室外給水排水工程的設計與應用淺析

岳麗娟

(山西省陽泉市規劃設計院，山西 陽泉 045000)

無論是在何種城市地區，室外給水排水工程設計都與人們的日常生活息息相關。然而，由于居住小區的位置、用途等各種原因，室外給水排水工程設計也有其獨特性，其需要符合專業的技術標準，才能保證給水排水工程的質量。同時，居住小區的給水排水系統作為市政建設的重要組成部分，也直接影響著人們的居住環境。所以工程設計中，應結合小區居民對水量、水質等要求，基于外部給水情況針對性給水。

1 工程概況

某住宅小區地處城市北部，總用地面積接近20.45Ha，總戶數3100戶，設計總人口接近11000人。住宅樓層在10～15層，采用的是一梯兩戶建造形式，而且還有幼兒園、商業區等公共建筑[1]。該住宅區是一個新建的社區，原本是一片農田，只有少數的住宅樓，并且沒有完善的室外供水和排水系統。在小區的南部和東部，分別連接了一根DN400的市政供水管道和一根DN750的供水干線。在小區的南部和東部還安裝了d1200管道，它們分別朝西和朝東。經過實地考察，發現小區的南部和東部還安裝了市政污水管網，管徑為DN650，其流向為自東向西。

2 道路給水排水設計的難點和問題

2.1 不同方向管線相交的處理方法

道路管線設計中，通常會制定剖面圖來確定不同管線的埋深以及位置，還會避讓喬木等障礙物，但對于道路交叉位置的處理方法尚未明確。對于雨污水管道，其本質上是獨立，但當它們處于交叉位置時，就需要考慮如何有效連接，還要利用檢查井來解決高度差異。一般來說，雨水和污水管道的協調性比較好，這是因為它們都是由同一位專業的設計人員完成，所以不存在太大的問題。當其他管道與十字路口的雨水、污水等設施相遇時，由于海拔差異，必然會有其他設施被迫繞行。同時部分設計人員在規劃設計環節也綜合考慮了這一沖突問題，也制定了相應圖紙，但在工程現場往往依據工作經驗來處理，這使設計工作無法發揮其應有的價值。因為大多數情況下都是其他專業的管線避讓雨污水管線，所以雨污水設計環節，科學處理雨水、污水的交叉沖突便可。

2.2 雨水排放不暢的微觀處理方法

近年來，由于城市地勢低洼，暴雨強度大時，市政排水管道的排水壓力會急劇增加，從而導致城市積水，嚴重損害了城市建筑物。此外，由于排水管線的設計不當，也使得這種情況更加嚴重。在暴雨季節，為了確保排水的順暢和及時，市政管理部門會采取措施，比如打開雨水管道上的檢查井蓋，以加快排水的進程，雖然這一做法有一定效果，但也會帶來一定的安全風險，并且需要投入大量的人力、物力。鑒于地面積水的情況相對嚴重，當檢查下游的雨水管道時發現管道并未完全排空，而且雨水篦子也經常被纖維狀物質堵塞。所以，為了有效處理這一問題，設計人員應根據管道和雨水篦子的排水性能，合理安裝雨水篦子，同時考慮到堵塞系數，也要對其總排水量以及整個雨水管道的排水量進行審核。

2.3 雨水排放不暢的宏觀處理方法

根據《室外排水設計規范》，為了有效應對城市內澇，建議采取20～100年的設計重現期，并且采取有效措施，確保降雨時地表積水能夠被有效控制，從而達到減少洪水災害的目的。而要想實現抵御目標，結合地面積水設計標準，應滿足如下要求。其一，居民住宅與工商業建筑的底層不進水；其二，道路車道的積水深度在14cm以內。至于城市雨水管渠設計重現期，標準在1～10年間。隨著社會經濟的發展，在條件允許的情況下，設計人員應盡可能提高雨水系統的性能，如可靠性、安全性。一般來說，城市內澇標準是20～100年，而雨水管渠的設計使用期則為10年。這種差異的根源在于，城市洪水的預防不僅僅局限于雨水管渠，而且需要采取多種措施，包括工程性和非工程性的方法。采取全面的措施，加強對排水系統的監督和改造，并建立暢通的澇水行洪渠道，將能夠有效地預防和減輕城市澇災的發生[2]。為了避免城市洪水問題，需要采取工程性措施，例如調蓄設施、雨水滲透設施、改造市政排水管網、整治城市河流。此外，還需要建立內澇防治設施的運行監控體系，并制定相關的法律法規。由于這一工程十分繁瑣、復雜，要想充分發揮系統功能，還需設計人員及各部門的協調配合。

3 給水排水工程的綜合設計

3.1 給水管選用

如今，社會經濟與科技在飛速發展，塑料管材也廣泛應用到室外給水管建設中。相較于金屬類管材，塑料管材的水質更好、質量更輕且耐腐蝕性高，而且造成的損失相對較小。特別是HDPE管材，其強度較高，能夠滿足各種地下管道鋪設的需求，所以在工程設計階段，最初選擇了這種管材，但是它也有一些缺點，例如價格昂貴，廠家只接受訂購生產。為了安裝室外HDPE管材，施工單位還需使用全自動電熔焊機和熱熔焊機，這些設備需要施工單位購買或租賃，并由經驗豐富的技術人員進行管理。對于普通施工單位來說，其在經濟性、技術性等方面提出了極大的挑戰。所以在技術條件與經濟條件允許的情況下，應盡可能使用HDPE管材建設室外給水管。

3.2 室外給排水系統的設計

3.2.1 生活和消防系統的設計

無論是小區建筑的室內還是室外，所有的用水都是由市政水管來提供。由于小區位于郊區，距離城市中心較遠，且供水管道的水壓不能滿足每個樓層的日常用水需求，因此，為了確保居民的居住安全和舒適，必須采取有效措施[3]。鑒于當前的環境狀況，為了確保小區設施的全面性，建議在小區的核心位置建立一個集中式的變頻水泵房，并且配置一個蓄水池，以便滿足居民的日常飲用和用水需求。另外，設計人員也應該根據當地的特殊情況，合理安排生活和消防用水的系統，并將室外的消防栓安裝在給排水管的網絡處。

3.2.2 生活污水的相關處理

因該小區與城市有一段距離，受到地理位置的限制，小區生活污水的處理不在城市污水處理范圍，雖然小區內部可以設計化糞池來預處理污水，但結合諸多實例，其使用效果并非最佳。而且長時間使用化糞池，而池中的淤泥沒有依照設定周期科學清理，這在很大程度上導致池內的有效容積縮減，還易導致管道堵塞，長此以往，化糞池的污水處理能力、效果不斷降低，很難達到預期處理效果。此外，化糞池占地面積較大，需要人員定期管理、維護，這也會加大工作人員的工作量，還會耗費大量的時間。

生活污水和城市污水存在一定的區別，即不包括工業廢水，所以生活污水的污染濃度相對較低，而水質變化程度偏大。根據國家有關排放和水質的法律法規，建議在該小區附近建立一個小型的污水處理廠。采用無淤泥的技術，不僅可以提高污水處理的效率，還能更加嚴格地執行管道施工流程。此外，這個系統還可以隨時隨地收集污水，并且能夠有效地保養和維護污水管道。為了進一步處理來自管道的污水，首先應進行格柵過濾，將大顆粒的雜質篩選出來，然后再將它們送入調節池，從而有效地控制和改善水質。當污水流入主體設備時，應讓其停留120min，然后通過接觸氧化和沉淀等技術處理，并對其進行過濾和消毒。通過這些處理，可以使用消毒過的水來澆灌綠地，從而最大限度地提高水的利用效率。并且這一污水處理方法極少產生污泥，經過濃縮處理，可定期填埋并用于農肥。

3.2.3 雨水和排水系統設計

為了改善住宅區的排水狀況，建議采用分流的技術。一方面，在浴缸的端部安裝三根DE109管道，并將其隱藏在管道井內。另一方面，在廚房安裝一根DE109排水立管，這樣就可以將水流引導到廚房的頂部，并避免地漏的出現。陽臺上的洗衣機和排水設備均采用DE70型號的立式排水管道，且與室外的污水處理設施建立了連接，以確保其正常運行[4]。根據建筑的整體設計，室外排水系統的布置應嚴格根據道路的狀況、地勢的變化、污水和雨水的流動方向等進行科學設計，以確保系統安全、可靠的運作，同時要盡量減少管線的長度，使之具備較高的自流性。同時，為了更好地控制每一獨立系統或泵站的管道，應該在其出口處安裝一個計量設備。為了解決屋頂雨水問題，單位還可采用天溝排水系統。雨水會被收集到86型雨水斗，然后通過DE109屋頂雨水管道流向一層建筑周圍的明溝。南陽臺的雨水會被收集到DE70陽臺雨水管道，而空調冷凝水則會被針對性收集并流向明溝。為了保證屋頂沒有積水，單位應該在適當的位置安裝一定數量的小雨水口。

4 雨污分流管道的相關處理

4.1 科學布置給排水管道

在規劃外部排水系統時，不僅要考慮污水、雨水和給水管線的布局，還應該將它們與城市的直埋電信、燃氣、熱力、電力等管線和管道進行綜合考慮。在平面布局中，應盡可能避免管線搶位現象的出現[5]。依據相關規范，精確確定各種管線的水平位置，以便為未來的管線改造或擴建提供充足的空間。在垂直范圍內，單位還應按照一定的順序來安裝所有的管道，同時還需要注意小區的排水系統和市政排水系統之間的連通性，盡可能提高檢修工作的合理性與可行性。因為小區的地形較為平坦，在安裝雨水和污水管道時，需要特別注意坡度的控制，以免出現偏差。并且為了保證污水和雨水能夠順利排放到城市主干道上，建議水力條件較好的住宅區應盡可能增加排水管道的坡度，以確保排水暢通。

4.2 雨污分流的處理方法

為了提高小區的排水效率，應進一步強化小區排水網道，最初設計過程中應注重夏季雨量增加為排水系統造成的負擔。當雨量突然增大時，小區內的雨水容易滯留并出現內澇，甚至發生雨水倒灌的情況，這將嚴重影響小區居民的生活。因此，在實際設計過程中，單位應當采取雨污分流制度，以確保污水得到有效處理，并減輕城市污水處理廠的負擔。在排水高峰期，為了保護城市水體，確保良好的環境，施工時還應在污水、雨水的井蓋上進行相應標注，以防止雨污管道混接，從而給排水構筑物帶來安全隱患。最后在道路上安裝的井蓋還應采用優質的鑄鐵材料，以免鋼筋混凝土井蓋影響城市環境。

5 給排水節能設計

5.1 科學設置用水量定額

在工程設計中，應當嚴格遵守《建筑給水排水設計規范》的生活用水量定額標準，但不能僅僅依賴于超出規范的數值。為了有效地構建建筑給水系統，應當采取多種措施，一種常見的方法是通過市政管道來直接向居民提供清潔、安全的水源。同時，單位還需要對水資源進行豎向劃分，以便在不同的地方都能得到充足的水資源。而為了更有效地利用資源，單位應當采取措施，比如安裝并聯的給排水系統，盡量避免使用減壓閥。同時，可以通過降低壓力來實現節能降耗，降低用水點的出水壓力。此外，單位也應當選擇節約型的衛生設備，比如設置有效的排污口、安裝紅外線感應龍頭和便器，而不是沒有控制的花管或者長時間的排污口。

5.2 充分利用雨水

通過采用先進的技術手段，如設備、藥劑等，將雨水進行有效的處理，使其達到特定的水質標準，從而實現雨水的有效利用。這些雨水不僅可以用于廁所沖洗、城市綠化、景觀用水，還能有效降低污水處理的成本，從而節約資源，保護環境。

5.3 科學利用太陽能

太陽能作為一種具有重要意義的綠色能源，具有極高的環境友好性和經濟性，尤其在一些地區，由于其日照時間長和強烈的太陽輻射，使得太陽能的應用更加廣泛。例如，某一城市的太陽能熱水工程的相關資料顯示，小區內每個家庭每年能夠節約2100kW的用電。隨著太陽能技術的發展，越來越多的省份和城市開始考慮在低層民宅的設計中使用太陽能熱水系統。同時在設計的過程中還應同步設計太陽能熱水系統需要的冷熱水管道和屋頂預埋件，并且還要嚴格遵守相關規定完成安裝、驗收等工作。

5.4 合理應用新型給水設備

為了保證小區建筑的可持續發展，單位應盡量選擇節能、環保的產品，并且推廣使用優質的管道、閥門等。同時，單位還應淘汰過時的產品，積極采用更加環保的建筑材料。此外，單位還要嚴格執行國家有關建筑節能的規定，包括推廣應用最先進的技術、工藝、設備、材料和產品，還要對那些可能導致能源浪費的技術、設備、材料和產品進行限。為了提高工業建筑的效率，還應采用節水、節能的技術和設備。實際工作中加大對設備和管道的保護力度，選擇具有優良理化性能的保溫材料，再保證其絕熱層厚度，這可提高小區建設的環保性。

6 結語

小區室外給水排水工程設計的時間緊、任務重，設計人員應充分收集相關資料，執行現行規范，再綜合考慮工程的相關因素，合理把控排水水量與排水管使用等環節，不僅能提高設計工作的合理性、有效性，還能進一步滿足小區居民的生活和用水要求。同時，不斷優化資源的使用，可以滿足可持續發展的現代化要求，再全面開展給排水節能設計工作，生態、環保等目標也能順利達成。