城市給排水工程設計探討

鄒登峰 江 俊 徐賓鴻

（襄陽市市政公用工程設計研究院，湖北 襄陽 441100）

1 概述

該工程是襄陽市某地區的管線系統的綜合設計，涉及給水管線設計、污水管線設計和雨水管線設計。給水管線全長為465m,給水管線的管徑采用分別DN300、DN400、DN600的鑄鐵管。其中DN600管徑的管線作為主給水管道縱貫市區，DN400管徑管線作為給水主管線連接城市居民小區的給水管，DN300管徑管線為道路的支管道。在給水管線槽的設計上，采用兩側寬度為0.3m且厚度為300mm的天然砂礫石鋪墊；污水管線的全長為460m,管徑為D600和D500。D600為排水主管道，D500為排污的支管道，用在道路的兩旁，把污水從路面排到污水管主管道中。管道坡度為0.003，用厚度300mm的天然砂礫石鋪墊，按照施工要求進行；雨水管線的全長為440m左右，采用D1000的PE管作為主管道鋪設，D600作為支管道，為小區提供雨水排放。

下面對城市給排水工程在給水系統設計、排水系統設計兩個方面具體分析。

2 給水系統設計

2.1 給水系統的組成

城市給水系統的目的是為了保證城市對水資源的需求，以不同的取水和凈水方式與相對應的管線網絡建設，達到水量、水質和水壓的要求。城市給水系統一般由取水、凈水、輸水和配水組成，每一個程序都有不同的作用，但有相互聯系，彼此牽制。

2.2 取水、凈水和輸水

取水是城市給水的第一步，指從自然水資源中將水抽走的過程，即把水通過泵站和取水管道抽取到自來水水廠中。自然水資源既可以是地下水資源，也可以是江河湖等地表水資源。

凈水是指將取來的水在水廠中通過反應沉淀池、過濾池、活性炭吸附池、清水池等一些列措施后，達到凈化水的目的。

輸送水也就是配送，在取來的水經過凈化后已成為能夠供人們使用的自來水，這就需要用泵站將水配送到用戶的手中。

2.3 清水池設計

清水池原來只用于水廠的建設中，但是隨著城市的發展，高層建筑日益增加，對給水量和給水壓都有了更高的要求，因此清水池的應用也變得更加廣泛。

對于清水池的設計要綜合考慮三個方面，分別是清水池強度、抗裂度與防水防滲。清水池的強度要求即在池滿載水時，池壁要有足夠的強度承受其自身重量和來自水的壓力；清水池由于長期受到水壓的作用力，池壁也比較容易產生裂紋。尤其是在清水池的四角部位，要選用比較嚴密的鋼材與水泥；清水池對防水防滲要求是很高的。就防水而言，通常要設計多道措施，一是在池壁內粉刷上水泥漿防水層，二是在赤壁鋪上一層高分子材料，三是在池體的回填土采用壓實系數較高的素土。防滲也是清水池需要注意的方面，在池底部要鋪設密實度較高的混泥土，水泥質量在320kg/m2左右最為合適，水灰比不超過0.55。

2.4 給水管網設計

2.4.1 給水管網布置

一是配水管網宜布置成環狀，供水要求不高時，可為樹枝狀，等到水量發展時，再連接成環狀；二是城鎮生活用水管網要嚴格和非生活用水區分開來；三是當輸水管和管網延伸較長時，為了維持管網末梢的服務水龍頭二級泵房的揚程勢必很高，引起泵房附近干管中壓力過高，既不安全也不經濟，可在管網中間適當位置增設加壓泵房，例如在襄陽市給水管網內設置了多個加壓泵房；四是在晝夜用水量相差很大，高峰用水時間較短時，可考慮在適當位置設置調水池和泵房，利用夜間蓄水，日間供水，增加高峰時的用水量；五是在城市地形高差較大時，可以采取分壓供水或局部加壓的方式。

2.4.2 定線設計

在城市平面圖上定出管線的位置，干管盡量布置在主干道上，兩側有相當數量的用戶群。干管定線時，要避免穿越重要街道。可以參考二級泵房的供水方向，將幾條干管平行地布置在用水量較大的地區。

2.4.3 管頂埋深

管頂埋深與不同地區的氣候狀況和地質結構有關。以北方地區為例，天津為0.8-1.2m，哈爾濱為2.0-2.5m以下。管頂埋深還要考慮管材質地、管材強度、管徑寬度等。

3 排水系統設計

在人們日常生活和生產中，都要用水，水在使用過后會受到污染，需要排除。另外還有降水，也需要及時排除。將城市污水、降水有條理的排除于處理的工程就是排水系統。

3.1 污水管道

根據城市地形特點和污水處理廠、出水口的位置，先布置主干管和干管。城市污水主干管和干管是污水管道系統的主體，主干管一般布置在排水區域內地勢較低的地帶，沿集水線或沿河岸敷設，便于支管和干管的污水能自流入。污水干管一般沿城市道路布置，通常設置在污水量較大或地下管線較少一側的人行道、綠化帶或慢車道下。當道路寬度大于50米時，可以考慮在道路兩側各設一條污水干管，便于維修和管理。

3.2 雨水管渠

雨水管渠的設計步驟如下：

3.2.1 根據城市規劃和排水區的地形，在規劃圖上布置管渠系統，劃分干管匯水面積，確定水量方向。繪制水力計算圖。

3.2.2 確定各段管渠的匯水面積和水流方向。

3.2.3 依據地形等高線，確定管渠段起點的地面標高。

3.2.4 以排水區內的地面性質確定各類地面的徑流系數，按加權平均方法求整個匯水區的徑流系數。

3.2.5 根據街坊面積大小，地面種類、坡度，覆蓋情況以及街坊內部雨水管渠的完善情況，確定設計重現期。

3.3 排水泵站選擇

排水泵站主要由泵房、集水池、格柵、輔助間和變電室組成。排水泵揚程一般不高，但是流量比較大，尤其是雨水泵站和合流制泵站的水泵。排水泵站的型式常用開式葉輪泵和螺旋泵，因為所抽水雜質含量較大，為了免于堵塞，開式葉輪泵中僅有一個開式葉輪。污水泵站選用PWL立式離心污水泵；流量較大時，可以選擇ZL型軸流泵；排除含有腐蝕性物質時，選擇PWF型耐腐蝕泵。

3.4 污水處理

城市污水處理按程度劃分為三級，一級處理是去除污水中呈懸浮狀態的固體污染物質，通常采用物理方法，即由格柵、沉砂池、沉淀池等構筑物組成；二級處理的主要任務是大幅度的去除污水中呈膠體和溶解狀態的有機性污染物，采用生物處理法，如活性污泥法和生物膜法；三級處理目的在于進一步去除二級處理中未能去除的一些污染物質，如除氮、除磷與水體富氧化。

4 結語

現代化城市給水排水工程是城市建設的重要組成部分，與人們的日常生活也是密切相關。做好城市的給排水設計，是實施可持續發展戰略的重要一步，政府部門和相關企業要投入更多的精力和資金，深入研究城市給排水的系統工程。

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