城市給排水管網問題及優化設計

摘 要：隨著城市建設步伐的加快，城市給排水管網建設關系到生態環境和城市居民的生活質量，本文先簡單分析當前城市給排水存在著的問題，接著就城市供水管網和城市道路排水管網優化設計進行分析。

關鍵詞：問題 供水 管線 排水

中圖分類號：TU7 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）01（b）-0066-01

1 問題提出

和諧美麗的中國不可缺失了水生態環境的美麗，不過從當前的城市水污染情況來看，嚴重的水污染導致原本就緊張的城市淡水資源更匱乏，污染型缺水成為了當下城市給水的重要難題，加上城市規模的不斷擴大和為了供水大規模地開采地下水源，城市部分地區地面出現了明顯的沉降而且有加速下降的趨勢，這樣粗曠地利用水資源，與節約型經濟社會的發展軌道有偏離，雖然節水意識比以前有了很大的進步，但是由于現階段技術、經濟和管理等等方面因素，城市節水技術與設施推廣面窄，落后狀況一時難以得到有效轉化，城市水資源的使用大多是被一次性的。從當前的城市建設現狀來看，城市污水工程建設明顯處于滯后整體建設的水平，有很多城市污水收集系統建設還很不到位，導致污水處理廠建設完成后由于污水收集系統建設沒有跟上，導致污水處理廠的生產效率低下，沒能做到規模化。

大量實踐經驗表明，給排水工藝和技術相當復雜，科技含量高，涉及到的技術有微生物污染水處理、污水處理、低溫低濁及富營養化的水庫水處理、污泥處理、回用水處理等等，對于城市給排水而言，對設備的規范化、系統化和標準程度也有較高的要求，目前城市給排水技術與設備相對比較老化，原有的管網布置不能很好的滿足城市供水和排水的需求，尤其是城市道路排水和污水排水管線更是關系到市民的生活質量，結合需要進行優化，甚至是重新設計。為此本文從城市供水管網設計和城市道路排水設計這兩個方面進行簡單的分析。

2 城市供水管網設計問題及優化

2.1 管線設計

在定線過程中，由于定線圖與城市實測的地形圖之間的比例很大，所以在設計中為了準確，設計人員必須到現場進行踏勘，對定線圖進行表要的修正，對于改造工程，最理想的管位與老管道凈距在1.5 m，不過由于當前管材質量的提高，在實際的管線設計中，如果有些管道間的影響不是大的，可以再不影響管道正常運行的情況下酌情減少凈距。

在具體的管線設計過程中，預留預埋、管徑、管道基礎、標高等等設計人員要重點標注和說明，并從減少損失、節約成本的角度出發盡可能地多畫標準圖或是詳圖。在進行豎向設計時有如下幾個布置原則：（1）要合理布置確保管線在受到荷載作用下不會被壓壞；（2）如果是天氣寒冷的地區，尤其在冬季，要確保管道介質不凍結，保證豎向規劃的要求得以滿足，各個管線之間的垂直間距要嚴格按照規范的相關要求布置；（3）由于各種管材對外在壓力的承受力各異，所以在最小覆土的設計上必須要結合給排水的管材實際加以定奪。

工程管線發生豎向之間的矛盾時，要注意以下風格方面：（1）如果支管與干管出現矛盾，干管優先的原則，支管避讓干管；（2）如果可彎曲管與不可彎曲管出現矛盾，應避讓不可彎曲管；（3）如果壓力管與重力管出現矛盾，應避讓重力管；（4）如果規劃管線與現狀管線出現毛肚，應避讓現狀管線；（5）如果管徑小的管線與管徑大的管線出現矛盾，應避讓管徑大的管線。工程實踐經驗表明，在具體的管線設計時上述原則也并非固化不變的，要從城市的實際情況出發科學布置，力求簡單和低成本。

住宅區給水管線設計時：（1）結合物業注重設計的系統性；（2）結合當地施工水平進行設計；（3）必須在了解新產品的原理、優缺點后，嚴格按照注意事項慎重運用并安裝新產品；（4）注意住宅區的整體設計要求，確保管線設計符合建筑構造和結構的各項限制。

2.2 管網優化設計

所謂優化設計即在定線設計后優化管徑與水力參數組合，對管網流量合理地分配，優化算法對管徑進行優化設計，結合城市的地形等客觀條件，優化給水管網組合和供水區域的布局，使用不同的壓力范圍實施給水，通過優化設計降低整個系統的運行費用。

通常情況下，中小型管道系統的優化設計借助于遺傳算法算出最優化設計方案，選擇無負壓管網增壓穩流給水設備和直接式管網疊壓供水技術：（1）如果城市市政供水管網有充足的水量且具有穩定的供水壓力時，選擇無負壓管網增壓穩流給水設備；（2）瞬時用水量過大、用水比較集中的區域，選擇直接式管網疊壓供水，如此一來可以有效地減少峰值流量對管網的負面影響，確保無負壓設備運行正常。

3 城市道路排水設計問題與優化

3.1 雨水排水設計

雨水管渠的設計是城市道路排水設計的重要環節，應注重雨量計算的準確性，結合當地的地形特點和氣候特征，實踐經驗表明，傳統的方法缺乏對暴雨強度公式中多個參數的綜合考量。筆者認為，借助于遺傳算法的全局隨機搜索技術和對目標函數的直接操作，能夠有效地提高公式的計算精度，達到優化暴雨強度公式各項參數的目的。

從市區的實際情況，由于市區的建筑密度高，城市道路交通量大，在具體管線的設計上，雨水管通常采用暗管，地形平坦的道路上通常借助于加蓋板渠道來排除雨水，經濟又有效，也便于日后的管理與維護。相比于市區，郊區建筑密度相對較低，從節約成本的角度來看，可考慮采用明渠的設計方案，借助于道路邊溝排除雨水。

3.2 污水排水設計

實踐經驗表明，通常在住宅小區規劃還未完全確定時就要布置污水干管，這樣一來排水點位置并不是十分確定。排水干管和支管的銜接成為了設計上的最大問題，既要滿足排水的具體要求，又要做到減少施工量和成本，具體原則如下：排水干管上每隔一定距離接出連接管伸入建筑紅線外和人行道，減少規劃未預見性導致支管接入時破損路面。應從有利于區域內建筑物就近排水為原則，連接管的間距從實際需要出發，適可而止。污水排水管線的設計要盡可能避免與其他地下管線發生沖突。排水管線采用跌水井調節、采用局部增大斷面的方式，確保過水斷面不減少，不影響排水和在特殊的情況下，可采用倒吸虹管。當起點污水管段中的流速不能滿足相關規定時，應根據《室外排水設計規范》規范的要求科學設計，在街道下，污水管道的最小管徑為300 mrn，最小設計坡度為0.003。當管道坡度不能滿足規范的要求時，可以酌情減小，但必須設計清淤或防淤措施。為了盡可能地減少工程造價，在設計管道時在不違背規范和正常運行的情況下應減少管道埋深。在地勢平坦，且管道起點（控制點）離市政污水管網的接入點距離較長的住宅小區或廠區，可以設截留池法來減少埋深。

參考文獻

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