市政給排水設(shè)計中節(jié)能技術(shù)的運用

姜敏迪 馮會芝

摘要：市政給排水系統(tǒng)直接影響著一個城市的地下面貌，設(shè)計中應當以為居民提供便利為宗旨，充分考慮發(fā)展規(guī)劃、地理環(huán)境等因素，設(shè)計出經(jīng)濟性與實用性并存的給排水系統(tǒng)。其中還要注意節(jié)能技術(shù)的運用，尤其是2021年國務院政府報告指出要扎實做好碳達峰、碳中和工作。本文就針對給排水設(shè)計的發(fā)展現(xiàn)狀以及如何采用節(jié)能技術(shù)展開詳細的討論和分析。

關(guān)鍵詞：市政給排水設(shè)計;節(jié)能技術(shù);運用

引言：

給排水系統(tǒng)涉及到居民的日常生活和工作，是一個城市地下面貌的體現(xiàn)，且隨著城市規(guī)模的日益擴大，區(qū)域供水和排水需求也逐漸增加。要保證供水的安全和排水的通暢，保證給居民提供便利的服務就要注重給排水系統(tǒng)的設(shè)計，充分結(jié)合周邊地塊的發(fā)展和近、遠期的規(guī)劃來設(shè)計滿足人民需求和城市發(fā)展的給排水系統(tǒng)。在設(shè)計過程中還要注重節(jié)能技術(shù)的運用，節(jié)能環(huán)保是社會發(fā)展永恒的主題，尤其是我國確定了要在2030年前實現(xiàn)碳達峰，2060年前實現(xiàn)碳中和，而城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)又是低碳經(jīng)濟中的重要一環(huán)。建設(shè)低碳、美麗城市需要引入節(jié)能理念和技術(shù)，市政給排水設(shè)計中也應當注重節(jié)能技術(shù)的設(shè)計與應用，以低碳綠色發(fā)展為方向，增加能源節(jié)約和碳減排目標。綜上所述，在給排水系統(tǒng)設(shè)計中運用節(jié)能技術(shù)既是行業(yè)需求也是時代發(fā)展的要求。

一、給排水設(shè)計中節(jié)能技術(shù)應用的重要性

隨著人口不斷增加和社會的快速發(fā)展，我國可利用的淡水資源在逐年減少，同時人們節(jié)約用水的意識仍未得到普及，并且居民的生活水平不斷提高，各項生活活動的耗水量和排放量不斷增加，城市原有市政給排水設(shè)施逐漸無法滿足居民需求，再加上中央和地方政府的政策和資金支持，一大批市政給排水設(shè)施正在建設(shè)熱潮中。設(shè)計是給排水基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要環(huán)節(jié)，在給排水系統(tǒng)的設(shè)計中就要先行引入節(jié)能理念，市政給排水設(shè)計要積極采用節(jié)能技術(shù)，既滿足用戶需求、助力經(jīng)濟發(fā)展，又節(jié)約水資源、減少能源損耗。

隨著城市建設(shè)步伐的加快，居住區(qū)、綠化帶、道路設(shè)施都在不斷擴大，飲用水、綠化用水、澆灑用水需求越來越大，不僅需要消耗更多的水資源，還會造成碳排放的持續(xù)增加。國際研究報告表明，全球污水處理碳排放量大約占全球碳排放量2%左右。為了降低城市內(nèi)澇風險，傳統(tǒng)的雨水管網(wǎng)收集排放系統(tǒng)一般管徑較大、轉(zhuǎn)輸距離長。因此，市政雨污水設(shè)計中，盡可能地降低水處理能耗和設(shè)備、管道等物耗是節(jié)能設(shè)計的必然目標。

二、市政給排水系統(tǒng)設(shè)計的發(fā)展現(xiàn)狀

（一）整體設(shè)計不協(xié)調(diào)

城市建設(shè)日新月異，總是不斷更迭，實際上各個地塊的發(fā)展進程不統(tǒng)一，公路、地鐵、鐵路等開發(fā)都會影響著給排水系統(tǒng)的設(shè)計。市政給排水系統(tǒng)設(shè)計時常常缺乏對整個城市市政設(shè)施的考量，缺乏對市政規(guī)劃的遠期預留，忽視與其他地塊的建設(shè)銜接，因此在設(shè)計的時候?qū)е陆o排水系統(tǒng)設(shè)計不協(xié)調(diào)，出現(xiàn)排水下游不暢、污染環(huán)境的情況，甚至出現(xiàn)許多安全隱患。

再加上現(xiàn)在施工的頻繁，多處道路都在不斷翻修，給排水系統(tǒng)在進行改造和重新設(shè)計時，可能受制于經(jīng)濟投資，沒有從遠期規(guī)劃出發(fā)，導致設(shè)計方案的不協(xié)調(diào)。例如，雨水管道的改造設(shè)計中，存在市政雨水管道分布不合理、管徑不合理、徑流計算不準確等問題，污水管道缺乏水處理設(shè)施，雨污合流造成污水廠負荷過大，導致周邊環(huán)境的污染，給水管道缺乏附屬設(shè)施、管材管徑管壓不合理，常發(fā)生水管爆裂和停水事件，影響居民生活的幸福感和獲得感。

（二）供排水管網(wǎng)運行異常

供水管網(wǎng)運行異常的原因常見有：管材低劣、管道老化、施工安裝不達標、超壓超負荷運行。上述問題不僅導致了給水系統(tǒng)中水資源的損失，而且嚴重影響給水服務水頭和水質(zhì)，造成水頭下降、水質(zhì)濁度高、末端余氯不達標。例如很多地區(qū)的老城區(qū)供水管道年代久遠，管材多采用灰口鑄鐵管等落后材質(zhì)，長期超限運行，給水管道漏水情況嚴重，這不僅造成了水資源的浪費流失，在管道傳輸過程中泄露水滲入周圍土壤，容易導致路基軟塌、管道銹蝕的問題。

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雨、污水管網(wǎng)無法有效地收集和排放雨污水，大部分原因是由于雨污水管道混接、錯接和合流制管網(wǎng)汛期溢流，帶來城市內(nèi)澇災害、河流水系污染、溢流污染環(huán)境等一系列問題。例如各地老城區(qū)常見雨污合流管段，不少管段接口破損、水流滲漏，甚至出現(xiàn)管徑過小，用戶未經(jīng)許可違規(guī)排放污水，高峰期污水溢流，對周邊居住環(huán)境生態(tài)造成惡劣影響。

三、市政給排水系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)運用的具體策略

（一）減少管道漏損

減少管道漏損，從減少水耗的角度來減少能耗，進而達到低碳節(jié)能的設(shè)計目標。在市政給水系統(tǒng)設(shè)計中，通過合理地選取管材和接口，優(yōu)化管網(wǎng)的壓力和水量分配，可以有效減少管道漏損。市政給水系統(tǒng)設(shè)計時，應當盡可能新建給水管道，選用符合國家規(guī)范要求、質(zhì)量達標、品質(zhì)優(yōu)良的管材，例如球墨鑄鐵管、聚乙烯管材，避免使用灰口鑄鐵管、鍍鋅鐵管等。同時，要優(yōu)化供水管網(wǎng)設(shè)計，當水源發(fā)生改變時，要重新根據(jù)平差等手段設(shè)計供水管道的管徑和壓力，避免管道超負荷運行。

市政設(shè)計時可以考慮引入“互聯(lián)網(wǎng)+”平臺，例如設(shè)置“智慧水務”相關(guān)平臺，通過對供水管網(wǎng)進行分區(qū)，每個獨立分區(qū)上的進水管和出水管上安裝流量計，對各個區(qū)域管道的漏損狀況進行檢測。當監(jiān)測到某次流量與平時流量差距過大時，推測出某處管道出現(xiàn)漏損，管理人員及時進行維修堵截。

（二）避免長距離敷設(shè)管網(wǎng)

市政管道的管材和埋深是影響排水管道系統(tǒng)造價的一大部分，因此需要避免長距離敷設(shè)雨、污水管道，減小雨污水管道的埋設(shè)深度，達到管道安裝過程的碳減排，從而達成市政建設(shè)節(jié)能減排的目標。

市政雨水設(shè)計時，應引進“低影響開發(fā)”和“海綿城市”的理念，統(tǒng)籌設(shè)計LID設(shè)施，例如雨水花園、綠色屋頂、景觀水池、透水鋪裝、生態(tài)樹池，通過一系列截留、下滲措施，降低汛期雨水徑流。同時合理劃分雨水分區(qū)，積極設(shè)計城市水系，就近排放雨水徑流。通過以上設(shè)計措施，達到減少雨水管徑和埋深的節(jié)能目標。

市政污水設(shè)計時，可考慮設(shè)計污水分區(qū)，對于一些偏遠的郊區(qū)地帶，周圍無現(xiàn)狀和規(guī)劃污水處理設(shè)施，可考慮增設(shè)小型污水處理設(shè)施，避免污水長距離輸送的情況出現(xiàn)。設(shè)計小型污水處理設(shè)施時，注重選用低耗能設(shè)備，例如MBR、速分工藝等。也可設(shè)計人工智能技術(shù)，監(jiān)測進水、出水的實時水質(zhì)水量等數(shù)據(jù)，對加藥系統(tǒng)進行精細化控制，減少運行過程中的藥耗和能耗，實現(xiàn)污水處理的低碳運行。

（三）采用雨、污分流制系統(tǒng)

市政排水設(shè)計時，應當采用雨、污分流制系統(tǒng)，將雨水、污水分開收集、轉(zhuǎn)輸、排放，雨水排放下游為水系、河流，污水排放下游為污水處理場站。分流設(shè)計的目標是降低污水處理廠的負擔，降低水量對污水廠的沖擊，保證污水處理廠的處理效率，最終減少污水處理的碳排放量。

市政雨水管道應根據(jù)暴雨強度公式，劃分徑流分區(qū)進行計算設(shè)計。在道路兩側(cè)預留用戶井，方便周邊用戶支管集中接入。市政污水管道的檢查井間距不宜過長，否則不宜清淤通暢，同時也應預留用戶污水井，利于周邊地塊污水的收集排放。雨水、污水管道盡量布置在非機動車道下，可以單側(cè)或雙側(cè)平行布置。

四、結(jié)束語

綜上所述，建設(shè)低碳、美麗城市需要引入節(jié)能理念和技術(shù)，市政給排水設(shè)計中也應當注重節(jié)能技術(shù)的設(shè)計與應用，以低碳綠色發(fā)展為方向。市政給排水設(shè)計應破除整體設(shè)計不協(xié)調(diào)、供排水管網(wǎng)運行異常的弊病，采取具體策略運用節(jié)能技術(shù)，包括采用雨、污分流制系統(tǒng);合理地選取管材和接口，優(yōu)化管網(wǎng)的壓力和水量分配，有效減少管道漏損;采用低影響開發(fā)措施，新建小型污水處理站，避免長距離敷設(shè)管網(wǎng)，達到減少雨水管徑和埋深的節(jié)能目標。通過以上設(shè)計措施，節(jié)約市政給排水系統(tǒng)工程能耗，支撐城市的綠色低碳轉(zhuǎn)型。

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