【摘 要】
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近年来,我国水污染防治进程不断深入,城镇排水管道系统规模日益增加。然而,由于排水管材选用不当、施工质量不佳,排水系统对水污染控制和水环境质量提升的效果未能充分发挥。2019年以来,我国加强对排水管渠系统质量的重视,将完善排水管道系统作为污水处理提质增效的关键之一。埋地排水管材的种类较多,不同管材的性能、价格、应用场景各不相同,市售管材质量参差不齐,目前其选用往往主要依靠设计和管理人员的主观经验和主
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近年来,我国水污染防治进程不断深入,城镇排水管道系统规模日益增加。然而,由于排水管材选用不当、施工质量不佳,排水系统对水污染控制和水环境质量提升的效果未能充分发挥。2019年以来,我国加强对排水管渠系统质量的重视,将完善排水管道系统作为污水处理提质增效的关键之一。埋地排水管材的种类较多,不同管材的性能、价格、应用场景各不相同,市售管材质量参差不齐,目前其选用往往主要依靠设计和管理人员的主观经验和主要考虑建造时的技术和经济因素。事实上,不同管材对施工水平的容错性、破坏概率及修复成本、损坏造成的环境影响和补救费用、管材本身的生命周期环境影响等也会差异较大。因此,排水管材选用不仅应考虑建造阶段的直接成本和技术特性,而且应考虑全生命周期的成本、效益及环境影响。本研究旨在针对市政排水管材选用构建一套系统、综合的评价方法,以为设计和管理人员提供决策支撑。本研究在查阅相关国内外文献的基础上,分析了影响排水管材选用的因素,构建了一套评价指标体系,进一步提出了基于AHP(层次分析法)—TOPSIS(优劣解距离法)的综合评价方法,并选取钢筋混凝土管、HDPE(高密度聚乙烯)双壁波纹管、UPVC(硬聚氯乙烯)双壁波纹管作为对象进行实证应用评价。研究结果具体如下:(1)梳理国内外现有排水管材评价研究的指标体系以及设计指导文件对管材选用的要求,提出了管材选用评价指标体系。其中,目标层为排水管材选用优先度,准则层为技术性能、经济成本、环境影响,指标层包括耐腐蚀性能、接口可靠性、力学性能、施工便捷性、管材质量可靠性、水力性能、生命周期成本、生命周期环境影响、管道渗漏环境影响等9项指标。(2)建立了结合AHP和TOPSIS的综合评价方法。采用层次分析法结合专家打分确定各项指标权重。技术性能指标采用模糊综合评价赋值,其中定量指标管材质量、水力性能指标通过隶属度函数确定数值,定性指标包括耐腐蚀性能、接口可靠性、力学性能、施工方式四项指标通过专家打分确定数值;生命周期成本指标通过建立管道工程模型和管道退化模型,计算生命周期内各阶段的费用,并转化为年金。生命周期环境影响指标通过simapro9.0软件建立模型计算管材生命周期内对人体健康、生态系统、资源的影响,并将这些影响统一为单项记分;管道渗漏环境影响通过管材缺陷面积及单位面积污水渗漏量进行估算。综合评价根据指标权重及数值用TOPSIS方法进行合成。(3)以特定工程模型为对象,选取钢筋混凝土管、HDPE双壁波纹管、UPVC双壁波纹管三种管材进行了管材选用综合评价案例研究。评价结果表明三种管材的相对贴近度分别为0.608(HDPE双壁波纹管)>0.550(UPVC双壁波纹管)>0.412(钢筋混凝土管),也即三种管材选用的优先顺序,HDPE双壁波纹管是该工程模型背景下的最佳选择。本文提出了城市排水管材选用评价的一种新方法,可综合考虑管材生命周期的技术性能、经济成本、环境影响等3个方面,实现对不同管材选用的优先度进行排序,可作为设计和管理人员排水管材选择的决策支撑工具。
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