关于市政给排水设计方法的评析

摘要：市政给排水的设计与规划关系着城市未来的发展,是城市基础设施的重要组成部分，做好城市市政给排水规划设计，对建设一个良好城市人居环境具有重大意义。本课题中，通过对市政给排水工程存在的问题及现状的分析，结合多年市政给排水设计经验，从节能和发展出发，运用给排水设计原理，对市政给排水规划与设计的现状与不足进行探讨，提出了主要的解决方法，以期为城市未来的可持续发展提供保证。

关键词：市政工程；给排水；现状；规划设计；污水处理；评析；解决方法

0 前言

目前，从各个城市供排水建设的现状来看，城市给水、排水虽然取得了很大的成绩，但是问题然不少。许多城市还存在给水不足、排水不畅的问题，这也成为困扰市民的一件头等大事。在新的历史条件下，城市建设必须走可持续发展道路，提倡省地节能的理念。因此，本文通过对宏观、中观、微观意义上的市政给排水的设计进行评析，以寻求城市水资源的合理利用之路，实现未来城市的可持续发展。

1 当前市政给排水存在的问题及对策

多年来，我国城市水厂大量扩建改建，乡镇供水大面积普及，出现了前所未有的给水建设高潮，但是由于城市环保措施还跟不上发展需要，致使一部分地面水源及地下水源受到了不同程度的污染。针对这种状况广大，给水工作者通过不断探索有关技术对策，不断发展新的水处理技术，使我国的给水工程建设得到了较大的提高。

1.1 城市地面水厂建设规模越来越大，而地下水源供水的比重日益缩小，水源水量或水质也很难满足一些城市的供水要求 ，因此出现了不少长距离的引水工程。

1.2 由于受到城市污水的影响，使部分水源受到污染。为解决无水可饮用的地区用水．许多城市开展了对水处理工艺的研究，以寻找适合中国国情的对策：一是出现了对被污染水的处理工艺的研究；二是对一些特殊水的处理技术； 三是对高浓度水哥低温低浊水的处理技术，取得了新的成果。

1.3 目前我国大部分地面水厂处理工艺仍然以常规处理为主，即混合、絮凝、沉淀、过滤和消毒。已有少数城市当水源受到污染影响时，采用了深度处理。

2 城市排水工程的发展现状

几年来，随着我国环境保护要求的提高和给水工程建设的迅速发展，排水工程建设技术和污水处理工艺也相应得到了发展。在建没过程中，我国排水工作者博采众长，结合国情应用和探索了大量工艺技术 ，从而在排水工程建设的规模和质量方面都取得了较好的成果。

（1）在排水体制上，原建有合流制管道系统的城市或区域一般都保留利用，但进行了改造、增建或玩少了污水截流管。对污水污泥的处理多数采用机械脱水，脱水机械倾向于带式压滤机，新建的规模较大的污水厂，则倾向予建立污泥消化池，所产生的沼气用来发电或解决场内供热。

（2）2010来大众城市倾向于集中建立污水厂，规模逐渐增大，建设了2 5 - 4 0万立方米的污水厂。污水厂的进水一般含有3 0―7 0 ％工业废水，但要求工厂废水进行预处理后才能接入城市污水处理厂。一级污水处理厂的工艺普遍要采用活性污泥法，大多用鼓风机转送空气为氧源。此外，当前普遍重视城市污水厂出水的利用。尤其是一些水源缺乏的北方城市。

（3）由于城市内水体的环境容量有限和建设资源较紧，近年来许多沿江沿海城市将污水收集起来，铺设专用管道，将污水远距离输送至大水体做深水稀释排放的工程。处理厂运引的监控系统，新建污水厂一般均采用分散控制集中显示仪表系统。 为节约电耗， 根据曝气池溶解水平来控制鼓风机组的运行，也已在一些污水厂中突显。

（4）在处理工艺上大部分城市污水处理厂处理工艺流程为：格栅、沉砂、初沉、曝气、二沉和消毒。但是 20世纪 80年代后新建的城市污水厂，考虑了控制氨氮的要求．应用生物脱氮原理，在曝气池设计上使污水到达了消化程度。有些城市污水厂出水回用时，往往将二级处理出水再经砂滤或混凝沉淀加深处理。对于排入大水体不稀释的污水系统，目前的做法是在建造排放管的同时建设格栅、沉砂等预处理装置，保留日后建设二级处理厂的土地和流程要求，污水排放管要求伸人深水区域做扩散排放，以促进与大水体的稀释混合，减少对水环境的影响。

3 市政给排水规划设计的评析

3.1 宏观意义上的规划设计

3.1.1防洪排涝的规划设计

(1)防洪排涝是城市的生命线，防洪排涝规划设计主要针对外洪和内洪。外洪以防为主，如防洪堤、水库等；而内洪则是排蓄为主。对城市而言，在规划重现期内，没有“涝”的概念比较合适，只有雨水如何及时排除或滞蓄起来的问题。过去排涝标准三天暴雨三天排完或24小时暴雨24小时排完，指的是郊区和农田，这种标准是无法适应现代城市的发展要求的。因此将“防洪排涝规划”称为“城市防洪规划”(防外洪)和“城市排洪规划”(排内洪)则更合适。

(2)排洪与排水标准衔接问题。城市排水是解决较小汇流面积上短历暴雨产生的排水问题，采用的是暴雨公式，暴雨时段控制在5 min一120 min，选用暴雨样本是年超大值法;而排洪考虑的汇水面积大，目前采用都是水文公式(也称为暴雨推理公式)，使用某重现期(如十年一遇)24 h暴雨量为基本数据，其选用暴雨样本是年最大值法。因此进行防洪排洪规划时，应充分考虑排洪与排水重现期标准衔接问题。排洪规划重现期应根据城市重要性以及排洪流域面积的大小因素综合考量后确定。排洪汇水面积越大，重现期标准越高，大中城市排洪标准不宜小于10年一遇(水利标准)。

(3)排洪方法。排洪方法主要有地面全抬高方案和雨水泵加滞洪区方案(地面不抬高或部分抬高)。对于山区，考虑到内洪来得快，退得快，设置雨水泵站效益不大，宜采用全抬高方案，但同时也要考虑现状村庄过渡，可设置局部的抽排设施。

3.1.2平衡区域水资源及区域供水

水资源在时间与空间上存在分布不均以及水质性缺水现象，平衡区域水资源及区域供水，在设计工作中需要考虑到以下几点：

（1）认真进行水资源平衡，优化水资源配置

要做到水资源平衡，就要做好需水量预测工作。需水量考虑的主要因素有:城市和村镇生活用水、市政(含消防)用水、工业用水、农业灌溉用水、畜牧业用水、渔业用水，还要考虑流域江河本身生态流量需求。其中工业用水量预测可用用地指标法，也可用万元工业产值法。

（2）为发展区域供水做铺垫

区域供水未来发展主要体现在以下几个方面:一是改善城乡供水水质，提高乡镇居民的生活质量;二是置换水源，有效控制地下水过量开发，促进水资源合理利用;三是避免了重复建设，节约宝贵资源和有限资金;四是促进了供水行业集约化发展，增加了企业经营效益，提高管理水平。

3.1.3 污水处理集中与分散的讨论

长期以来，我国的某些污水处理企业还比较推崇污水集中处理，理由是污水厂规模经营，效率高，污水厂运营成本低，处理出水水质有保证等。但随着时间的推移，其缺点也逐步暴露出来，过度集中污水处理主要存在如下问题:一是巨额管网投资(越下游管径越大，投资巨增);二是运营的高能耗(中途提升泵站多，能耗大);三是无法进行中水就近利用。因此，有必要采用BOT形式营建，通过BOT形式可以有效对污水适度分散处理，污水适当分散处理也是区域污水处理发展的方向。

3.2 中观意义上的规划设计

3.2.1给水系统规划设计

随着变频供水设备大量使用，特别是利用城市给水管网压力智能直接供水装置的推广应用(取消屋面水箱)，在中观层面出现问题是城市供水日变化系数变大，高峰供水量增大，从而相应加大水厂供水规模。基于此情况，城市供水系数应考虑设置对置水塔或高位水池的方式来降低日变化系数，并提升供水安全度。同时给水系统规划设计应充分考虑近远期结合，为未来留下发展空间，譬如道路管线综合时给水管位的预留，给水管径合理确定等等，避免重复投资，争取效益最大化。

3.2.2雨水系统规划设计

雨水系统规划设计应与城市防洪排涝规划和城市竖向规划相结合，特别是地处平原、盆地的城区，这三者有机配合显得更为重要。譬如，市区内河设计标准采用五年一遇不漫溢(水利标准，相当于城建一年一遇标准)，而相应道路排水重现期P=1年情况下，两者洪峰相遇是经常性的，雨水管道出口经常是压力出流，因此雨水系统要进行必要的压力流校核，同时与竖向标高相协调，避免在重现期P=1情况下，雨水溢水路面。

（1）尽量利用已建排水设施，局部地势过低处采用抽排的尽量减少抽排范围。对原有地面偏低的旧村落设临时泵站，在旧村改造的同时，逐步提高现状地面标高，形成自然的雨水排放系统。

（2）尽快完善管道建设，坚持排水工程设施建设与镇政和交通道路建设同步进行。加强排水管理，健全管理机构，做好水土保持工作，及时进行管渠、河道清淤，保证雨水排放系统的畅通。

（3）全面实施防洪防潮规划，加快整治河道，建设高标准防洪工程。对于挤占河流行洪断面的阻水构筑物，要结合河道整治规划实行清障、改建或重建。充分发挥汇水面积内湖洼、河、渠道、水库的调蓄能力。例如据初步计算，某水库的控制集水面积 2.0km2，总库容62.0万m3，多年来该水库很少泄洪。当遇10年一遇雨洪时，该水库按不泄洪运用，可将下游天然洪峰流量101m3/s减为80.8m3/s；另一与其相连的水库容为9.22 万m3，集水面积为2.3km2，按平切法计算，可把该区间10年一遇洪峰流量50.0m3/s削减至29.0m3/s。两水库联合运用后，可将笔架山水10年一遇的洪峰流量减为59.8m3/s。可见，调洪运用后对于削减洪峰流量、降低水位、减轻下游河道的泄洪压力能起到一定作用。

3.2.3污水系统规划

（1）合流制与分流制讨论

一般而言，在新城区采用分流制，旧城区采用截流式合流制。但真正意义上分流制在实践中很难做到。雨污系统中有一根接错，两个系统就相通，可能就是合流制。根据某污水厂厂外管网工程实践证明，完全分流制必须从化粪池出口分流开始，并且采用专业监督和专业队伍施工。同时初期雨水污染也比较严重，截流式合流制有利于初期雨水的截流，因此中小城市建议以截流式合流制为宜。

（2）污水厂尾水去路

随着国家对可持续发展的重视，强调了水的循环再用，因此，要从“污染控制”向“水生态修复和恢复”转变，污水厂尾水排放应就近向内河排放做景观用水为宜。而环境影响评价常以事故排放为由，建议尾水向外江江心排放，两者矛盾如何协调应进一步讨论。

3.3 微观意义上的规划设计

微观层面主要具体单项市政工程给排水规划和设计。

3.3.1污水处理新技术应用

近年，国内尝试使用一种高效载体生物强化A/O工艺，它是在A/O反应池的好氧池末端投加活性硅藻土，同时好氧硝化液和沉淀污泥回流至缺氧池，利用硅藻土的高效载体生物作用(流化床)和吸附，混凝及过滤等物化作用，实现生物脱N和物化除P，较好解决了纯生物或纯化学污水工艺中脱N与除P相互矛盾的问题。

3.3.2污水管道设计中新管材的推广

在给排水工程中推广PVC一U管、PE管、聚丙烯( PP)等新型塑料管材，符合国家以塑代钢政策。同时管道摩阻小、排水量大、重量轻、施工方便，受到业主及施工方一致欢迎。但在具体使用过程中，应注意施工造成管道变形超标的问题，应确保管两侧回填土分层夯实，密实度达95%以上。

3.3.3雨水管道设计新思路

在缺水地区或地下水较深区域，设计时尽量使雨水不排人下水道，通过设计施工，将雨水渗透掉。一则减少排水负荷，减少雨水管道投资，二则增加地下水补给，涵养地下水，进行水生态修复。另外，设置雨水贮水池截留雨水作中水使用，并因地制宜。譬如地下水位高，下雨后地面充分湿润，地下径流很大，则不宜采用渗透法。

3.3.4景观给排水设计增加新意

随着经济的快速发展，人民生活水平提高，城市水景设计日益得到重视，水景生态性、运行经济性、技术可行性以及水景安全性是水景设计中的要点。

3.3.5 大空间消防给水及建筑压力雨水系统设计

目前，大空间的展览馆、体育馆、大空间大跨度工业厂房的建设越来越多，出现大空间建筑智能灭火装置(例如水炮等灭水装置)，以及利用虹吸原理进行压力雨水管系统设计新方法新技术(雨水管可以平设)，满足了现代城市发展需要。

4 总结

解决城市给水和排水问题的办法，要立足根本。解决给水要着眼于“开源节流”，解决排水问题要“积极治理，减轻污染”。作为市政给排水工作者，应根据我国给排绿色环保节能并秉持可持续发展理念，从全局和系统的角度加上创新的思维，运用创新技术来优化设计城市市政工程给排水系统、污水处理系统、消防水系统等市政公用设施。