基础上，因多而杂乱无序是设计理念中需要首先考虑应如何克服的事情。客厅的灯光以自然柔和为宜，过于复杂的灯带色系无助于锐化由多而来的整体中的粗糙感与不和谐感。客厅的视角要求是全方位并开放式的。柔和的灯光借助距离感制造出不同的层次与间隙，这对于人际关系而言，意味着在大众关系中同时也保持着个体的部分独立与自由。而这也是个体间理性交往的基本要求与根据。

3结束语

总之，在环境-行为关系理论的指导下，室内环境的设计优化需要从主体的刺激反应方面入手，在遵循一般设计原则的基础上，将感性体验与理性思想有机结合起来，实现人与环境的和谐共融。

参考文献：

[1]包慕萍,增田彰久.藤森照信的野蛮前卫建筑[J].时代建筑,2005(01):130-139.

[2]卢晓萌.基于环境—行为关系理论的住宅室内环境设计研究[D].长沙:中南林业科技大学,2011.