给水PVC管网优化设计的高速公路理论分析
　　给水管网规划、定线是PVC管道设计的初始阶段，其布置的合理与否直接关系到供水运行的合理与否及水泵扬程的设置。在管网规划和布置中存在的主要问题是，当城市的发展重心、投资方向、城市规划，或供水规模发生变化时，按常规方法所设计的管网，由于无法解决优化及对条件变化适应性的矛盾，使设计、管理及施工部门常常处于被动的“修补”地位，从而出现道路的多次“开膛破肚”，造成大量的破坏和人工及资源的浪费。出现这一现象的根本原因，在于设计人员自始止终的下意识里就存在对管网系统“修修补补”的固有设计思路，没有从宏观及方法上加以拓展。
　　我们都知道，高速内环或外环道路，可以大幅度地提高一个城市的交通运输能力，其投资/效益比是相当高的。高速环线之所以能够提高运输能力，主要原因是提高了车速。基于这一思路，我们提出给水管网设计的高速公路理论，反映到管网的规划及定线上，可以从以下几个方面加以考虑：
　　 1)对中小型城市，选择一条纵向上可布置双管的“主干线”或形成“内环线”，如果是主干线，则尽量使干线到左右两侧边缘的距离相近；如果是内环线，则使环线到外侧边缘的距离与到环中心的距离相近。对大型城市，可以考虑建立双环线或“中”字线。
　　2)在环线上，使环线只与干PVC管材相连，不与支管相连，这样在水力上可以减小局部水头损失的影响，在技术上可以避免大口径管线与小口径管线的连接，节省投资。在环线上之所以要尽量避免局部水头损失，其原因在于，环线的管径比较大，流速也大，按照hf=ξV2/2g，ξ=(0.1～1.5)+(0.03～0.49) [3] ，如果取ξ=1.0, v=2.0，则hf=0.2米，也就是说，每接一条管子，则存在0.2米的水头损失，这样对下游的影响较大。
　　3)水流从环线上下来后，通过支管连接到用户，这时可使这些支管尽量缩小，满足最小水压的要求即可。其原因是，城市供水的快速增长主要来自于城市规模的不断扩大和新增工业、企业的发展，而在市区内，由于人口和工业布局的相对稳定，用水量的变化比较小。
　　通过高速公路理论进行管网布置的特点是，在环线建设时，尽量考虑到远期用水量的增长，使之满足远期的供水要求，而无需考虑远期供水的方向，从而避免由于供水重心的变化而造成的管网的大变动，使管网的适应范围更广。通过算例证明，应用高速公路理论所设计的管网，其投资同采用常规布置并进行管网优化的方法相近。
　　2、 给水管网多工况优化计算
　　所谓多工况优化计算，就是在优化过程中，同时考虑到最大用水时、事故时、消防时、最大转输时等各种可能出现的供水工况，使所设计的管网系统同时满足多种工况的供水要求。
　　管网的目标函数是通过年费用折算值来表示: