市政排水工程设计原则及实例论述

摘 要：城市排水系统设计是否合理是整个城市的排水系统能否正常运行的关键。合理的设计能尽快地将地面雨水排除，减少水资源的污染，保护环境。文章主要阐述了市政排水工程设计原则，并结合工程实例，针对市政排水工程设计要点进行论述，提出了设计中应注意事项，以供市政给排水人员参考。

关键词：市政给排水系统 管线设计防洪排涝污水处理

中图分类号：S276 文献标识码：A 文章编号：

随着城市的快速发展，基础设施建设步伐也必须跟上城市发展的脚步，城市中的市政道路给排水工程就显得越来越重要。城市排水工程设计，应从城市近、远期发展考虑，根据管段所在区域与周边区域的关系，地表水系、污水处理厂位置，结合排水现状及规划的雨水、污水排放方向，并考虑排水区域内上、下游管段的衔接、汇水服务面积的划分道路的竖向设计、用地标高等。多数城市排水规划都滞后于城市建设，因此，对市政排水工程设计进行研究具有重要的意义。

一、市政排水工程设计原则

排水工程设计应在城市排水工程专项规划指导下进行，根据专项规划的设计成果对所实施的市政排水项目进行优化设计在设计中应遵循以下要求：

（1）布置管渠系统，划分汇水流域面积，确定排水方向及出路。

（2）安排好控制点的高程 应根据城市道路竖向设计，保证汇水面积内的水都能自流排出。

（3）正确采用设计数据，污水排放量标准设计降雨重现期、地面集水时间和径流系数，暴雨强度公式的采用等。

（4）管道的设计坡度和埋深根据设计规范、道路纵坡和外部排水条件确定，在满足排水要求的前提下尽可能减少管渠埋深。

二、近期与远期结合

排水工程设计既要考虑近期城市建设的要求，又要考虑城市发展后上、下游的衔接及排水需要。雨水、污水管道的管径、管道埋深等问题，是排水工程设计近期与远期衔接的关键；如果管道的管径设计偏大或偏小，埋深过深或较浅，将直接影响到排水系统的正常运行。

三、实例分析

3．1项目概况

该城市地势坡度较缓，坡向东北，常年主导风向为西南风，该区的暴雨强度公式为 q=1686(1+0.77lgp)/(t+8)0.72,径流系数￠=0.6，在城市的东部有一条从西南至东北的河流，还有一条在城市的中部，由西南到东北的铁路，将城市分成两个区，其中Ⅰ区的人口密度为380人/公顷，污水量标准为140升/人・日，Ⅱ区的人口密度为 430人/公顷，污水量标准为130升/人・日。该城市共有三家工厂，在Ⅰ区有丙一家工厂，在Ⅱ区有甲、乙两家工厂。综合工业企业与公共建筑的排水量和水质资料地质资料、受纳水体水文资料、城市气温资料、城市各区中各类地面与屋面的比例（%）等技术参数。设计出水水质：污水处理后，其水质至少达到二级处理标准，应当满足：SS 40mg/l；COD 60mg/l；BOD30mg/l。

2.2 排水工程设计要点

2.2.1污水工程方案

（1）合流制排水系统：该系统是将生活污水、工业废水和雨水混合在同一个管渠内排除的系统。这种系统是在临河岸边建造一条截流干管，同时在合流干管与截流干管相交前或相交处设置溢流井，并在截流干管下游设置污水处理厂。

此排水系统克服了原有排水系统将排除的混合污水不经处理就直接就近排入水体的缺点，但仍有部分混合污水未经处理直接排放，成为水体的污染源而使水体遭受污染，这是它的严重缺点。

（2）分流制排水系统：该系统是将生活污水、工业废水和雨水分别在两个或两个以上各自独立的管渠内排除的系统。由于排除雨水方式的不同，分流制排水系统又分为完全分流制（具有污水排水系统和雨水排水系统）和不完全分流制（只具有污水排水系统）排水系统

2.2.2排水工程一般规定

（1）管道系统布置要符合地形趋势，一般宜顺坡排水，取短捷路线每段管道均应划给适宜的服务面积 汇水面积划分除依据明确的地形外，在平坦地区要考虑与各毗邻系统的合理分担。

（2）尽量避免或减少管道穿越不容易通过的地带和构筑物，如高地、河道、铁路、地下铁道等当必须穿越时，需采取必要的处理或交叉措施，以保证顺利通过。

（3）安排好控制点的高程。

（4）查清沿线遇到的一切地下管线，准确掌握它们的位置和高程，安排好设计管道与它们的平行距离，处理好设计管道与它们的竖向交叉。

（5）管道在坡度骤然变陡处，可由大管径变为小管径。当D=200~300毫米时，只能按生产规格减小一级。当 D≥400 毫米时，应根据水力计算确定，但减小不得超过二级。管道坡度的改变应尽可能徐缓，避免流速骤降，导致淤积。

（6）同直径及不同直径管道在检查井内连接，一般采用管顶平接，不同直径管道也可采用设计水面平接，但在任何情况下进水管底不得低于出水管底。

（7）流量很小而地形又较平坦的上游支线，一般可采用非计算管段，即采用最小管径，按最小坡度控制。

2.2.3设计步骤

根据确定的设计方案，进行管道设计，主要步骤如下：（1）在适当比例的、并绘有规划总图的地形图上，按地形并结合排水规划布置管道系统，规划排水区域。（2）根据管道综合布置，确定干支现在道路（或规划路）横断面和平面上的位置，确定井位及每一管段长度，并绘制平面图。（3）根据电算程序要求，确定控制管的高程、编号、管段长度，汇水面积及上游接管数。（4）进行水力计算，确定管道断面，纵坡及高程，并绘制纵断面图。

2.2.4雨水工程方案

（1）雨水管一般规定：1)重力流管道按满流计算，并应考虑排放水体水位顶托的影响。2)管道流时最小设计流速一般不小于0.75 米 /秒，如起始管段地形非常平坦，最小设计流速可减小到0.6米/秒。最大允许流速同污水管道一致。3)最小管径和最小坡度：雨水管与合流管不论在街坊和厂区内或在街道下，最小管径均为 300 毫米，最小设计坡度为0.002。

（2）雨水管道水力计算的设计数据：

1)设计充满度：雨水中主要含有泥砂等无机物质，不同于污水的性质，加以暴雨径流量大，而相应较高设计重现期的暴雨强度的降雨历时一般不会很长，故管道设计充满度按满流考虑。

2)设计流速：为避免雨水所夹带的泥砂等无机物质在管渠内沉淀下来而堵塞管道，《室外排水设计规范》规定：满流时管道内最小流速应0.75m/s，明渠内最小流速应 0.4m/s。为防止管壁受到冲刷而损坏，影响及时排放，规范 规定，金属管道最大流速为10m/s，非金属管最大流速为5m/s。

3)最小管径和最小设计流速：雨水管道的最小管径为 300mm，相应的最小坡度为3。

4)最大埋深和最小埋深：a)必须防止管壁因地面荷载受到破坏，为此管顶部需有一定厚度的覆土。(b)必须满足街道连接管在衔接上的要求。这三个数值中的最大一个数值就是以管道的允许最小覆土厚度一般在干燥土壤中，最大埋深不超过 7- 8m，在多水、流砂、石灰岩地层中，不超过5m。

2.3 排水工程方案设计

从环境保护方面来看，采用截流式合流制的城市，水体仍然遭受污染，甚至达到不能容忍的程度。采用分流制的城市，初雨径流未加处理就直接排入水体，会对城市水体造成污染。尽管如此，分流制较灵活，适应社会发展的需求，一般又能符合城市卫生的要求，所以在国内外获得了较广泛的应用。

从造价方面看，合流制排水管道的造价比完全分流制一般要低20%-40%，可是合流制的泵站和污水厂却比分流制的造价要高。

从维护管理方面来看，分流制系统可以保持管内的流速，不致发生沉淀。同时，流入污水厂的水量和水质比合流制变化小得多，污水厂的运行易于控制。

经过各方面的比较，本项设计采用完全分流制排水系统，且地形坡度适中，以此采用截流式布置。

污水工程：根据实际地形，依据排水工程的一般规定，拟定两套排水方案，由于城市中部的坡度倾于北和南，不同处就在于污水干管为局部排放和整体排放两种走向。

管道的布置方案应在同等条件和深度下进行技术经济比较，选择最佳方案。两个方案的污水管道系统都采用截流式布置。

方案一：由于城市地形西南高，东北低，所以污水厂及出水口设在城市东北部，使所有污水尽量靠重力排出。主干管平行于河流布置，干管垂直于河流布置，有一处管线穿越铁路。

方案二：污水厂及出水口位置不变，Ⅰ区的局部地区依靠Ⅱ区的干管排出，主干管平行于河流布置，有两处管线穿越铁路。

电算数据及结果如下：

第一套总造价：1321.41万元无泵站

第二套总造价：1630.10万元无泵站

经过比较，第一套方案只穿一次铁路，且造价低，故选择第一套方案

雨水工程：

依据雨水管布置原则，就近排放，能通畅及时地排走城镇和工厂面积内的雨水。

3 结束语

城市市政排水工程的设计，应以排水专项规划为设计依据，在城市排水专项规划设计成果指导下进行 结合现状、近期、远期几者的关系，分析现有的资料和城市的发展，充分考虑近期、远期的结合，合理采用符合本项目工程的设计方案和设计参数，正确划分流域范围汇水面积，合理设计管径大小和管道埋深。市政排水工程的合理设计，是城市排水系统能够有效运行的前提，只有在排水工程合理设计的前提下，环境才能得到有效的保护，才能获得良好的社会效益。

参考文献

[1]赵中枢，市政给排水分析[J]．城市规划，2010(10).

[2]城市排水工程建设中亟待解决的几个问题[J]．给水排水（动态），2007.