城市燃氣管道系統是城市公共設施的一個重要組成部分，同時也是城市發展建設的一種現代化標志，主要關系著城市居民用戶的日常生活，本文是一篇城市管理論文，對城市燃氣管道設計中常見問題進行探討。

　　【摘　要】隨著我國燃氣管道系統發展的速度，城市燃氣管網的設計模式普遍以從以往的低壓系統轉化為中壓管網與樓層調壓相結合的系統模式，從而有效提高了燃氣的供氣質量及利用效率。就我國城市燃氣管道設計的規劃方面來講，主要還是存在兩個方面的問題，即規劃設計計算和管網優化設計。其中管網優化設計問題在于如何能夠使得燃氣管網在投資方面實現節約省材的目的。本文作者對城市燃氣管道的設計以及設計中常見的問題和優化設計方法等進行了分析探討。

　　【關鍵詞】城市燃氣,建設產業,燃氣管道,城市管理論文

　　一、城市燃氣管道設計分析

　　在對現代城市燃氣管道設計中往往需要由以下幾個部分組成，即：

　　(1)高壓、中壓和低壓三個壓力級別不同的燃氣管道網絡;

　　(2)城市燃氣分配中轉站或壓送機站、調壓計量站或區域調壓室;

　　(3)儲氣站;

　　(4)電訊與自動化設備及電子計算中心等。

　　而我國在這一方面的設計主要還是應根據管道的輸氣壓力來進行分級，一般地分級包括：小于0.01MPa的低壓燃氣管道、0.01 MPa至0.2MPa之間的中壓B燃氣管道、0.2MPa至0.4MPa之間的中壓A燃氣管道、0.4MPa至0.8MPa之間的次高壓B燃氣管道、0.8MPa至1.6MPa之間的次高壓A燃氣管道、1.6MPa至2.5MPa之間的高壓B燃氣管道和2.5MPa至4.0MPa之間的A燃氣管道等。管網建設情況也是確定調壓站設計規模的制約條件。一個全新的燃氣輸配系統，可以解決好調壓站與管網之間的協調問題。但是，在既有的管網中，隨著用氣負荷的增加增建調壓站時，應特別注意現狀管網的管徑和運行壓力等實際情況對新建調壓站設計規模的制約問題。只有綜合考慮各方面因素的影響，才能準確、合理地確定調壓站設計規模。

　　城市燃氣管道的設計與施工是造福千家萬戶的事業，在有可能的條件下，應使設計更合理、周到，盡量使各家各戶都滿意。所以，在設計和施工的過程中對于其安全性的考慮是必要的。由于燃氣供氣系統最為主要的投入就是在管網的布設上，而目前我國針對管網規劃設計普遍還是采取的人工選擇管徑與計算機計算相結合的方式，這樣就造成在規劃設計中不能夠全面考慮到燃氣供氣管網的投資經濟因素，從而導致難以保證最終的設計方案最優化。同時，應該考慮到對于城市燃氣管網的規模擴大將導致管網的投資也越來越大，而優化設計則是在現有的條件下確保城市燃氣用戶的日常生活正常對城市燃氣管網設計進行優化處理，從而降低城市燃氣管網的建設投入、運行成本以及提高系統的安全可靠性，這一方面也是目前我國在城市建設發展方面不可忽略的問題之一。

　　二、城市燃氣管道設計常見問題

　　1.引入管的設計選材

　　燃氣管道系統中的引入管是室內與室外燃氣管道連接的關鍵部位，其品質的好與壞將決定城市燃氣系統的安全可靠性。一般均可采用鋼骨架聚乙烯塑料復合管，在設計中應嚴格執行《燃氣用鋼骨架聚乙烯塑料復合管》(CJ/T 125—2000)的標準規范。此種管材的主要優點在于材質耐腐性能好，同時由于其主要的材料為聚乙烯復合塑料，受到周圍環境影響很小，并且理論使用的年限與建筑物壽命基本一致，在大壓力使用的情況下亦可不必考慮人工煤氣對管材腐蝕問題，延展性能好，能夠承受一定范圍的地質變形、建筑物沉降等影響，在一定范圍內能有效地防止燃氣引入管連接件因上述原因而產生斷裂，施工操作簡單，一般只需按技術特性規定的彎曲半徑，結合現場實際角度需求，對管材進行人工彎制處理，勞動強度低，現場質量控制要求相對簡單。規范規定允許彎曲半徑為：公稱直徑 不大于150mm時為80倍公稱直徑，公稱直徑為 200～300 mm之間時為100 倍公稱直徑，公稱直徑不小于350 mm時為110倍公稱直徑。

　　2.埋地燃氣管道的水平凈距不足

　　地下燃氣管道與建(構)筑物和其他相鄰管道的水平凈距在國家制定相關規范中有明確的規定，屬強制性條文。然而，在實際的設計工作中常常會遇到因現場地形、實際條件限制，無法保證水平凈距符合規定要求的情況，這一情況應據實際情況深加斟酌。

　　3.地下燃氣管道陰極保護(防腐措施)

　　地下燃氣管道陰極保護設計措施是在選用時調整標準符合以下幾點要求：

　　(1)鋅陽極不允許使用于土壤電阻率不小于200 Ωm 的情況中;

　　(2)鎂陽極則不宜使用于土壤電阻率不小于 100 Ω·m 的情況中;

　　(3)外加電流陰極保護法在選用時不會受到土壤電阻率的制約與影響;

　　4.地下燃氣管道犧牲陽極保護

　　采用犧牲陽極法時，選用陽極的保護效果應符合以下要求：

　　(1)對地電位應達到-0.85V或更負;

　　(2)通電時，陰極電位較自然電位向負方向變化值應大于300mV;

　　(3)當土壤或水中含有硫酸鹽還原菌，且硫酸根含量大于0.5%時，通電后，對地電位應達到-0.95V或更負;

　　(4)犧牲陽極在埋設時，與保護的燃氣管道的距離不宜小于0.3m，也不宜大于7m，埋設深度不宜小于1m，且直埋設在潮濕的土壤中。埋設形式可采用立式或臥式。在陽極與保護管道之間，嚴禁設置其他金屬構筑物。

　　三、城市燃氣管道優化設計方法探討

　　針對于我國城市燃氣管道優化設計工作，國內許多的設計研究人員都付出了諸多的辛苦與努力，研究這些對于燃氣管網、管道的優化設計問題，筆者初步總結主要有以下幾個可實現優化目的的方法。

　　(1)把燃氣管道的管徑作為一種具有連續性的變量，通過求解某一管段的經濟方程組，即可將燃氣管道的管徑參數上下靠檔，此方法在實際應用當中可在最后的破壞過程中了解到最優性;

　　(2)利用求解的燃氣管道管網最短路徑樹可將環狀的管網型式進一步分解為枝狀的管網形式，即可根據某一管段內的流量確定管道管徑。此方法的應用會導致管網完整性的破壞，且在選擇管徑時也僅能夠取近似值，因此求解的終值也只是一種滿意值而非最優值;

　　(3)將所有的可選擇方案進行對比評價，然后選擇各方面協調最好的方案作為最優方案。此方法的應用僅限于在小規模的管網系統，這主要是因為在每一個管段中如果存在八種可選擇的情況，那么管網有十個管段時可選擇的方案就無法進行有效統計，可操作性不足。

　　分析以上三種優化方法，同一特點是具有一定的局限性，設計研究人員在充分尋找更為先進的優化方法中，總結發現了一種應用系統分析法，尤其是在解決城市燃氣管道設計方面的效果不錯。目前，遺傳算法的突破已成為能夠有效簡化燃氣管網設計思路的一種新型方法，其方法原理是能夠通過遺傳算法提高一種可以求解復雜系統優化問題的通用框架，不限于問題存在的領域及特點，因此被廣泛應用于許多的學科。

　　四、結語

　　綜上所述，城市燃氣管道優化設計是為了能夠造福于民，在現有可能的前提下應該將設計工作做到更為全面、合理。本文以分析城市燃氣管網的設計構成，并簡略闡述關于設計所應用的遺傳算法，旨在能夠更深入地了解我國在這一方面的設計工作內容，提升設計能力及水平。

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