建筑室内生活排水系统的优化选择

建筑室内生活排水系统的优化选择

贺顺勇

贺顺勇

南华大学湖南省衡阳市421000。

摘要：随着现代建筑类型的日趋多样化，其室内生活排水系统的种类也逐渐增多，各种排水系统的优势与缺陷共存，因此，排水系统的选择是当下值得研究的一个问题。由于建筑室内生活排水系统受到社会环境效益、技术因素、经济因素等各种不确定因素的影响，对其进行评价具有模糊性，所以需利用模糊数学的方式对生活排水系进行评判。本文结合工程实例，采用多层次模糊综合评判理论对不同的生活排水系统分别进行评价，从而得到最优的排水方式。

关键词：建筑室内；生活排水系统；模糊数学；多层次模糊综合评判理论

中图分类号TU文献标识码B文章编号

Optimalselectionoflivingdrainagesysteminbuildingroom

Abstract：Withtheincreasingpersificationofthetypesofmodernbuildings,thetypesoflivingdrainagesystemareincreasing,andtheadvantagesanddisadvantagesofvariousdrainagesystemscoexist.Therefore,theselectionofthedrainagesystemisaproblemthatisworthstudyingatthemoment.Becausethelivingdrainagesysteminbuildingroomisinfluencedbyvariousuncertainfactorssuchassocialenvironmentalbenefits,technicalfactorsandeconomicfactors,itisfuzzytoevaluateit,soweneedtousefuzzymathematicstoevaluatethelifedrainagesystem.Inthispaper,combinedwithengineeringpractice,themultigradefuzzytheoryisusedtoevaluatethedifferentlivingdrainagesystems,soastogetthebestdrainagemode.

Keywords:Buildingroom;Livingdrainagesystem;Fuzzymathematics;Multigradefuzzytheory

1模糊综合评判理论

模糊综合评判是在考虑多种因素的影响的模糊环境中，对某种事物出于某种目的而作出的综合决策或决断[1]。

多层次模糊综合评判理论首选是根据实际工程项目的特点，建立相应的评价因素指标体系，并按照某些属性将所涉及到的各因素划分为几类，先对每一类由低层次到高层次的顺序进行初层次的综合评价，再对得到的评价结果分别进行相应的高层次的综合评价，既而得到一个能符合实际又可定量化的评价结果。在多层次评价的过程中，需要采用层次分析法或专家打分法来确定不同因素指标的权重[2]。

具体步骤如下[3][4]：

①选择评价指标的集合，即建立评价因素集。

按照某些属性的特征将基本因素集划分成个子集，分别记作：，，...，

，这些子集应满足，，。

每个子集又可以分成若干个评价因素，记作：，，通过这种方式建立起来的评价因素指标体系能够将评价层次完整地可反映出来。

②建立评判集

评判集记作：，其由多种决断构成的集合。

③确定各评价指标的权重集

评价指标的权重可以用层次分析法或专家打分法来进行确定。专家打分法是邀请专家对每个指标按其重要性来分别进行打分，再根据打分的结果计算每个指标的权重。

层次分析法是一种简洁而实用的多准则决策方法，其是把与一个问题有关的各个指标按不同类别进行分层排列，构成具有递阶层次类型的结构模型，其确定权重的主要步骤如下：

首先，建立具有递阶层次类型的结构模型，把人们对每个因素的重要性采用“1～9”的标度进行比较判断定量化，然后构造相应的判断矩阵，接着采用方根法求出其最大特征值和相应的特征向量，归一化处理后即为某一层相对于上一层的权重值。最后对判断矩阵实施一致性检验。

评价指标因素集中的每一子集的权重集为。中每个因素的权重分配为，其中，，。

④单因素评判矩阵的确定

对每一子集都有一个与之相应的评判集。由评判集中所有元素构成的矩阵即为的单因素评判矩阵，矩阵如下：

（1.1）

⑤第一级综合评判

综合评判：

（1.2）

⑥第二级综合评判

把每一子集看成是一个元素，将上一步的评判结果看作它的单因素评判，则又可形成总的评价矩阵:

（1.3）

第二级综合评判矩阵为：

（1.4）

为了易于对各个方案优劣的比较，将诸因素进行量化，用来表示量化以后的评判集，则该方案的综合评价值为:

（1.5）

对各个方案经计算得到的综合评价值进行比较，综合评价值最大的即为最优方案。

2多层次模糊综合评判模型的确定

2.1评价指标的确定

在对建筑排水系统的类型进行选择时，相关设计人员通常是从社会环境影响、经济效益和技术三个方面来进行考虑。通过收集设计院相关设计人员的建议和意见，并根据相关的规范，我们分别对这三方面的因素做了进一步的划分，结果如下：

①社会环境指标

随着社会不断的向前发展，人类的生活水平在逐步得到提高，人们对居住环境的要求也在逐渐提升，环境保护的意识也越来越强，建筑节能已成为现代建筑的发展趋势，是一项越来越被重视的系统工程。社会环境指标从而可以划分成节能性、对环境的影响以及居民满意度三个部分。

②经济指标

经济指标可以分为后期维护及管理费用、运行费用和系统造价三个部分。

③技术指标

技术指标是排水安全可靠性的保证，其可以划分为管线布置难易程度、排水可靠性、管内气压稳定性、通气性能、排水能力等五个部分。

2.2评判集的确定

在分析某种建筑排水系统是否符合某一段标准层或某种建筑时，需对其每个指标进行评判。将评判的结果分为四个等级，分别是：，，，，用来进行量化。请若干专家对某一段标准层或某种建筑待选的排水系统的每个指标按照、、、的等级进行评判，从而可以得到各等级所占的比例，进而可以得出评判集如下：

，其中（2.1）

2.3各级指标权重分配的确定

本节各级指标的权重分配是通过专家打分法来确定的，邀请给排水专业领域的位专家分别对各级指标的权重进行打分，权重分级按、、、、、、、、、、、等十二个等级来进行考虑。

①一级指标权重的分配

把位专家对一级指标（社会环境指标、经济指标和技术指标）的打分情况进行统计，经计算，社会环境指标、经济指标和技术指标的权重分配为（0.203，0.310,0.487）。

②二级指标权重分配

1）社会环境指标

社会环境指标主要是划分为节能性、对环境的影响以及居民满意度三个部分，经计算，这三个部分的权重分配为（0.317，0.333，0.350）。

2）经济指标

经济指标主要是分为后期维护及管理费用、运行费用和系统造价三个部分，权重分配分别为（0.310，0.200，0.490）。

3）技术指标

技术指标主要是划分为管线布置难易程度、排水可靠性、管内气压稳定性、通气性能、排水能力等五个部分。权重分配分别为（0.117，0.198，0.222，0.185，0.278）。

2.4构造单因素评判矩阵

请位专家对待选的排水系统的每个指标按，，，进行评判，并用来表示各项所占的比例，每个指标都有一个单因素评价矩与之对应。各个指标的如下：

社会环境指标：

（2.2）

经济指标：

（2.3）

技术指标：

（2.4）

2.5进行多层次模糊综合评判

由2.3节各级指标权重分配的结果，可以得到权重的分配如下：

社会环境指标、经济指标和技术指标的一级模糊综合评判为:

取（2.5）

则二级模糊综合评判：

（2.6）

为比较各方案的优劣，用对评判级进行量化。

综合评价值：（2.7）

采用上述方式对每一种排水系统的综合评价值进行计算，综合评价值最大的即为最佳的排水系统。

3多层次模糊综合评判法在工程实例中的应用

3.1工程概况

通号.望麓嘉园～工程楼项目位置处在湖南省长沙市岳麓区东方红镇，该楼项目的规划范围为东临建设中中联住宅地块，西邻建设中望雷大道，南邻岳麓大道。项目的山体景观资源丰富，地势北高南低，东高西低，总用地面积为，总建筑面积：平方米。本工程室外采用雨水分流制和生活污水排水的管道系统。室内污水收集后统一集中排到该工程西部的生化池内，最终经处理后排入到长沙市的市政管网。

3.2排水系统的优化选择

根据相关规范的要求，本工程室内生活排水系统可以采用特殊配件单立管排水系统、螺旋管单立管排水系统以及设有专用通气管系的排水系统这三种类型，全都设置伸顶通气管，下面采用多层次模糊综合评判法对本工程的室内生活排水系统进行优化选择。

①评价指标按前面的2.1节来确定；

②评判集的确定：

根据前面的2.2节，将评判的结果分为四个等级，分别是：，，，，用来进行量化。请若干专家对本工程待选的排水系统的每个指标按照、、、的等级进行评判，从而可以得到各等级所占的比例，进而可以得出评判集如下：

，其中

③各级评判指标权重：

④请给排水领域专家根据实际情况对本工程待选的排水系统的每个指标进行评价，然后对评价结果进行汇总，即可得到单因素评判矩阵。汇总结果见表2.1～2.3。

表2.1螺旋管单立管排水系统评价结果统计表

评判指标

评判等级优（2）良（1）中（-1）差（-2）

社会环境节能0.300.250.250.20

环境影响0.450.300.100.15

居民满意度0.400.250.050.30

经济后期维护及管理费用0.350.200.250.20

运行费用0.300.300.100.20

系统造价0.500.200.200.10

技术管线布置难易程度0.400.400.200

排水可靠性0.500.300.200

管内气压稳定性0.400.200.300.10

通气性能0.400.200.300.10

排水能力0.400.300.300

表2.2特殊配件单立管排水系统评价结果统计表

评判指标

评判等级优（2）良（1）中（-1）差（-2）

社会环境节能0.400.250.150.20

环境影响0.300.300.100.30

居民满意度0.400.200.100.30

经济后期维护及管理费用0.200.350.250.20

运行费用0.300.300.200.20

系统造价0.200.100.300.40

技术管线布置难易程度0.300.400.200.10

排水可靠性0.400.300.200.10

管内气压稳定性0.300.300.300.10

通气性能0.450.350.200

排水能力0.400.400.100.10

表2.3设专用通气管排水系统评价结果统计表

评判指标

评判等级优（2）良（1）中（-1）差（-2）

社会环境节能0.400.300.200.10

环境影响0.200.300.300.20

居民满意度0.500.200.200.10

经济后期维护及管理费用0.300.200.200.30

运行费用0.200.300.250.25

系统造价0.100.200.200.50

技术管线布置难易程度0.100.100.300.50

排水可靠性0.500.300.100.10

管内气压稳定性0.400.400.200

通气性能0.600.200.200

排水能力0.500.300.100

⑤对以上三种排水系统分别采用多层次模糊综合评判法进行评判，从而得到本工程三种排水系统的B值如下：

其综合评判值为：

由上面计算结果可知最大，所以本工程的室内最佳排水系统为螺旋管单立管排水系统。

4结语

本文应用多层次模糊综合评判法对长沙市岳麓区东方红镇的通号.望麓嘉园～楼工程项目待选的室内生活排水系统进行了分析比较，从社会环境、经济和技术三个方面来确定评价指标及其权重，并确定评判集和评判级别；接着按类别对待选的室内生活排水系统的各个指标分别进行评判，从而确定单因素评判矩阵；然后逐级对各因素进行综合评判，对每一种排水系统的综合评价值进行计算，综合评价值最大的即为最佳的排水系统。

参考文献

[1]李洪兴，汪群等.工程模糊数学方法及应用.天津:天津科学技术出版社，1991.

[2]汪培庄，李洪兴.模糊系统理论与模糊计算机.北京:科学出版社，1996.

[3]陈守煌.模糊水文学与水资源系统模糊优化原理.大连:大连理工大学出版社，

1990.

[4]谢季坚，刘承平等.模糊数学方法及其应用.武汉:华中理工大学出版社，1997.