新時期給排水設計在城市古城改造中的運用研究

楊冬妮

（中國市政工程華北設計研究總院有限公司，天津 300381）

1 工程概述

昭馀古城東西長835 m，南北約698 m，本次設計范圍包含整個古城范圍。設計改建巷道長度約11.789 km，新建規劃巷道長約1.079 km，合計12.868 km。同期改造污水管網、給水管網、消防管網、電力管網、通信管網、熱力管網、照明路燈，環境衛生以及重要景觀節點、街景綠化等市政設施配套工程。基礎設施及道路系統改造工程建成后昭馀古城可以完備供給自來水、排雨水、排污水、通消防、通電、通路、通信、通暖氣等設施，起到改善古城內居民的生活條件，提升古城的旅游價值。其中，一級鋪裝巷道長1.496 km，二級鋪裝巷道長1.122 km，三級鋪裝巷道長10.25 km。

2 設計理念及原則

2.1 設計理念

在遵循國家相關標準與要求基礎上，對昭馀古城基礎設施及道路系統進行改造，給排水系統為本次改造工程中十分重要的部分。在改造過程中，要做好古城保護，避免破壞古城，維持現有古城街道現狀[1]。要積極與規劃、消防等各個部門進行溝通，并能在控制投資費用情況下，設計出改造設計方案。古城的給排水設計要能實現傳統文化與現代審核的平衡與統一，在保護古城區傳統風貌與歷史遺存的基礎上，滿足居民的基本生活需求。

堅持宜居城市的理念，讓古城更加宜居，應通過給排水系統的改造與優化提升古城生活品質；同時，要與旅游結合在一起，為古城旅游業的發展提供支持。在設計過程中，應保持古城的風貌與文化符號，避免破壞原有風貌，所有檢查井等都要設計為隱秘式，不延伸出地面。在城市古城改造中給排水設計要堅持人本理念，能為人們提供更高的服務和生活品質，讓人們享受到良好的古城內涵與品質。

2.2 設計原則

2.2.1 符合地質條件

古城給排水系統管網的改造與優化設計中，要提前做好地質調查，確保管網的更新與設計能符合地質情況，并能采取針對性設計，保證給排水管網在建成之后能正常運行。

2.2.2 符合城市改造原則

在給排水系統的改造與優化設計過程中，要求能與城市改造實際情況相一致，應對改造的經濟成本進行估算，并將管網改造的各項細節落到實處。同時要與古城的發展規劃相一致，以減少未來的改造與維修次數。

2.2.3 經濟性與科學性原則

古城給排水系統的改造與設計優化必須堅持科學性原則，能確保不會對環境造成污染，且能減小改造與施工難度，在材料選擇上要保證物美價廉；同時，也要注意給排水系統在施工過程中不會威脅周圍的建筑物安全。堅持經濟性與科學性原則，最大限度地發揮給排水系統的作用與價值。

3 給排水設計在城市古城改造中的運用

3.1 給水工程設計

由于昭馀古城的給水管網改造難度較大，面對的問題較多，挑戰更加嚴峻，設計單位要對原有管網路線及相關資料進行了解，并能在保護古城安全、保護老管道的基礎上，提出科學的、可行的改造設計方案[2]。給水工程主要將古城內現有的給水管網進行翻新改造，結合給水管網適當擴大管徑。增設地下式消火栓，設置消防栓時將間距控制在50~100 m，確保室外消防栓能覆蓋整個古城。

古城固有的管線存在垂直交叉節點多、線路多等問題，還會受到實際施工現場直線緩坡的影響，所以，無法實施中長距離的管道。在原有管線勘查基礎上，能使用的管道繼續保留，不能使用的需更換為新管道。同時，要注意新舊管線的交叉穿越問題，如果設計不合理，會對老管線造成損害[3]。在縱面設計過程中，要求能對管道的敷設土深度、管道穿越、管網安全保護等進行綜合考慮，確保縱向管道設計的合理性。主要區域給水管網呈環狀布置，其他為枝狀布置。改造后的給水管網主要用于古城內的生活、道路澆灑、綠化灌溉和消防水池補水等。

綜合各種給水管材經濟技術指標對比分析，并結合古城本身對供水安全性要求較高的特點，以及當地供水公司及用水單位意見，本工程給水管材建議選用優質HDPE給水管（PE100級、1.0 MPa）作為給水管道（管徑DN40~DN200 mm），總長約9 km。

3.2 排水工程設計

由于古城內道路相對較窄，建筑物眾多，如果采用分流改造會對古城產生極大影響，且施工難度會增加；同時對建筑內部雨污分流不徹底，完全實現雨污分流難度增大，所以，本次改造設計依然采取截流式合流制。排水工程主要將古城內現有老舊排水管網進行更換更新。根據古城保護規劃以及建設計劃，結合道路坡向，更換老舊排水管線，需將古城內雨污水收集后，沿東西南北4個方向排入周圍相交道路的市政排水井。對于無法同時敷設雨水和污水的街道，首先應做好污水管設置，雨水則采用地面漫流方式進行排除，由下游雨水口收集。

1）在古城改造過程中，要重視對古建筑、老建筑的保護，由于古城的建筑歷史悠久，屋頂的抗滲能力相對較弱，且無法對屋頂進行綠化改造，所以，在本項目中可采取海綿城市改造方案，通過加強徑流消納和加強減污兩種方式完成。當古城內有充足的綠地空間時，可以斷接改造原有雨水立管，屋頂雨水可以引到綠地空間，這樣不僅可以消納屋頂雨水，還能提升對雨水的回收利用。如果沒有綠地空間，則可以在雨水管下設置雨水罐等裝置，收集屋頂雨水。

2）雨水收集可以采用兩種方式，分別為線性排水與雨水管道。采用線性排水溝渠排水要注意雨水中夾帶的泥沙等，要求雨水管渠在滿流時，管道內的最小設計流速與最大線性流速分別為0.75 m/s、10 m/s。雨水管道也是如此。

3）排水管道采用HDPE鋼帶增強波紋管（環剛度不小于10 kN/m2），HDPE鋼帶增強波紋管能有效降低成本，與其他材料相比能節省50%的材料耗費。在塑料價格不斷增加背景下，HDPE鋼帶增強波紋管中聚乙烯的占比只有2/3，整體價格相對較低。管道接口做法參考青島市發布的OGGD-0401《埋地聚乙烯（HDPE）排水管道工程技術規定》（暫行）。

4）古城原有的化糞池經常會出現破損、堵塞等問題，給老城居民的生活及游客體驗產生極大影響，化糞池設計應采用玻璃鋼化糞池，具體選用與埋設見國家建筑標準設計圖集14SS706《玻璃鋼化糞池選用與埋設》。

3.3 消防工程設計

1）古城消防用水量可按照30 L/s設計，采用環狀低壓消防給水系統，且確保古城建筑的防護間距符合要求。消防水鶴已經在很多國家開始普及，我國很多城市也運用了這種消防設施，所以，本次古城給排水系統改造中也設計了消防水鶴。消防水鶴是由引水倒流管道、消防水帶接口等地上部分，以及主控水閥、排放余水裝置等地下部分組成。消防水鶴在寒冷的冬季也不會凍住，可以采用保溫措施進行良好的防凍保溫，即使在冬季也能正常使用。同時，消防水鶴在使用過程中能擺動，可以伸縮，能滿足消防的個性化需求。

2）消防管道采用1.6 MPa的鋼絲網骨架塑料復合管，管徑DN200 mm，總長約5 km。鋼絲網骨架塑料（聚乙烯）復合管屬于新型材料，在純PE管上纏繞經過包覆處理的高強度鋼絲，能有效增強管道的強度，確保管材公稱壓力符合實際使用需求。鋼絲網骨架塑料復合管從里到外依次為內層塑料、專用熱熔膠、纏繞鋼絲網、專用熱熔膠、外層塑料。鋼絲網骨架塑料復合管重量較輕，便于運輸與安裝，具有較強的耐壓性，能避免出現開裂問題。

3）消防栓系統設計過程中還要注意保護半徑與最大布置間距。在戶外低壓消火栓的保護半徑為150 m。室外低壓消火栓間距X=127 m。在消防栓布置過程中，要確保古城全區域都能得到消防栓保護，且在兩個消防栓的保護半徑之內。

4 給排水系統設計優化策略

4.1 加強現場勘查

古城地下管線分布眾多，地上建筑物密集，在改造前設計人員要進行實地勘查，了解古城給排水管線及地下其他管線的實際情況，掌握一手資料，為給排水設計方案的設計提供依據。如果不做現場勘查，不僅無法確保方案的針對性，還會在給排水施工過程中發生安全事故產生質量問題。因此，必須做好現場勘查工作，確保給排水設計的整體質量。在現場勘查過程中，必要時可以采用先進的設備與技術，以提升勘查質量與效率，為給排水系統設計與優化提供依據。

4.2 采取數字化設計

為確保古城改造中給排水系統設計的可靠性與合理性，應在給排水系統設計過程中使用先進的技術。比如，采用BIM技術構建管道模型，可以更加直觀地了解地下管線情況，為給排水設計提供精準支持，同時也能及時發現隱蔽工程，在提升設計質量的同時，也能為給排水工程的安全施工提供支持。數字化設計是未來給排水系統設計的主要方向，通過數字技術的有效應用，可確保給排水系統設計的精準性與可靠性，使給排水系統滿足古城發展的實際需求。

4.3 選擇專業的設計團隊

相比于新城給排水系統設計，古城改造中給排水系統設計難度更大，對設計人員的專業性要求更高，所以，在項目開始前要選擇專業的設計團隊，確保設計團隊具備專業的理論知識與技能，豐富的古城改造經驗，并有能力勝任此項工作。設計團隊選擇過程中，要檢查其相關的證書，并對其歷史案例進行檢查，通過綜合分析最終確定最優設計團隊，確保給排水系統設計的整體質量。

5 結語

給排水設計在城市古城改造中應要與古城改造相結合，做好前期現場勘察，保證給排水設計的科學性與可行性，并在保證質量與安全基礎上，有效控制成本費用。同時，為保證給排水設計的有效性，要不斷優化設計方案，為給排水工程施工提供指導，確保給排水工程施工的有序進行，推動古城改造工作的順利開展。