给排水管网改造设计

【摘 要】城市建设的快速发展，加速了城市给排水管网的建设，它关系到了生态环境和人们的生活质量。本文对城市给排水管网存在的问题进行分析，并提出了改造设计建议。

【关键词】给排水；问题；改造；设计

1 前言

城市给排水系统是城市的重要基础设施，担负着城市防汛、雨水收集、输配水的重任。但是，当前一些城市由于高速发展，现有给排水系统已经不能适应当前城市建设的需要，要对给排水系统进行改造设计，以完善管网功能，满足当前社会的生产生活需要。

2 城市给排水工程的重要性

我国人口众多，水资源短缺，并且水资源的利用率普遍偏低。因此，实现城市化的发展，必须走可持续发展的道路，坚持节约的理念。作为城市基础设施的重要部分，给排水工程的合理规划直接影响到当前城市的发展，关系到人民生活质量的改善。在规划城市给排水系统时就一定要采用科学的工艺配置，有效提高水资源的利用率，防止水污染及水资源浪费，以满足现代化城市建设的需求。

目前城市给排水工程的潜力有待开发，不能只注重美观以及简洁，而要关注其实用功能。使用节水型管道器具能够实现大幅度的节约城市给排水工程所使用的水量，且无负面影响，其性价比高出一般的城市节能许多，较适宜在全国推广。城市的排水系统直接关系着居民的日程生活以及生产，在设计中要确保排水的畅通以及室内优良的环境，以防疾病的传染，特别是对于高层城市的排水，要有足够的重视。

3 城市给排水出现的问题

3.1 供需水矛盾突出

随着我国经济建设以及城市化进程的不断加快，城市供需水矛盾也变得越来越突出。具体表现在：第一，城市人口不断增加，导致城市用水量急剧增加；第二，工业用水增多。我国企业在提高工作量及生产效率的基础上，势必会导致工业用水量增加；第三，城市人口单位用水量增加。根据有关资料显示，我国城市人口单位用水量比之过去增长了近两倍之多；第四，因污染问题造成缺水现象。目前，我国有一半以上的城市存在缺失问题，且这些城市中有一大部分都是因为水污染造成的水资源短缺。

3.2 城市给排水设施不健全

一直以来，我国城市给排水设施都极为不健全，具体表现在：一是给排水技术问题复杂，导致技术运用水平较低。例如，低温低浊及富营养化水处理技术、回用水处理技术、污水处理技术、海水淡化工艺技术等，依然处于研发阶段，并没有真正运用到城市日常生活当中；二是排水设施老化。三是城市建设引发积水问题突出。虽然各大城市针对本地区往年降雨情况建立了排水预案，但是由于许多地方城市建设挤占排水系统的升级空间，一旦降雨超过预期，就会引发积水问题。

3.3 缺乏对地下排水系统的长远规划

目前，我国城市地下排水系统相对比较落后，并没有利用电脑模型来模拟系统排水情况，而只是凭经验哪里出现问题哪里进行补救，例如2012年7月21日北京的一场特大暴雨，引发多个区域交通陷入瘫痪，就暴漏出了北京地下排水系统应急管理能力的问题。由于历史等原因，北京地下排水系统设计只是1-3年一遇，相对于纽约10-15年一遇、东京5-10年一遇来说，标准过低，一旦遇到特大暴雨，城区多处内涝也就不足为奇了。事实上，城市积水点的产生，深层原因是地下排水系统建设没能与城市发展同步，缺乏长远规划设计，且环保、电力、排水、市政、通讯等不同部门并没有一个统一协调机构来统一规划和建设城市环境，整合改造力量，改善排水管网。

4 管网改造设计原则

4.1 符合地质条件

在管网改造的设计原则中，有与管网全部埋在低下，线路很长，地下的水文地质条件往往比较复杂，这就要求管网的改造设计要充分考虑地质条件，根据不同的情况进行有针对性的设计，采取最有效的施工方法保证给排水管网的施工质量，为给排水管网的良好运行和管理打下基础。

4.2 符合城市改造规划

旧城给排水管网的改造设计要强调逐年实施的可能性，根据政府部门对旧城改造规划的具体实施计划，确定逐年改造安排，做好经济估算，保证管网改造落到实处；城市的总体规划指导城市的发展方向，城市排水体制的改造必须适应城市的发展方向和发展要求，满足城市水环境规划和污水治理目标，促进城市的可持续发展。

4.3 适应改造区域环境

管网改造在设计前期，要充分了解改造区域的环境，包括交通、人文、自然环境等；同时还应摸清地下设施的埋设情况，设计人员要对管网沿线的各种地下设施做详细的了解，使管线设计更合理、更科学，达到设计要求，发挥管网的排水能力。

4.4 坚持经济、高效、科学的原则

管网改造设计必须根据各区域的实际因地制宜，并分步实施优先改造污染大、难度小、见效快的区域，分阶段完善城市排水体制；应积极稳妥地利用先进工艺设备和新型材料提高排水管道性能和降低建设造价缩短改造周期；减少改造对城市交通、建筑安全的威胁；选择合理科学的雨水截流倍数。

5 城市供水管网改造设计

5.1 管线设计

在具体的管线设计过程中，预留预埋、管径、管道基础、标高等等设计人员要重点标注和说明，并从减少损失、节约成本的角度出发尽可能地多画标准图或是详图。在进行竖向设计时有如下几个布置原则

（1）要合理布置确保管线在受到荷载作用下不会被压坏

（2）如果是天气寒冷的地区，尤其在冬季，要确保管道介质不冻结，保证竖向规划的要求得以满足，各个管线之间的垂直间距要严格按照规范的相关要求布置

（3）由于各种管材对外在压力的承受力各异，所以在最小覆土的设计上必须要结合给排水的管材实际加以定夺。

工程实践经验表明，在具体的管线设计时上述原则也并非固化不变的，要从城市的实际情况出发科学布置，力求简单和低成本。住宅区给水管线设计时

（1）结合物业注重设计的系统性

（2）结合当地施工水平进行设计

（3）必须在了解新产品的原理、优缺点后，严格按照注意事项慎重运用并安装新产品。

（4）注意住宅区的整体设计要求，确保管线设计符合建筑构造和结构的各项限制。

5.2 管网优化设计

所谓优化设计即在定线设计后优化管径与水力参数组合，对管网流量合理地分配，优化算法对管径进行优化设计，结合城市的地形等客观条件，优化给水管网组合和供水区域的布局，使用不同的压力范围实施给水，通过优化设计降低整个系统的运行费用。

通常情况下，中小型管道系统的优化设计借助于遗传算法算出最优化设计方案，选择无负压管网增压稳流给水设备和直接式管网叠压供水技术

（1）如果城市市政供水管网有充足的水量且具有稳定的供水压力时，选择无负压管网增压稳流给水设备

（2）瞬时用水量过大、用水比较集中的区域，选择直接式管网叠压供水，如此一来可以有效地减少峰值流量对管网的负面影响，确保无负压设备运行正常。

6 城市排水管网改造设计

6.1 雨水排水设计

雨水管渠的设计是城市道路排水设计的重要环节，应注重雨量计算的准确性，结合当地的地形特点和气候特征，实践经验表明，传统的方法缺乏对暴雨强度公式中多个参数的综合考量。笔者认为，借助于遗传算法的全局随机搜索技术和对目标函数的直接操作，能够有效地提高公式的计算精度，达到优化暴雨强度公式各项参数的目的。

从市区的实际情况，由于市区的建筑密度高，城市道路交通量大，在具体管线的设计上，雨水管通常采用暗管，地形平坦的道路上通常借助于加盖板渠道来排除雨水，经济又有效，也便于日后的管理与维护。相比于市区，郊区建筑密度相对较低，从节约成本的角度来看，可考虑采用明渠的设计方案，借助于道路边沟排除雨水。

6.2 污水排水设计

实践经验表明，通常在住宅小区规划还未完全确定时就要布置污水干管，这样一来排水点位置并不是十分确定。排水干管和支管的衔接成为了设计上的最大问题，既要满足排水的具体要求，又要做到减少施工量和成本，具体原则如下：排水干管上每隔一定距离接出连接管伸入建筑红线外和人行道，减少规划未预见性导致支管接入时破损路面。应从有利于区域内建筑物就近排水为原则，连接管的间距从实际需要出发，适可而止。

7 结束语

综上所述，城市给排水改造设计要根据当地的实际情况，因地制宜，采取不同的设计标准，制定与之配套的设计方案，在保证工程质量的同时，做到工程资金合理优化。同时，加强对管道的定期维护，延长管道使用寿命，保证管道的稳定运行。

参考文献：

[1]李小文.论市政排水管道设计思路[J].科技资讯，2012（6）.

[2]刘超.建筑排水管网中的管道设计方法[J].科技创新导报，2013（1）.

[3]余琦.市政排水管道改造设计[J].科技资讯，2012（4）.