室外給排水管網設計

李紅

室外給排水管網設計

李紅

在我國城市建設過程中，給排水管網設計的主要目標是在確保低能耗高效率的基礎之上，將水資源送入住宅小區的居民家中，同時要保證整個水資源的衛生，并確保水管中的壓力符合相關的施工標準。隨著我國城市化的不斷深入，城市中的水管面積不斷擴大，人們的用水需求也不斷增多。在整個住宅小區建設施工中，給排水管網的設計是其中較為重要的有機組成部分，不僅需要建筑設計者具有極高的設計能力，還需要投入大量的施工資金和成本。換個角度來看，給排水管網設計的質量好壞直接影響著居民的正常生活。

在新時期下，城市的發展以及廣大市民的生活需求，對住宅小區室外給排水管網設計也提出了較高的要求和標準。因此，作為住宅小區建設單位，要積極響應黨和政府“節能降耗”的號召，堅持節約水資源的基本原則，充分發揮室外給排水管網的節能作用和功能，從根本上實現住宅小區室外給排水系統在經濟效益和社會效益上的雙贏。

一、室外給排水管網輸水模式設計

1.給排水方式的種類介紹

一般情況下，住宅小區給排水模式和種類較多，主要包括重力輸水、壓力輸水以及重力和壓力二者相結合的給排水方式等，建筑工程單位需要結合具體的實際情況，采取最佳的給排水方式。其中，重力給排水主要利用地球重力而形成的水流，一旦發現水源處與需水用戶之間存在高度差，就適用于重力給排水的方式。可見，這就需要在給排水方式設計之前，對住宅小區附近的具體實際情況進行深入了解，分析該處是否可以適用重力給排水的方式。如果住宅小區室外給排水管網的附近較為平坦，地形起伏較小，無法使用給排水輸水的方式，這種情況下建議選擇壓力給排水的方式。由于給排水附近地形較為平坦，為了確保水源能夠到達住宅小區居民的家中，可以結合具體的實際情況，在給排水過程中增加加壓泵，為水源輸送提供動力。在室外給排水管網設計方案確定之前，需要將得到的各類數據進行準確計算和分析，以此來明確給排水管的型號和相關參數，根據具體的地形條件，結合多種因素，靈活選擇重力和壓力的給排水方式，還可以將二者進行配合使用，以此來達到最優化的室外給排水效果。

2.選擇合理的給排水方式

為了實現住宅小區給排水管網的合理優化，給排水方式的選擇是整個室外給排水設計的關鍵。在選擇給排水方式時，需要充分結合該地區的地質環境和水源現狀，可以利用下面這個計算公式：

其中，Hp表示水源泵站的揚程最大值，Z1表示水源的水位值，Z2表示水廠的水位，h代表輸水過程中的水頭損失值。

重力流給排水模式主要應用于部分山區類住宅小區，在確保給排水線路短的基礎上，充分發揮重力作用，提高住宅小區居民與水源地之間的高度差。其中，給排水管徑的設計需要確保適應最大給排水量。一旦途經高度差較大的地方，需要在該位置設置減壓閥。如果選擇壓力給排水方式，需要提前對該地區進行綜合分析，并對壓力給排水管進行分級處理，設計好具體位置，放置加壓泵，根據具體情況，設置好相應的壓力等級。

二、住宅小區室外給排水分區模式的設計

住宅小區室外給排水分區設計，直接關系著建筑物給排水性能的好壞，在具體設計中需要考慮以下因素：

1.科學合理的設計階層數

在住宅小區室外的給排水分區設計過程中，第一階層分區系統將功能定位于合理化的網管分布，第二、三階層分區系統主要是將空壓、減漏以及改壓作為目標。就我國目前的現狀而言，大部分地區的住宅小區室外給排水系統實行兩個階層的管網系統，其分類主要由網管規模和設計成本等諸多因素影響。因此，在住宅小區室外給排水分區設計過程中，需要充分結合地區發展情況，并階層設計，同時進行分步實施。

2.統一規劃區域規模

住宅小區室外給排水網管設計能夠確保居民對水壓的基本需求，那么就需要設計人員對給排水網管中的水壓均衡問題進行深入分析，并盡量實行低壓供水方式，最大程度的降低安全事故的發生，并將漏失量保持在合理范圍內，全面貫徹節約水資源的最終目標。一般來說，在供水區域內能夠對水壓數值進行有效控制，并在室外給排水管網設計中對區域規模進行統一規劃。根據管網設計工作人員的豐富設計經驗，需要考慮區域地形中的標高差，并結合相應的水頭損失、人口等多種因素。同時，還需要考慮到經濟的投入。在分區之后，需要對給排水管道的流量進行計算，對漏失量進行預估。

3.合理規劃污水管道布置

由于污水管道數量多，連接復雜，且為重力流，必須優先布置。當然，優先布置并不是說就不考慮其他管道管線。我們最早在進行每個單體的設計時，水專業就與暖通專業密切配合，根據室外總體與各棟單體的具體情況，確定單體的給排水與暖通專業管道的進出口位置，做到排水管道與暖通管道在室外均能避開，尤其在室外總體做到管道不沖突，不交叉，這樣就可充分利用覆土層的有限高度，將所有管道合理有效的布置。

4.完善和優化區域方案

一般情況下，設計者基于住宅小區室外給排水管網設計好的分區方案，需要由相關工作人員對該方案進行科學論證，并堅持客觀性原則，借助仿真模擬的方式對方案進行評估，從而實現對方案的不斷完善和優化；此外，還需要對管道的閘斷以及相關設施等方案進行逐條分析，使方案更加合理化。就目前的現狀而言，住宅小區室外給排水管網規劃設計的優化計算方法不斷成熟，傳統的閉環自動算法主要針對室外給排水管網設計中較典型的過程進行建模。隨著城市的不斷發展，住宅小區室外給排水管網系統呈現非線性特征，針對這些管網發展現狀，數學建模的難度在無形中加大，甚至無法使用建模的手段進行。在現實情況下，傳統的閉環自動控制技術無法對住宅小區室外給排水網管進行有效模擬和仿真。就目前而言，遺傳算法優化在住宅小區室外給排水管網的應用中較為廣泛，該算法適用于復雜性較強的住宅小區室外給排水網管中，并不需要數學建模，從而實現對網管的分析和優化。針對目前城市的發展現狀，遺傳算法能夠對住宅小區室外給排水管網設計進行完善和優化，并在實際應用中取得了較好的實際效果，從根本上激發了模糊控制理論的內在潛力。在本世紀初期，日本有些遺傳算法的研究者表示，模糊技術中存在不確定性，正好以此來解決復雜住宅小區室外給排水管網中無法進行數學建模的問題，將遺傳算法的發展提升到了一個新階段，同時得到了多個具有科學價值的應用效果。

三、結語

住宅小區室外給排水管網作為城市建設發展中最為重要的環節，對城市化的進程有著極為重要的作用和意義。其中，住宅小區室外給排水管網設計需要將技術因素與經濟因素進行充分結合，以地區實際情況為依據，從而有效確定和優化整個給排水設計的根本方案。在住宅小區室外給排水管網分區的規劃和設計中，一方面需要利用模型對管網的成本和性能進行預估，另一方面，需要針對不同的方案，將技術型與所對應的成本進行對比分析，并與地區周邊環境進行有機結合，從而為住宅小區室外給排水管網確定最優化的設計方案。

（作者單位：鄭州市天友建筑設計有限公司）