市政給排水管道工程設計分析

劉泰辰

（蘭州鐵道設計院有限公司，甘肅 蘭州）

引言

在市政給排水管道工程的設計中，需要采用新型技術以確保給排水網絡的平穩運行，避免因給排水網絡的故障問題，導致市政區域內用水用電的不穩定狀況。在市政管道的設計中，如果采用水泵和水箱的供水體系，不僅會增加管道的壓力，也會浪費市政管網的自然水流分散的優勢，因此為了節約整體工程設計的成本費用，本文選擇通過分區給水的方式來實現給排水管道工程的設計。并且給排水管道在安裝過程中，需要根據不同的條件設置明暗裝需求，并根據市政區域內的額美觀設置夾層或者吊頂。整體的水管網絡設計，需要以實用和安全為最大標準，本文基于這兩點對整體的管道工程進行分析，在提出本文的設計觀點的同時，為其他的相關研究提供一些參考[1]。

1 市政給排水管道工程設計分析

1.1 計算給水管網的用水參數

本文為了對整體的管道工程進行設計，將各管道的最不利管段進行水力的計算，能夠根據水力計算表查出管段的管徑，計算水頭的損失，進而算出水頭的損失壓力。最高日用水量的計算表達式如下：

式（1）中，Qd表示市政區域中的最高日用水量；m 表示市政中參與用水的單位數；qd表示單位用水定額；而不同的時段變化下的用水需求也不同，根據早晚的用水高峰期，設置相應的時變化系數，那么式（1）經過優化后可以表示為：

然后對市政中不同區域內的存水水箱的容積進行計算，能夠自動給水和控制水泵的啟動以及停止時間，在電氣聯動中實現不同區段的供水，那么水箱計算的表達式為：

式（3）中，C表示排水流量的安全系數；qb表示最高日水泵出水量；kb表示水泵中的時變化系數。根據上述的參數設定，能夠對水管中的給水管的網絡管道的參數進行初步設定[2]。

1.2 設計排水管網的布置與敷設

經過上述流程中的給水管網絡的參數設置，在整體的市政工程設計分析中，還需要對排水管網絡進行布置和敷設，那么首先確定給水管道的計算揚程：

式（4）中，H 表示市政管道網絡中的總水壓；H1表示引入管起點至配水最不利點的靜水壓；H2表示引入管起點至配水最不利點沿程損失和局部損傷之和；H3表示水流通過水表時的水頭損失；H4表示最不利點的流出水頭。根據給水管的揚程可以分析出其管道水力的詳細參數，然后通過給水的水流壓力，預測出排水管道的水流參數[3]。

那么在排水管道的敷設中，需要保證排水管道的通直平順，避免出現過多的彎角，并且為了后期的維修方便，排水管道材質的選擇應以高規格和耐用為標準，保證排水網絡的安全可靠性。在排水管附件的安裝中，應在污水的立管處設置清掃口，便于維護，保證排水的通暢[4]。

1.3 搭建市政給排水管道支護

在經過給排水網絡的構建后，對該水管網絡的搭建需要提供一定的支護架構，對于簡單的水管架構形式，采用不同的支護結構，均需要利用其自身的剛度與自重保護水管網絡，支護示意圖見圖1。

圖1 支護結構受力示意圖

如圖1 所示，支護結構一般要承受上層建筑的荷載和土壤的荷載，由于水土阻墻的支護構件坑內無支護，比較易于實施，具備阻土和擋水一體化的特點，是比較方便的支護實施方法[5]。

因此根據圖1 中的支護示意圖，對支護進行架構，在保證給排水網絡安全的同時，留出富余空間，方便后期的水管維護檢修。

1.4 修正市政給排水管道地基參數

對于市政區域中的地基參數的修正，從技術和成本的兩個角度，本文選擇采用排水固結法來對其進行計算。并根據城區的實際管道位置和性質，對管道的整體網絡采用復合地基的處理方式，以硅酸鹽水泥作為加固材料，計算水泥的設計參數。將水泥的摻入比設置為5%～20%，以達到給排水管道中的地理位置的屬性需求。

將修正后的地基參數代入至水管網絡中，驗證地基的穩定性，進而確定支護在修正后地基中的支護穩定性，降低因水管網絡施工造成的地面沉降，使得在管道工程的設計能夠滿足相應的地基處理方案，確保工程的安全性[6]。

2 實驗論證

2.1 實驗說明

在本次的市政市政給排水管道工程設計中，從水管網的用水參數到水管網的敷設，以及對管道支護的搭建和后期參數的計算，多個角度的方位對管道的工程進行了分析，進而為了對本次的工程設計的結果進行驗證，設置了仿真環境下的市政管道網，并對相應的關鍵點進行構建，分析其中的工程整體費用，將本文所設計的管道工程，與傳統管道工程的成本作項目對比，以體現本文設計的優勢性。

在本次的實驗驗證中，實驗組以本文仿真實驗環境下的管道工程為代表，將傳統的管道設計工程設置為對照組，根據不同項目中的成本費用，匯聚成表格進行錄入，最后將結果以圖表的形式體現出來。

2.2 實驗準備

在仿真水管網絡的環境搭建中，選擇市政中的某個區域作為搭建參照，將商業區的污水排放管道設置為污廢水合流的方式進行排放，將民用住宅區的排放管道設置為污廢水分流的排放方式。

在商業區的污水排放中，根據商業區公共衛生間的設置地點，需要單獨設置出水管，防止因商業區中人流過多，廢水排放水壓過大導致排水管道出現問題。然后對排水管道的參數進行設定，管道的材質和管徑等管道自身屬性的選擇，以及管道安裝過程中的安裝高度和坡度等管道安裝的設定。

在仿真實驗環境的搭建中，管道的選擇不僅要根據水平中的水管排布進行合理設定，也需要對其的安裝位置進行信息標注，以在仿真環境中能夠對管道信息進行實時搜索。并且根據排水管中的標注信息，能夠及時對其中不合理的設定進行及時的修改。在仿真環境中安裝設置完成排水管道后，將排水管道作為獨立的搭建環境，與市政的給排水網絡進行連接，然后對管道網絡的設置進行碰撞檢查，將管道碰撞的錯誤進行消除，在實際的施工之前，該環節的檢查能夠避免成本損失，也能夠節約實際的施工中的修改周期。市政給排水管道工程的碰撞檢查，主要指的是將管道之間以及管道和梁柱之間的碰撞檢查，檢查環節的軟件選擇以及參數設置見表1。

表1 給排水管道碰撞檢查軟件參數

根據軟件查找市政給排水管道網絡中的碰撞位置，并對碰撞問題進行仿真環境中的修改，并將修改同步至實際的工程圖紙中，修改完成后再次進行碰撞檢查，直至碰撞失誤為零。排水管道工程的建筑信息模型的碰撞檢查，能夠有效地解決管道碰撞和交叉問題，避免了設計成果中出現這一類的設計失誤，為后期的管道的修改節約了工程成本。

2.3 實驗結果

根據所搭建的仿真給排水網絡圖，計算工程中的施工成本，在整體的工程費用中，包括直接費用和企業管理費、價款調整和其他必要費用，將本文所設計的給排水管道的費用和傳統的管道工程的成本花費進行對比，獲得的成本結果見表2。

表2 兩種管道工程的成本費用對比

根據表2 中的成本對比結果可以得知，實驗組的工程成本費用為137 616.73 元，對照組的管道設計的成本費用為173 554.75 元，實驗組的成本費用比對照組節省了35 938.02 元。

結束語

本文對市政中的給排水管道工程進行了設計分析，首先對給水網絡中的水力參數進行計算，其次敷設對應的排水網絡的結構布局，為了保證水管網絡的安全性，架構相應的支護設施，最后對整體工程中的參數進行修正，完成工程設計，進而對工程的成本以仿真的水管網絡的搭建進行模擬計算，驗證本文所設計的管道工程能夠節約工程成本。