城市市政給排水管網的優化配置與管理

高祝英

（山東華邦建設集團有限公司，山東 濰坊 262500）

作為人類賴以生存的基礎，水資源維持著人的生命，在人類發展過程中發揮的作用十分重要。水資源同樣是城市化進程中實現城市各項功能的基礎。不同類型的給水管網配置方式有著不同的優勢和缺點，在優化配置中，應結合實際情況選擇配置方法，加強規劃設計細節的控制，提高設計施工圖紙的科學性，在允許范圍內將管道長度盡可能地縮小。

1 市政給排水管網配置的重要性

1.1 保證合理應用水資源

當前城市居民的日常用水、工廠生產加工用水等都需要市政給排水管網的支持，通過合理地配置市政給排水管網，有助于保證水資源的合理利用，提高水資源利用率，在合理利用水資源的同時，維持并且推動城市進一步發展建設。

1.2 改善城市環境質量

通過優化配置市政給排水管網可以實現城市環境的改善優化，將市民居住舒適度提升。當前很多城市都沒有充分重視水資源的合理應用，導致存在水污染、水資源浪費等不同類型的問題，破壞了城市的生態環境，威脅著居民的健康舒適生活。通過優化配置給排水管網，可以將城市水資源利用現狀有效改善優化，將城市水污染問題有效減少、解決，進而實現城市環境質量改善優化的效果。

1.3 防洪排澇

科學地配置市政給排水系統能夠將發生洪澇災害的概率和程度有效降低，從而將城市生產生活安全性提高。在自然排水過程中，城市排水系統優化配置有助于水體順暢地排出，設計人員以當地所在區域地質條件、氣候特征、人口分布和經濟生產力等條件因素，合理地完成排水系統的規劃設計，確保給排水系統能夠結合各種影響因素合理地配置，將城市水暖計劃、排污等方面產生的影響充分考慮進去，同時做好防洪排澇措施，確保一旦發生較大程度的降雨，城市依然可以安全地運行，避免給排水系統受到洪澇災害影響而癱瘓。通過優化配置市政給排水管網，可以將城市安全水平提高，確保順利地完成安全救援工作。

1.4 推動城市經濟持續發展

在現代社會發展中，沿江沿海城市的發展在充沛的水系統支持下獲得了比內陸城市更好的發展，在水資源支持下，很多城市經濟持續高效發展，可見，城市的發展備受水資源的影響。通過優化配置市政給排水管網，提高水資源利用率，有助于推動城市朝著現代化、長遠和環保方向發展，實現城市經濟和其他相關經濟產業的和諧發展。可見，在城市經濟持續發展中，市政給排水優化配置有著深遠的意義。

2 城市市政給排水管網優化配置措施

2.1 深入調查給排水需求量

保證城市正常用水是優化配置市政給排水管網的前提和目的，通過做好給排水量的合理管理和控制可以有效避免水量過多的情況。在居民生活水平提升過程中，應當加強節約用水等知識的宣傳，在每位城市居民中滲透節約用水的思想。規劃設計之前，還要加強城市人口、居民用水量和各個區域用水情況等基本資料的調查，明確城市給排水總量、上限等數據信息，然后針對性地開展規劃設計，將城市給排水管網配置的合理性、科學性提高。

2.2 給水管網配置

第一，輸水管網和配水管網。輸水管網和配水管網共同組成了市政給水管道系統，其中輸水管網主要負責水廠到配水管之間的連接和傳輸，能夠將水體傳輸給市政用戶，便于城市居民生活生產用水。輸水管網配置前在水廠集中水源中發揮著關鍵的作用，通過對當前城市居民用水情況進行分析可知，輸水管網的管徑不變，能夠長距離輸送水體。為了保證輸水系統的安全性，沒有直接連接輸水管網和用戶管網，而是需要借助2根輸水管有效連接用戶和輸水系統，通過這種方式可以保證一旦其中一根管網出現問題，另一根輸水管能夠保證居民的正常用水。城市水源供應為水廠，水源到水廠之間的管線需要輸水管網連接。

配合使用配水管網可以更加合理地完成水源到用戶給水管道的分配。有的市政給水管網連接的管道較多，在管徑確定時需要加強流量、坡度等諸多影響因素的考慮分析。為了保證自來水可以順利地供應給用戶，需要合理地完成進戶管的合理設置。在城市道路下方敷設給水分配管，將運輸來的水源向各個小區總管道進行合理分配，然后由各個小區總管道再次分配給用戶。通常市政給水使用的是100 mm管徑的干管，有的城市有著較大的用水量，使用200 mm管徑的干管。

第二，市政給水管網。城鄉差異是影響市政給水管網設計的主要因素之一，此外還會受到自然因素、人口因素等其他因素的影響。在城市給水管網設計過程中，工作人員應當加強城市未來發展情況的分析，明確城市發展戰略。城市中人口較為密集的區域有著相對較大的用水量，所以有著十分明顯的管道交叉現象，為了保證管道布設科學合理，應充分做好管道的安全管控，合理布設給水管道，比如可以按照環狀方式布設給水管道。鄉鎮地區呈現出十分明顯的分散情況，加上受到經濟水平的限制，對安全方面沒有很高的要求，通常采用樹狀管網布設方式，該形式有著較為簡單的結構，成本較低。不過樹狀管網缺乏足夠的安全性，水利條件差，所以通常不會在城市中應用。

2.3 市政排水管網的優化設計方法

第一，布置管線平面。市政排水管網有著較大的覆蓋面積，有的地區存在較為復雜的地形地貌特征，加上城市地下管線類型較多，分部較為廣泛，容易受到其他管線的影響存在排水效果不佳的問題。為此，應當加強優化布設管線。比如在設計定線時，可以按照干管支管直線布置的方式，結合地勢條件進行排布，將管線埋深適當減小，做好泵站設置數量的提升優化，從而將排水路徑長度、管線消耗量減小，同時保證通暢地將城市污水排出到污水處理廠。在排水管線布置中還可以使用變權值Dijkstra算法，生成樹權值可根據方案中管段流量、管線路徑和管道埋深等參數變化而進行實時調整，根據算法對水流方向進行預測，進而提高排水管線布設的合理性。

第二，管線間距設計。有的城市排水管網設計中沒有合理設置管線間距，導致管線間距控制不當對其使用效果產生負面影響。為此，在優化配置排水管道過程中，規劃設計人員為了將管線彼此產生的印象降低，需要采取套管保護、管溝保護等措施，同時優化管線間距設計。比如在雨污分流過程中，可以做好雨污水管線最小間距計算模型的構建，將設計參數和已經掌握的信息準確地錄入到模型中，按照式（1）計算雨污管道間距

式中：S為雨污管道間距；A為雨水檢查井的寬度值；b為井壁厚度值；B為管道一側工作面寬度；t為污水管壁厚值；d2為污水管壁內徑值。

根據模型將雨水管和污水管最小平均間距值確定。在雨污管線并列敷設、檢查井分開設置和管道接頭避開檢查井的市政排水管網工程中可以使用上述公式，如果和上述條件不符合，那么可以適當調整確保計算的合理性。

第三，管材設計。市政排水管網類型不同，對管材的性能質量要求也存在一定的不同，在優化配置中應當根據實際情況合理選擇管材。當前金屬管道、鋼筋管道和塑料管道都是常見的管材類型。其中鋼管、球墨鑄鐵管是常見的金屬管道，鋼管有著非常良好的耐壓性能，在污水處理廠進出管道中常常使用金屬管道。在經濟水平不斷提高的背景下，球墨鑄鐵管在河道沿岸污水管道中的應用逐漸頻繁。鋼筋混凝土管道不但成本低廉，而且有著較長的使用壽命和較強的抗壓能力，在大管徑排水管道中應用廣發，在抵抗高流速沖刷方面性能顯著。此外，工作人員可以優化管材加工處理和連接方式從而提高排水管道使用壽命。塑料管道主要為HDPE管道（圖1），在使用年限50 a以內，無壓重力流設計方法的管網工程中常常使用該管道，并且埋設中應當在冰凍線以下。

圖1 HDPE管道

第四，排水管網細部設計。市政排水管網作為一項系統性的工程，涉及到的內容較多，在后續建設中遇到的影響因素及可能出現的問題較多，比如施工中回填管道時地面平整度不足，在車道正下方設置排水管道、雨水管道等諸多管道，增加工程建設難度。

2.4 雨水管線設計

在各個城市不斷推進雨污分流后，雨水管網的配置備受關注，在雨水管網中，如何高效地收集處理雨水是城市給排水管網優化配置重點內容。通過綜合利用雨水資源，可以做好地下水資源的補充和保護，緩解水資源緊缺的現狀。雨水資源收集整理后只要經過處理可以再次使用，在城市用水緊缺時及時將這些處理后的水資源調動利用，將其應用于綠化灌溉、道路清潔和抑制揚塵等多方面內容，同時在城市建設中合理使用海綿城市理念，進一步提高雨水資源利用率，節約地下水資源，將市政排水管線負荷量降低。

2.5 附屬設施的設計要點

市政給排水系統中的附屬設施也發揮著重要作用，比如路肩邊溝、路緣石等。在設計路緣石時，可以根據工程實際情況選擇立緣石或者平緣石，其中平緣石高度應當符合周邊地表高度，避免在強降雨時城市出現積水、內澇等問題，要保證雨水通過徑流快速排出。設計立緣石時應當確保其高度稍微高于周圍地表，保證雨水快速匯集并且流入雨水口進入到雨水系統。在布置立緣石時，為了保證雨水能夠快速導流到綠化帶中，可以選用豁口或者打孔的方式。在設計路肩過程中可以選用透水混凝土。目前我國很多城市建設中所用混凝土材料都缺乏足夠的美觀性，并且在排水系統中可能出現堵塞等問題，通過貫徹落實海綿城市理念，路肩設計可以選用植草溝方式（圖2），利用綠化植物的保水固土作用，高效輸送、凈化和排放處理雨水。此外，在市政給排水工程設計中還要將排水設計和綠地工程有機結合，將排水系統路面徑流分流作用充分發揮出來。

圖2 生態植草溝

3 市政給排水管網工程管理優化

3.1 新舊管道的協調

城市建設處于循序漸進的過程，市政給排水管網也在不斷完善優化。在改善過程中，工作人員需要深入調查城市原有給排水管網的實際情況，調查管道分部、數量和類型，從而保證合理地固化設計市政給排水管網。同時，具體建設中，應當嚴格遵守施工工序，避免損害到原有的管線。

3.2 應用計算機設計

利用計算機系統輔助設計，提高市政給排水管網配置的科學性。規劃設計人員可以將基礎圖紙、資料上傳到計算機系統中，系統自動完成計算，還可生成三維立體化圖紙，將給排水系統配置的科學性、合理性提高，同時節省規劃設計時間，將規劃設計數據的準確性提高，確保管網建設施工高效可靠。

3.3 根據城市功能區域優化設計

城市不同區域之間存在一定的差異，可以體現在人口、道路交通、地質條件和氣候條件等多個方面，受到多方面因素影響，各個區域對給排水管網的需求也不同，比如較為干旱的區域對供水需求較大，人口居住量較大的區域給排水要求較高。有的城市常年降水量大，對排水需求較大。受到城市功能區域的影響，給排水需求也不同，比如生活區域對生活供水和排水需求較大。可見，在規劃設計城市給排水系統過程中，應當根據類型不同合理地進行規劃，加強先進設計理念的應用，將城市給排水系統設計的合理性提高。規劃設計人員應當明確地理環境等方面的影響，結合城市現有給排水系統調整規劃設計方案，做好配置區域用水和排污情況的深入調查分析，然后進行給排水設計方案的改善優化。

3.4 提升防洪防澇設計合理性

針對一些沿海等降水較多的城市，對防洪排澇要求較高，工作人員在進行市政給排水管線配置中應適當提高城市防洪排澇能力，比如在保證雨水管道不被破壞的前提下適當增大關口，適當增加道路兩側的雨水入口，提高城市雨水排水管道的運行效率，提升城市排水能力。

4 結束語

總之，城市給排水系統關系著城市的正常運轉，相關工作者應當合理配置給排水管網，加強規劃設計及施工過程管理，提升給排水管線運行效率。