市政給排水管線設計的優化措施

蔣 奇，謝云中，游 瑋

1.中國市政工程中南設計研究總院有限公司,湖北 武漢 430010

2.同圓設計集團有限公司，山東 濟南 250101

1 市政給排水管線運行現狀

1.1 系統老化

當前，我國大部分城市相關給排水配套設施無法實現現代化、系統化建設。給排水管網系統是市政給排水管線設計中非常重要的部分，但是當前該部分存在應用性能不夠完善等問題，有些城市甚至還在使用20世紀遺留的給排水管道。這些管網老化現象嚴重，并且接口處存在破損、滲漏等問題，嚴重影響了給排水的效率，使得給排水系統無法充分發揮其作用。

1.2 存在供水質量問題

通過調查研究我國一些城市的市政給排水管網發現，在部分管網系統中，管網實際承擔的壓力遠高于設計的標準壓力，這嚴重縮短了管網的使用壽命，而且使用安全問題也無法得到保證，容易出現排水管爆裂問題，從而導致停水問題。這些問題的存在不但影響了給排水系統的效果，而且會影響居民的生活水平。

1.3 防洪排澇能力較低

作為市政工程建設施工中的關鍵環節，給排水系統設計的施工質量會直接影響城市建設的整體效果。然而，部分設計人員在規劃市政給排水管線過程中沒有使給排水工程具有較好的防洪排澇功能，這直接降低了給排水工程的整體功效，使給排水工程和城市中其他的建設項目無法達到協調統一的狀態，一旦出現暴雨天氣，就會嚴重沖擊到城市的給排水系統。如果相關設計人員不能確保工程建設發揮其基本作用，在暴雨天氣狀態下不僅會影響人們的出行，還會威脅到人們的安全。

1.4 管道連接不到位

在開展給排水管線設計時，要做好管道的選材工作，一旦管材出現問題，就會直接降低給排水設計的質量。給排水工程由于是在地下進行施工，因此要選擇抗腐蝕能力比較強的材料。但是實際工作中，不同的施工環節其設計內容基本是由不同的分包商完成，在選擇材料時，分包商一般不會針對材料選擇問題進行專門的溝通，有些分包商甚至為了節省成本會選擇一些成本偏低的質量不理想的材料。管道連接距離在設置過程中也很容易出現問題，一些設計人員在沒有進入施工現場進行深入的勘察的情況下就直接展開給排水管線設計工作，僅憑借自身的經驗來設置管道連接距離，致使設計規劃脫離實際情況，無法保障管道連接能充分發揮作用。

2 市政給排水管線優化設計措施

2.1 優化整體管網布局

設計給水管網時，在確定線下情況的前提下，為了確保質量，要結合水力參數以及管道的直徑選擇最優的搭配組合。在確定管線之后，要對給排水管網的流量進行合理的分配，通過運用優化算法來優化管道的直徑數據，以城市的規模以及給排水的需求為依據，針對不同的區域進行具體的布置，以確保分布組合效果達到最佳狀態，確保管網系統在運行成本最低狀態下實現運行效益的最大化。需要注意的是，可以通過運用非線性規劃法、使用遺傳算法、純屬規劃法等多種方法對不同壓力范圍內的供水設計進行優化，但要嚴格遵循水資源的優化配置原則來規劃城市給排水管網系統，在開始設計之前認真完成需水量的預測工作。另外，為了保障城市能夠長遠發展，在進行設計時要充分考慮到該城市未來的地下水開發、水質改善以及供水集約化等多種可能的發展方向，給這些城市地下發展預留一定的操作空間。

2.2 做好管道設計

為了確保管道設計的精準度，設計人員要在供水管道設計圖紙中準確地標識出標高、預留、管徑、管道基礎等數據。同時，在進行管道垂直設計時，為了避免管道出現損壞，要確保在外部負載的情況下依然能夠保持管道的完好度。在比較寒冷的天氣，要采取一定的措施來避免供水管道凍結。最小土層要結合不同管道的承壓能力來確定。在規劃和設計相關圖紙時，要使用1∶500的地形圖。在進行具體的操作時，可結合實際情況降低供水管，如熱水管和供水管之間的水平距離必須大于1.5m（如果采用的是質量比較好的管材，則可以適當縮短熱水管和供水管之間的水平距離）。在規劃和設計住宅小區供水系統時，要以物業管理規定為基礎，在深入了解其供水原理以及性能之后再進行相關設計工作。重力管道、直徑比較大的管道要分別避開壓力管道、小直徑管道。在進行管道以及接口設計時，要盡量使用軟管，最好的選擇是消防水帶和HDPE管道相組合，采用UPVC管道作為排水管道，設置柔性管道接口。

2.3 管線綜合設計

某工程項目能夠對該地區的管線設置提供相應的載體，可以給市政提供配套的基礎設施，可有效推動當地市政建設的發展。該工程主要從以下三個方面進行管線的綜合設計。

第一，設計管位的橫斷面。該項目位于道路紅線寬度范圍內的路面，設有雨水管、給水管道、污水管道、燃氣管道、有線電視管道、路燈電纜、通信電纜、交通信號纜、電力電纜及預留的橫穿管廊，在該紅線范圍內的地下管道涉及雨水、給水、污水、電信、燃氣、電力等，因此為確保道路上行駛車輛的舒適性，并未在機動車道以下布置管線。

第二，管線的平面布置，管道平面的間距設置要結合各專業管道的相關要求進行，而且未來的市政配套設施會進一步完善和發展，因此需要預留出相應的通道空間。另外，要統一協調該路段相交的規劃路以及現狀路口等管線之間的連接。對于其中存在問題的部分，需要及時納入下一步的規劃安排中，這樣才能確保管線的設計和施工順利進行。另外，要結合道路的坡向以及道路兩側的實際規劃情況，預留出橫穿管道。如果在一些地塊已經做好了相應的管線設計，則需要按照情況預留接口。

第三，管道的豎向設計。管線之間如果出現交叉，從最底層往上的分層布置的順序一般是污水管道→雨水管涵（或者雨水管涵→污水管道）→電信管道、燃氣管道、給水管道→雨水口連接管、有線電視電纜、路燈電纜、電力套管。在進行管線豎向設計時，部分管線要結合各管線單位的要求來確定其垂直凈距。如果無法達到標準要求，則需要做進一步的加固處理，以確保施工的安全性。

2.4 防洪排澇設計

如果是山區城市，由于地形具有一定的優勢，與其他平原地區相比其內部洪水泄出的速度相對更快，因此排洪措施要盡可能避免采用建設泵站的方式，可以采取的有效措施是在適宜的地方設置排水設置。另外，要以排洪以及排水的標準為依據。城市排水的主要目的是避免城市小流域出現匯合情況，強降雨的時段（暴雨樣本要采用年超大值法進行科學選?。┮话憧刂圃?～120min。通常情況下泄洪流域面積都比較大，因此一般會采取暴雨推力公式，以回水期的降雨量及具體的城市泄洪流域面積為依據確定洪水的回流期。

2.5 提高給排水系統的應急處理能力

（1）加強給排水管網監測。第一，要持續更新管網信息，及時清理歷史性數據，不斷完善和更新管網信息。為了便于查閱和管理，需要把管網信息錄入計算機系統內。在進行工程施工過程中，可以采取有效的措施更新管網信息。第二，要加大流量監測力度。為了能夠及時了解管網之中的液位以及流量信息，可以把排水接管系統以及給排水管網的流量監測系統等均納入排水監管系統內，以保證在發生爆管情況時可以及時把信息反饋到搶修中心，有效提高問題處理的時效性。

（2）科學推算區域降水量?？梢砸援斍暗奶鞖廒厔轂橐罁v史數據進行適當的修整，并綜合考慮城市的經濟因素、城市的降水量情況以及市政給排水管網的排水能力。為了盡快展開雨污分流工作，可以適當提高水泵站、排水管道以及出水口的參數，以有效提高工作效率。

（3）做好管網污染的防范工作。要提高對小區、學校等城市重要地段的閉合管網相關設計工作的重視程度，以確保出現緊急狀況時可以只關閉外網就可解決問題，不影響內網應用備用水源。

2.6 積極應用BIM 技術進行市政給排水管線設計

可以結合相關的數據，合理地對市政給排水管道進行分類以及預算管線的工程量。以管線數據為依據，構件相應的虛擬模型，通過反復的運行試驗，發現可能存在的問題并提出針對性的預防措施。相關設計人員在運行數據時，各個管線之間通過不斷的碰撞能發現可能存在的問題，然后針對問題對管線的運行參數進行合理的調整，從而有效提升運行的效率。另外，相關設計人員通過不斷的優化以構建出更加科學合理的管線模型，并結合排水管線以及給水管線的運行特點不斷改進和完善設計方案，從而減少管線出現滲漏現象，有效降低管道更換和維修的概率，進而確保市政給排水管線運行的穩定性。

3 結束語

由于市政給排水會直接影響人們的生活質量，因此為確保工程質量符合要求，在施工過程中要加大對管線優化設計和施工的重視程度，加大對施工工藝的檢驗力度，以提高工程施工的水平，從而確保工程質量達標，進而推動整個城市的發展。