城市軌道交通給排水節能環保設計初探

夏 斌

上海市隧道工程軌道交通設計研究院，上海 200235

在建筑周期內，通過現代化技術實現資源能源節約、保護生態環境，同時不影響人們的居住質量，在此基礎上建設起來的建筑物就是綠色建筑。要想實現綠色建筑發展，必須在各項工程建設中貫徹落實節能環保理念，軌道交通工程也不例外。隨著人口和私家車數量的增加，城市交通面臨著沉重壓力，軌道交通建設能夠有效緩解交通壓力，對于城市發展意義重大。給排水系統是軌道交通工程的重要組成部分，加強給排水節能環保設計有利于提高水資源利用效率，改善水污染，促進生態城市建設與發展。文章簡要介紹了城市軌道交通的給排水系統，并針對其節能環保設計提出相關建議。

1 城市軌道交通給排水系統設計概述

1.1 設計內容

給水系統與排水系統是城市軌道交通給排水系統的兩大組成，前者主要負責供給車站消防用水、生產用水及生活用水，水源來源于市政自來水；后者主要負責收集和排放車站、區間及車輛基地污水、廢水、雨水等，其中，車輛基地生產廢水應經處理達標后方可排至市政排水管網中。城市軌道交通給排水系統設計涵蓋多方面內容，包括生產、生活給水系統、消防系統和排水系統等。其中，消防系統包括消火栓系統、自動噴水滅火系統、自動滅火系統等，排水系統包括污水系統、廢水系統和雨水系統[2]。

1.2 設計原則

城市軌道交通給水系統的水源主要來自市政管道，水質、水量以及水壓均要符合消防用水、生產用水和生活用水需求。現階段，軌道交通給排水系統應當關注節水設計。在車站給水工程設計中，室內生產、生活給水系統和消防給水系統采用獨立的系統。選取設備時既要對其安全性能加以考慮，又要對經濟成本加以考慮，在此基礎上確定最佳設計方案。

2 城市軌道交通給排水節能環保設計分析

2.1 軌道交通車輛基地節能環保設計

2.1.1 污水處理及回用系統

城市軌道交通屬于一種綠色、環保、節能的交通系統。因此，合理設置污水處理設備非常必要，盡可能確保軌道交通排放的污水不低于城市污水排放標準。對于城市軌道交通系統來說，其生產活動的關鍵場所之一是車輛基地，該部分污水排放量大，其生產廢水中含有許多污染性物質，無法直接排放至城市污水系統中。因此，車輛基地生產廢水需要經過一系列處理，包括隔油處理、殺菌消毒等，廢水經由沉淀池、氣浮池等處理后，水中懸浮物被分離出來，最終通過一系列物理化學反應，確保處理后的水質滿足排放標準，然后才能將其就近排放至城市排水管道中。同時處理后的廢水也可用作車輛基地道路沖洗和綠化澆灑的等雜用水系統，以此實現水資源利用效率的提升，處理后的廢水水質應達到城市雜用水標準（GB/T 18920）中綠化用水及道路澆灑的標準[3]。

近年來，城市軌道交通迅速發展，部分軌道開始向城市邊緣延伸，對于這部分地區的市政污水系統，往往不能馬上與城市污水處理廠連接，導致這些地區的車輛基地及車站的污水無法接至市政污水管道。針對這一問題，通常會把在距離市中心較遠的車站和車輛基地設置一套污水處理裝置，對污水采取集中處理、排放的方式，以免車輛基地和車站污水污染周圍環境，造成生態破壞。污水經處理設備處理后，水質應達到《污水綜合排放標準》GB 8978及相關地方標準的要求，處理后污水一般直接至附近水體。

2.1.2 太陽能熱水系統

太陽能作為一種可再生的清潔能源，在車輛基地給排水系統中的應用，能夠實現電力資源的有效節約，達到節能環保目標。將太陽能集熱器安裝在車輛基地建筑屋頂，生活給水經太陽能集熱器加熱后供給車輛基地食堂、盥洗及淋浴用水，既能減少電力消耗，又能有效滿足軌道交通車輛段的熱水需求，提高了軌道交通給排水系統節能環保設計水平。

2.1.3 節水型衛生潔具

軌道交通車輛基地包括一些建筑物，如綜合樓、公寓樓、維修樓等，在這些建筑物中應用節水型潔具，能夠有效解決水資源浪費問題，最終實現節能目標。

2.1.4 虹吸屋面雨水系統

虹吸式屋面雨水排放系統相較于重力流雨水排房系統，其雨水排放效率更高，既能對雨水進行集中收集，又方便回收利用雨水。在軌道交通車輛基地運用庫、檢修庫中采用虹吸式屋面雨水排放系統具有以下優點：可進行多個雨水斗的設置，便于靈活布置管道；管道系統在設計暴雨強度下是滿管流，屋面積水得以迅速排放，有效保護車輛基地建筑結構；立管數量較少，能夠實現建筑物內空間的節約，便于回收和利用雨水資源；排水管的管徑不大，施工工藝簡單，工期短；大大減少地面開挖工程量和窨井數量，便于軌道交通工程實施[4]。

2.2 軌道交通車站節能環保設計

2.2.1 新型管件、管材的應用

在設計軌道交通給排水系統時，新型管件、管材的合理使用能夠有效實現資源節約。比如：內外涂環氧樹脂管材具備優良的耐腐蝕性能、力學特性等，在將這種新型管材應用到車站軌行區、站臺板下等不便于檢修和維護的位置，既能實現管道壽命的延長，又能有效節約維護成本。此外，部分城市軌道交通采用不銹鋼管作為給水系統的管材，不銹鋼管材料本身是環境友好型，不含聚氯乙烯等環境污染物，具有很高的耐腐蝕性和強度、長壽命、低維護、綜合成本低，材料本身安全衛生，可保持水質純凈，對人體健康沒有任何影響，大大降低了管道的滲漏率，節約水資源，不銹鋼管表面光滑、摩阻小。因此，在軌道交通給排水節能設計中，應當著重推廣和使用這些新材料。

2.2.2 臭氧水處理設備的應用

臭氧水處理設備是以臭氧作為水處理劑對車站冷卻循環水系統進行水質處理，其原理是利用臭氧與水作用，形成天然強氧化性物質，使水中有機物、微生物發生分解、斷裂，并以強大的殺生作用破壞水垢賴以附著管壁的生物膜，殺滅細菌、藻類、消除生物粘泥。臭氧水處理設備能夠阻止結垢，脫落陳垢，大幅提高熱交換效率，節約電能，提高生產效能；形成致密氧化膜，有效防治點蝕，延長設備壽命；替代化學加藥，杜絕化學物排放，減少水污染，能夠殺滅軍團菌等致病菌，保障室內和大氣環境質量，保證公共衛生。

2.2.3 密閉污水提升裝置的應用

密閉污水提升裝置由污水泵、密閉式水箱、手搖式隔膜泵及相關閥門配件組成。目前大部分城市軌道交通車站在廁所設計中，傳統集水坑被密閉集水箱取代，后者密閉性較強，有效解決廁所異味這一問題。污水泵采用干式安裝方式，便于運營維護。此外，密閉污水提升裝置的應用還能防止水污染，實現車站污水泵房環境的改善；運行自動化程度高，環保效應顯著。

2.3 軌道交通消防系統設計

軌道交通車站消防給水系統在滿足兩路水源的前提下，一般從市政管網直接抽水，不設消防水池。從車站兩端不同市政給水干管上接出兩路消防引入管，供車站室內外消防用水。兩路消防引入管進入車站后，接至消防泵房，經消火栓泵加壓后接出2根DN150干管與車站環狀消火栓管網連接，消火栓管在站廳層布置為DN150水平環狀管網，站臺層從車站兩端的適當位置以DN150立管與站廳層的環狀管網連接，形成豎向環網。車站上、下行線分別向地下區間隧道引入一根DN150消防給水干管，沿隧道外側布置。消火栓箱的布置應確保同一防火分區內任何部位均有2支水槍的充實水柱同時到達。車站是否設置自動噴水滅火系統應結合當地消防部門的意見確定，當設置自動噴水滅火系統時，其火災危險等級為中危險級Ⅱ級，自噴系統各防火分區干管上安裝信號閥、水流指示器。系統的最不利點設置末端試水裝置。地下車站的通信及信號機房、變電所、環控電控室、弱電綜合室、UPS電源室、站臺門控制室、自動售檢票設備室等重要電氣設備用房應設置自動滅火系統。地鐵車站內按嚴重危險級配置磷酸銨鹽干粉滅火器。

3 結語

綜上所述，社會經濟的發展帶動了交通建設事業發展。作為城市重要的交通工程，軌道交通既能緩解城市交通壓力，又能實現能源節約，對于保護城市環境也有積極意義。城市軌道給排水系統設計屬于一項系統、復雜的綜合性工程，不僅要求設計人員具備豐富的專業知識，還要注重節能環保理念的融入，嚴格按照規范要求設計城市軌道交通的給排水系統，確保系統正常運行，在此基礎上采取合理有效的措施降低能源消耗，減輕環境污染，以此實現城市軌道交通給排水工程質量的提升，推動城市經濟可持續發展。