地下管线是城市正常运行的重要基础设施。优化城市地下管线综合规划设计以保障它的安全运行，从而促进现代化城市更加高效率、高质量运转。随着城市的快速发展，地下管线队伍不断扩大，需要通过城市地下管线综合优化设计，才能更加充分合理的利用有限的城市地下空间。
1.管线综合优化设计的目标和原则
1.1 管线综合优化设计过程中，应力争达到以下两个优化目标：
l）在保证管线必要覆土深度的情况下，尽量减小各种地下管线的总埋深。
2）在满足各种管线水平间距的情况下，使管线尽量布置在非机动车道下，若必须在机动车道下敷设管线时，应尽量避开车辙部位，以避免车辆通行对管线造成损坏。
1.2.在管线综合设计中，为保证设计进程快速、有序，设计成果科学、优化。需要遵循如下一些优化设计原则：
l）充分了解城市的整体规划和建设现状，理清整体规划和建设现状同管线综合设计的关系，找出其中影响和制约管线综合平面设计的因素，避免设计过程和成果的孤立、片面。
2）了解相关法律、法规、政策、规定及各专业管线的特殊要求，使管线综合设计做到有法可依，设计成果复合相关政策规定及各专业管线的特殊要求。
3）管线综合规划应同城市规划同步进行、有机结合，使两者相互制约、相互促进，增强管线规划设计意识，避免出现类似于主体工程建设己基本竣工，才做管线规划设计的不合理现象。
4）全面收集设计地段现状管线的准确信息，特别是像地下管线这类准确测量比较困难的管线信息，确保设计工作对现状信息的准确把握。通过对现状信息的准确把握，可以保证设计成果更加符合现场实际情况，避免施工过程中施工图与现状不符，需要进行临时修改，增加额外的人力、物力和财力的投入。
2.管线综合优化设计方法
2.1 整体思路
针对管线综合设计中的某一项或几项内容构建数学规划模型，通过运用运筹学中的最优化方法在可行的域值范围内对该规划模型进行求解，并使用得到的这一模型的最优解作为管线综合优化设计的某种依据，进而实现设计方案与设计过程的优化。
2.2 基本步骤
1）选择适合的数学规划类型
在众多数学规划方法中，主要内容包括：线性规划法、非线性规划法、动态规划法、多目标规划法、几何规划法等。对于以上几种不同的数学规划方法，其模型构造与求解难度不断增加。在管线综合优化中我们选择非线性规划模型作为研究方法，其原因有二：
①简单的线性规划不能表述大部分实际问题；
②通过构造非线性规划模型不仅可以很好地反映实际问题，而且针对这类模型已经开发出了许多求解方法，可以避免像其他一些规划模型那样只能建立表达式而无法求解的尴尬局面。
2）构造目标函数
非线性规划的目标函数应是因变量关于自变量的表达式，并要求表达式的值 （目标函数值）达到最小或最大。对于管线综合设计，可以假设道路下各种市政工程管线的埋深和各管线与道路中心线的距离为自变量，通过对上述这两个自变量分别进行数学计算（可以采用线性以外的任何运算）形成两个目标函数。而后对第一个目标函数求最小值，对第二个目标函数求最大值，即可以体现“各工程管线埋深浅，且尽量布置在非机动车道下”的管线综合优化设计。
3）确定约束条件
在实际问题中，所选择的自变量往往都有一个合理的取值范围，这就形成了对非线性规划模型的约束条件。
3.管线综合交叉口竖向设计的基本步骤
管线综合交叉口竖向设计是管线综合设计的重要组成部分，它以管线综合平面设计成果为基础，针对交叉口处管线种类多，数量大的特点，在管线综合竖向设计成果的基础上，对各种管线在穿越交叉口处的空间位置进行优化布置，其设计过程一般按如下步骤进行。1）在已完成的管线综合平面布置图的交叉口处分别标出各管线的管径和距道路中心线的距离。2）对同种管线的汇合点用该种管线的专用符号进行标记。3）确定交叉口处的路面标高和路面坡度。4）在水力计算表中查出重力流管线汇合点处不同方向管段的管底标高，以及各管段的坡度。5）通过计算分别确定重力流管线与其他管线各个交叉点处重力流管线的管底标高。6）检查雨水管线和污水管线交叉点处是否冲突，如发生冲突返回排水专业重新计算，如不发生冲突进入下一步。7）依据规范中管线发生冲突时的避让原则和管线间距要求，逐一确定各管线交叉点处的管底标高。8）检查各交叉点处的数据，并对其中的不合理部分进行优化，形成最终的管线综合交叉口竖向设计成果图。
参考文献：
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