城中村給水排水改造工程設計要點分析

廖新亮

（新疆烏魯木齊市城建設計研究院，新疆烏魯木齊830092）

0 引言

所謂“城中村”，是指在城市高速發展的進程中，由于農村土地被征用，農村集體成員由農民身份轉變為居民身份后，仍居住在由原村落改造而演變成的居民區，亦稱為“都市里的村莊”。

1 城中村給排水設施現狀及存在的問題

城中村主要分布在城市周邊，城市規劃初期沒有將其納入城市范圍，隨著城市不斷擴大，逐步劃入城市，成為城市居民區。城中村最初按照農村標準建設，沒有從城市規劃和發展的角度統籌考慮，以至于出現了很多問題，城中村原有給水排水設施存在自備水源水質不達標、管徑小、管材質量差、供水量不足、雨天內澇、排水不暢等突出問題。

1.1 自建供水設施，水質難以達到飲用水標準

一些城中村依靠原自建取水和凈水設施供水，沒有納入到城市供水管理系統。隨著經濟的不斷發展，工業企業對城市周邊水體的污染也在加劇，原有水源地保護措施不全，致使水源水質難以達到國家標準，自建水處理設施整體水平不高，水處理設施管理不到位，也是造成水質不達標的原因。

1.2 給排水管網缺乏統一規劃，布置混亂

多數城中村給排水管網無統一規劃，管線布置混亂，給排水管道埋深、間距不滿足規范要求，管理難度大。

1.3 沒有充分估算需水量和排水量，管徑偏小

城中村建設初期多依據自身使用經驗選定管徑，沒有通過專業規范來計算需水量和排水量，也沒有結合城市規劃考慮遠期發展需求，管徑普遍偏小，無法滿足居民生活和生產需求。

1.4 管材老舊、質量差

原有給排水管道多為村民籌資建設，可能選擇了非專業設計和施工單位，或采用了比較便宜的管材，造成工程質量不佳，主要問題表現在給水管道漏失率高、水壓不穩定、用水高峰期沒水；排水管道滲漏量大，管道破損后堵塞造成污水上路，影響周邊環境。

1.5 管道覆土不夠，冬季凍脹損壞

北方一些地區凍土深度較大，然而農村管道往往因為節省工程投資，根據經驗確定覆土或埋深，造成極端天氣管道凍結損壞或流量減少。

1.6 室外必要的設施不全

城中村建筑密度很大，火災隱患大，但多數城中村沒有消火栓等消防設施，有的給水管道缺少支墩，給水閥門井和排水檢查井數量也不夠，造成局部管道出現問題時維修困難。

1.7 沒有獨立的雨水排除系統，雨天內澇

雨污水分流工程近年來才在城市中大規模建設完善，北方地區城中村有完善的雨水排水系統的不多見，雨天雨水漫流，造成內澇，有的雨污水合流造成雨天污水上路，影響居民生活。

1.8 污水沒有接入城市管網也沒有污水處理設施，直接排入水體造成環境污染

在近些年的建設發展過程中，許多城中村內建起了小型企業，產生了部分工業廢水，但沿用的老舊管網和排水系統建設不完善，一些污水通過地下滲坑滲水或未經處理排入自然水體，有的通過化糞池等簡單的處理構筑物處理后排入自然界，影響周邊環境。

2 城中村給排水改造工程設計要點分析

經充分調查了解城中村給排水設施存在的問題后，應在設計中針對這些問題提出解決方案。下面就如何解決城中村給排水設施及管網存在的問題進行設計要點分析。

2.1 應將城中村給水系統納入城市管理體系

依據《室外給水設計規范（GB50013-2006）》7.1.9條規定，城鎮生活飲用水管網嚴禁與自備水源的供水管道直接連接，以防止污染城鎮給水管網。城中村已納入城市居住范圍，原有水源地和凈水廠周邊環境不容樂觀，水源水質會因為城市的發展不斷惡化，應盡可能關閉原有小型水源地和水處理設施，或通過水廠改擴建和移交管理權將城中村給水系統納入城市管理體系。這是改善給水水質、減輕水處理費用和管理負擔的最有利途徑。

2.2 城中村給排水管網應遵循城市規劃統一布置

城市給排水管網依據供水和匯水范圍布置，城中村一般只考慮了原村莊范圍的管網建設，沒有考慮與周邊區域管網之間的聯系，這就需要給排水管網設計前充分調查現狀管網情況，結合城市和城中村規劃方案統一設計，以適應發展的需要。設計中應進行各類地下管線綜合設計，統一布置管網，對可以繼續使用的管線進行利用，對存在問題的管線進行改造更換。管線布置應滿足《城市工程管線綜合規劃規范（GB50289）》要求，盡量將管線敷設在道路下，與建筑物基礎保持一定的安全距離。

2.3 重新核算需水量和排水量，確定合理經濟的管徑

農村供水工程以往按照《村鎮供水工程技術規范》計算需水量，由于城中村生活和生產方式已發生變化，沒有了農業和畜牧業生產，該技術規范已不適用，應依據《室外給水設計規范（GB50013-2006）》4.0.1條計算綜合生活用水、工業企業用水、澆灑道路和綠地用水、管網漏失水量、未預見水量和消防用水，通過管網平差計算后確定給水管道管徑，也可以依據《建筑給水排水設計規范（GB50015-2003）》規定進行計算，但兩個規范計算出的需水量會有差異，下面以兩種方法分別舉例計算水量（見表1～表3）。

表1 兩個規范基本情況對照表

表2 最高日水量計算比較表（單位：m3/d）

表3 最高日秒流量計算比較表（單位：L/S）

《建筑給水排水設計規范》規定，室外管網供水時設計流量應按設計秒流量計算；《室外給水設計規范》規定，配水管網的設計流量按最高日最高時用水量計算，通過兩種方法比較，小時變化系數取值差異較大，采用設計秒流量計算出的水量大于最高日最大時計算出的流量。由于城中村供水規模小，配水管段長等特點，導致采用最高日最大時計算出的配水管段及其節點設計流量計算值偏低，不能滿足城中村居民在用水高峰時段的實際用水需求，所以，對于城中村給水工程，可將其配水管網視為服務一個居住小區，按“設計秒流量”計算需水量，計算值更符合其使用特征。但當城中村人口過多，超過1萬人時，計算值過大，應采用最高日最大時計算設計流量。

2.4 選擇質量可靠的管材

城中村應選擇技術成熟、安全可靠、使用壽命較長的管材，同時還要考慮便于施工和維護管理等因素。給水管材一般采用承壓管道，需考慮管材的公稱壓力，排水管材主要考慮外壓荷載。常用的給水管道有金屬和非金屬材料。金屬管道中球墨鑄鐵管抗內外壓強度高，耐腐蝕，但價格較高，一般用于較大口徑管道；非金屬管道中聚乙烯給水管公稱壓力可以達到0.4～1.6 MPa，其重量輕、耐腐蝕，施工簡便，一般用于小口徑管道。排水管道常采用非金屬管，包括鋼筋混凝土和塑料類管道，鋼筋混凝土管抗外壓能力高，但重量大，需采用機械安裝，城中村道路比較狹窄，機械進入困難，所以常選用聚乙烯排水管道。

2.5 控制好管道豎向設計和埋深

管道豎向設計要控制好埋深，埋深主要考慮外壓荷載、管材強度、各類管道交叉及地基等因素。給排水管道盡量淺埋以減少工程投資，但要滿足冰凍和荷載的要求，排水管線還應考慮建筑物地下一層污水能夠排出。管道豎向設計應避免頻繁的上下起伏，給水管道坡度變化過大會增大水頭損失，排水管道坡度變化過大會造成雜物沉積，降低流速損失流量。

北方寒冷地區給水管道設計要避免管道受凍脹破壞，《給水排水設計手冊》第三冊第2.5節提出，管道埋深應依據土壤的冰凍深度通過熱力計算確定，無計算資料時可參照其要求確定，城中村給排水管徑小、用水量小，更容易發生凍脹，所以給水管道應參照設計手冊提出的要求（見表4）敷設。

表4 管底在冰凍線以下的距離一覽表（單位：mm）

污水管道一般敷設在給水管道下，且管道埋設深度不應高于最大凍土深度以上15 cm。

2.6 完善給排水管道附屬設施設計

城中村建筑密度很大，給水閥門井和排水檢查井數量會比市政管網多，以便管道出現問題維修時減少對相鄰用戶的影響。《建筑設計防火規范（GB50016—2006）》第 8.1.2條規定，在城市、居住區、工廠、倉庫等的規劃和設計時，必須同時設計消防給水系統，所以城中村作為城市居住區應有消防設施設計，應設置室外消火栓，消火栓宜按保護半徑不大于150 m考慮，且室外負擔消防給水的管道直徑不應小于DN100 mm。

埋地給水管道在水平或垂直轉彎處、三通、堵頭和閥門處還應設置支墩，聚乙烯管及管件管徑≥de90（DN80）時，球墨鑄鐵給水管采用膠圈承插接口管徑≥DN100 mm時均應設置支墩。管道支墩一般套用通用圖集，但是在城中村給水管網改造工程中，由于道路狹窄，路面下各類管道較多，管位緊張，支墩制作過程中沒有圖集中需要的施工空間，簡單套用國標圖集不能完全滿足現場的實際要求，應考慮在管道轉角的反向受力點處設置錨固支墩或拖拉支墩。

2.7 找到污水出路，避免環境污染

污水管網系統的作用就是及時可靠地排除區域內產生的生活污水、工業廢水，以免環境受污水之害。城中村沿用的老舊管網和排水系統建設不完善，有的地區污水沒有出路，所以，在城中村給排水管網改造過程中，為污水找到適合的出路非常重要，應詳細了解周邊市政管網情況，將污水管道接入市政管網或建設污水處理設施，將污水達標排放。

2.8 合理選擇排水體制，考慮雨天排澇，兼顧雨水利用

規劃設計階段對排水體制的選擇非常重要，一般城區規劃階段多采用分流制。城中村應分析實際情況，在條件允許的情況下采用完全分流制，如果條件不允許可采用不完全分流制，但盡可能不采用雨污水合流制。完全分流制排水系統中雨污水各設有排水管渠系統；不完全分流制排水系統中只設污水管道，不設或設置不完整的雨水管道，雨水沿地面或街道邊溝排放；雨污合流是指雨、污水合用一個管渠系統排除。完全分流制是避免雨天積水的最好選擇，也是雨水收集利用的有利途徑。近年來，城市雨水利用已逐步提上建設發展日程，合理利用雨水對于城市防澇、保護環境等方面都能夠起到積極作用，分流制排水系統中雨水利用范圍最廣且最便捷，既可以分散利用也可以相對集中利用，或者結合城市排洪設施將雨水利用工程與城市防澇減災、污染控制、生態環境保護相互補充、銜接。

3 結語

給水排水工程是市政基礎設施建設工作中非常重要的內容，做好工程設計是保證工程建設質量的前提條件。在城中村給排水工程設計過程中，既要調查了解現狀設施情況，又要與城市規劃銜接、與市政工程管理部門配合溝通，還要執行相關行業規范和規定，同時結合地區地理、氣候、水文特點，從技術可行性和經濟合理性出發進行綜合考慮，滿足城中村居民對需水量、水質和排水量的要求。要通過認真細致的設計，保證工程質量安全可靠，維護管理方便易行，還應保護好周邊環境，盡可能降低工程建設對居民造成的影響，以使城中村的給排水工程建設和運行融入到城市規劃和發展當中，逐步走上可持續發展的道路。