淺析市政給排水管網設計

中國市政工程西北設計研究院有限公司 廣東深圳 518000

摘要：城市給排水系統是城市基礎設施的重要組成部分，排水管網設計的合理性是保障城市水資源良性循環。本文根據工程案例，對市政排水管線設計重點及優化措施進行探討。

關鍵詞：市政給排水；管網；管線設計

一、市政排水管線的設計重點

（一）排澇防洪的設計

對于城市建設工程來說，在規劃重現期不可有“澇”的概念，只是如何將雨水及時滯蓄或排除的問題。防洪排澇工程可以稱為排內洪規劃和防外洪規劃，外洪及內洪設計的重點在于內洪要以排蓄為主，外洪要以防控為主，如如：修建水庫、防洪堤等，確保人民財產的安全。

①排洪的基本措施。在進行排洪時，主要有雨水泵加滯洪區方案和地面全抬高方案。對于山區來說，雖然內洪產生的比較快，但是退的也比較快，適宜使用全抬高的方案，而不宜設置水泵站。此外，可以在局部位置設置抽排設施。

②排水標準和排洪標準的銜接。城市排水主要是為了對小匯流面積上出現短時間暴雨的排水問題進行解決，一般將控制暴雨的時段設置為5min～120min，利用年超大值法對暴雨樣本進行選擇?？紤]到排洪的匯水面積比較大，當前多使用暴雨推力公式對重現期一天的雨量作為基本數據，由于使用年最大值法進行暴雨樣本的選擇，所以在規劃防洪排洪時，要對排水重現期和排洪重現期標準銜接的問題進行考慮。在對城市排洪流域的具體面積和城市重要性進行全面考慮后，對防洪排洪重現期進行確定。重現期的選擇標準和排洪匯水的面積成正比。對于中大型城市，要按照20年一遇以上的標準進行排洪標準的制定。

（二）流速設計和管道連接設計

在布置街道污水管道干管時，是在未完全確定住宅小區規劃前進行布置的，此時，排水點的位置是不確定的，在設計時，每間隔一定的距離會將連接管接出，從而使碰水支管和干管更好的銜接起來，連接管之間的距離要按照實際的使用要求進行確定，要防止連接管和其他管線有沖突的情況出現，使用局部斷面增大、調節跌水井的方式進行排水管線的設計，在保證過水斷面不會減少，不會對排水造成影響的基礎上，可以使用倒吸虹管。在設計充滿度下，要將污水管道的最小流速控制在0.6m/s，如果起點污水管段的流洞速度無法達到規定要求時，街道下污水管道應設計的最小坡度為0.003，污水管道的直徑最低為300mm，在管道坡度無法達到以上要求時，可以適當降低，但是要進行必要的防淤措施和清淤措施。

（三）設計處理污水的方法

在對城市污水進行處理時，可以使用分散和集中相互結合的方式。一直以來，在對污水進行處理時，主要使用集中處理的方法進行處理，這主要是因為污水廠的運營成本比較低，污水處理效率高，可以保證水質的處理質量。但是，使用這種方法對污水進行處理，隨著時間的變化，各種缺點越來越明顯。主要問題有下面幾個方面：

1）運營過程中，由于提升泵站的數量多，能耗比較大。

2）管網投資金額比較大，管道直徑越往下游越大，會導致投資增加。

3）不可以就近利用中水?？紤]到這些問題，很多污水使用BOT形式進行營建，可以更加容易的對污水進行分散處理。因此，分散處理和集中處理相結合的污水處理方法將會成為未來主要的發展方向。

二、設計給水系統時需要注意的方面

（一）優化管網

在設計給水管網時，主要是在已經確定的線下進行水力參數和管徑的最佳組合解，在已經確定的管線中，要對管網流量進行合理的分配，使用優化算法對管道設計管徑進行優化，根據城市的具體情況，對供水區域進行分布和組合，為了使系統整體運行的費用最低，使用不同壓力范圍進行供水，當前在給排水系統中，主要使用非線性規劃法、純屬規劃法、遺傳算法和動態規劃法對算法進行優化。

在規劃城市給水系統時，要對水資源的配置進行優化，首先將需水量的預測工作做好，對市政用水、村鎮和城市生活用水、工業用水、農業灌溉用水、漁業用水、畜牧業用水等方面的因素進行考慮，此外，還要對江河流域自身的生態流量需求進行考慮。在預測工業用水量時，主要使用萬元工業產值法和多用用地指標法進行設計，但是因為傳統行業的設備更新速度不斷提高，信息產業飛速發展，使用這些方法會導致預測的工業用水量結果偏差比較大，要給予足夠的重視。在未來，區域供水主要是用來對城鎮居民的生活質量進行提升，改良水質，對地下水量的開發進行控制，進行水源的置換，防止進行重復建設，促進供水行業的集約化發展，提高企業的經濟效益和管理水平。

（二）設計管線

1）設計人員要將管徑、管道基礎、預埋預留、標高等在設計圖上標注出來，提供盡可能詳細的設計圖。在進行豎向設計時，要保證管線受到外部荷載影響后不會出現壓壞的情況，在冬季管道不會出現凍結的情況。由于不同管材的承受壓力是不同的，因此要根據管材的具體情況確定最小覆土。

2）通常使用最近實測1：500的地形圖進行定線，在具體操作時，對于影響不大的管道，可以適當降低其凈距離，比如，規定給水管和熱水管的水平距離為1.5m，但是如果使用質量良好的管材，就可以對這兩根管道的水平距離進行增加。

3）在設計住宅小區的給水時，要根據物業的管理需要，根據當地的具體施工水平進行設計，對使用產品的性能和原理有一個深入的了解，將相關注意事項明確出來。

4）在工程管線豎向之間有矛盾出現時，盡量使支管避開主干管，不可以將管彎曲，壓力管要避開重力管，管道直徑小的管線要盡量避開管道直徑比較大的管線。在實際的施工過程中，要根據具體的情況進行確定。

三、案例

（一）案例簡介

某城市的地勢坡度相對平緩，在東部有一條從北向南的河流，將城市分成兩個區域，一區污水量排放標準為140L/（人·d），二區的污水量標準為135L/（人·d）。在城市中有三個工廠，排水管線的設計按照30年一遇的暴雨量進行設計。

（二）排水管線的設計優化

本城市排水管線在設計過程中，由于該城市管線鋪設過程中有地方會有沉降情況出現，為了不對管線造成破壞，除了按照常規的方法進行設計外，還需要對沉降因素進行考慮，現主要對沉降方面的管線優化措施進行探討。

（三）在隔堤的上游和下游設置柔性接口

調查證明，施工場地很容易出現沉降，最大沉降差可能會在250mm左右，所以，當管線從隔堤穿過后，很容易被破口，在這種情況下，需要盡量降低穿過的管道數量，并做好必要的保護措施。

為了更好的適應不同方向上的差異沉降，在給水消防壓力管道的隔堤的上游和下游設置柔性接口，如圖1所示。此裝置的伸縮量為300mm，在最大破壞情況以外。為了防止因為沉降出現倒流的情況，在首個檢查井處設置300mm的跌水，并在過渡段設置多個短管進行銜接，為了便于清淤，設計使用沉泥井。為了適應建筑物和室外場地的沉降，建筑物出戶管上使用柔性接口。

圖1 穿越隔堤柔性接口典型設計

（四）接口和管材的設計

盡可能使用柔性的管材，設計使用HDPE鋼骨架塑料復合管作為給水管和消防管的管道材料，使用UPVC雙壁波紋管作為排水管材料，所有管材的接口都使用柔性接口，檢查井和管道的接口都要使用多個短管和檢查井進行連接后，才可以和設計規定長度的管道連接。

結束語

在市政基礎設施施工的過程中，排水工程是一個主要施工內容，對人們的日常生活有直接的影響，由于當前我國大多數城市的給排水系統設計并不科學，布置給水系統管網時缺乏合理性，或者設計時沒有考慮具體的地質環境情況，導致施工后有比較大的安全隱患存在。因此在施工的過程中，要根據具體的情況進行分析，對所有可能出現的不良問題進行預測。如此才可以充分將市政排水管線的作用發揮出來，提高人們的生活環境。