排水管網(wǎng)系統(tǒng)改建及擴(kuò)建優(yōu)化設(shè)計(jì)分析探討

曹磊

摘要：隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的加快，城市規(guī)模不斷擴(kuò)大，城市（特別是老城區(qū)）現(xiàn)有排水管網(wǎng)日益不能滿足城市發(fā)展的需求，因此城市現(xiàn)有管網(wǎng)改建成為許多城市建設(shè)者、設(shè)計(jì)者關(guān)注的重點(diǎn)。本文以某城市為例研究和分析排水管網(wǎng)對(duì)城市發(fā)展的重要性，并且闡述了管網(wǎng)系統(tǒng)改擴(kuò)建的各項(xiàng)問題。

關(guān)鍵詞：排水管網(wǎng)系統(tǒng)；改建；擴(kuò)建

中圖分類號(hào)：TU992文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1674--3024（2017）08-0241-02

引言

城市排水管網(wǎng)系統(tǒng)是城市最為基礎(chǔ)公共設(shè)施之一，這項(xiàng)系統(tǒng)主要承擔(dān)著排除城市內(nèi)工商業(yè)或民用的廢水、及時(shí)排除道路上的積水和引流市內(nèi)的雨水等排水任務(wù)。城市排水工程科學(xué)性和合理性，將直接影響到城市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和居民的生活環(huán)境，對(duì)城市來說是至關(guān)重要的建筑設(shè)施。因此，采用科學(xué)合理的方法來設(shè)計(jì)城市排水管網(wǎng)是非常有必要的，工程施工過程中的各項(xiàng)投資和科學(xué)的管理能夠起到關(guān)鍵性的作用。排水管網(wǎng)的建設(shè)是城市建設(shè)不可或缺的一部分，城市的排水管網(wǎng)系統(tǒng)負(fù)責(zé)雨水、生活污水和各類生產(chǎn)廢水的排除，城市排水管網(wǎng)的建設(shè)對(duì)城市防洪排澇安全，美化城市衛(wèi)生環(huán)境，提升城市形象，都具有重要的意義。

1.排水管道系統(tǒng)的特點(diǎn)、排水管網(wǎng)改擴(kuò)建的重要性以及改擴(kuò)建思想

1.1排水管道系統(tǒng)的特點(diǎn)

對(duì)于人們的日常生活來說，水是非常重要的資源，在社會(huì)發(fā)展中占著舉足輕重的地位。人類在日常活動(dòng)過程中所使用的水往往都會(huì)變成廢水，這些廢水需要被收集起來，然后進(jìn)行統(tǒng)一的處理和排放。除此之外，城市內(nèi)的降水量較大時(shí)，也應(yīng)該及時(shí)的收集起來，經(jīng)過處理排放掉。將城市內(nèi)的各類型污水收集起來并進(jìn)行相應(yīng)的處理然后在排放掉，就可以被稱作城市排水系統(tǒng)。城市排水系統(tǒng)主要有兩種系統(tǒng)組成，即：管道系統(tǒng)和污水處理系統(tǒng)。管道系統(tǒng)的主要工作就是將收集和輸送，首先對(duì)各個(gè)方向的污水進(jìn)行收集，然后在通過管道將這些污水送人污水處理系統(tǒng)當(dāng)中，污水處理系統(tǒng)就是處理和利用污水的單位，包含了污水處理廠內(nèi)的各項(xiàng)處理設(shè)備和設(shè)施。對(duì)于城市內(nèi)不同類型的污水采取不同的排除方式所形成的系統(tǒng)就叫做城市排水系統(tǒng)，在通常情況下一般可以將城市排水系統(tǒng)分為合流制和分流制兩種。

城市的排水系統(tǒng)包括兩個(gè)部分即管道收集系統(tǒng)和污水處理系統(tǒng)。管道收集系統(tǒng)負(fù)責(zé)將來自城市各個(gè)方向的污、廢水進(jìn)行收集并輸送至污水處理系統(tǒng)；污水處理系統(tǒng)妥善處理收集來的污廢水至達(dá)標(biāo)排放或再生利用。收集、輸送污水和雨水的方式為排水體制，管道收集系統(tǒng)一般可分為合流制和分流制兩類。污水按照來源的不同，可分為生活污水、工業(yè)廢水和降水三類。其中由于工廠的生產(chǎn)類別、工藝過程、使用的原材料以及用水的不同，工業(yè)廢水的水質(zhì)差異很大，按照其污染程度的不同，可分為生產(chǎn)廢水和生產(chǎn)污水兩類。

1.2排水管網(wǎng)改擴(kuò)建的重要性

根據(jù)相關(guān)調(diào)查，目前我國(guó)城市排水管網(wǎng)系統(tǒng)的設(shè)備設(shè)施具有很大的缺陷和“歷史欠賬”，造成城市積水、污水泛溢和不達(dá)標(biāo)排放，嚴(yán)重威脅城市排澇和衛(wèi)生、生態(tài)環(huán)境，再加上近幾年來城市快速擴(kuò)張，道路硬化導(dǎo)致路面水滲透率降低，落后的雨水排放設(shè)施導(dǎo)致了不少“城市看海”的現(xiàn)象。排水系統(tǒng)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要組成部分，對(duì)環(huán)境保護(hù)、促進(jìn)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和保障人民的健康，具有巨大的現(xiàn)實(shí)意義和深遠(yuǎn)影響。因此，不僅需要重視新建地區(qū)的排水系統(tǒng)建設(shè)，已建地區(qū)的排水系統(tǒng)改建、擴(kuò)建同樣需引起城市建設(shè)者、設(shè)計(jì)者的高度重視。

我國(guó)多數(shù)城市的基礎(chǔ)較為薄弱，城市排水管網(wǎng)方面有多種缺陷，根據(jù)查閱相關(guān)資料這種缺陷國(guó)內(nèi)63%的城市都存在。由于歷史時(shí)間等多方面的因素，我國(guó)多數(shù)城市的排水管網(wǎng)都存在盲點(diǎn)或者排水效率不佳的情況，從而導(dǎo)致降雨后城市積水較多，對(duì)人們的生活造成了較大的影響，因此，這種現(xiàn)象急需得到改善。而我國(guó)大多數(shù)城市的排水方式都是直接將污水排人自然水體當(dāng)中，排水管網(wǎng)系統(tǒng)的建設(shè)顯得尤為迫切。與我國(guó)飛速發(fā)展的城市經(jīng)濟(jì)相比，城市污水排除方式顯得尤為落后，我國(guó)城市排水管網(wǎng)的建設(shè)陷入了較為尷尬的環(huán)境中。過去的城市排水管網(wǎng)系統(tǒng)的服務(wù)能力以不能滿足目前城市污水量的需求，成為了阻礙城市居民生活和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的攔路虎。為了改變這一現(xiàn)象，城市排水管網(wǎng)系統(tǒng)就必須進(jìn)行改擴(kuò)建施工。

1.3排水管網(wǎng)的改擴(kuò)建思路

（1）加強(qiáng)規(guī)劃引領(lǐng)

因地制宜，制定排水專項(xiàng)規(guī)劃。排水專項(xiàng)規(guī)劃是城市總體規(guī)劃的一個(gè)重要組成部分，是對(duì)城鎮(zhèn)總體規(guī)劃的補(bǔ)充和完善。排水規(guī)劃要結(jié)合城市實(shí)際，充分利用現(xiàn)有排水系統(tǒng)、地形地貌和水系特點(diǎn)，與城市雨水資源的利用相結(jié)合，與城市徑流污染控制相結(jié)合、與城市道路建設(shè)相結(jié)合、與城市污水排放控制相結(jié)合，增加排水高效性，降低工程投資。

（2）控制雨水徑流，雨水再生利用

雨水管道的改建、擴(kuò)建往往受現(xiàn)狀道路、場(chǎng)地空間以及現(xiàn)有排水設(shè)施的制約，管道管徑、埋設(shè)深度難以擴(kuò)大、加深，對(duì)雨水進(jìn)行收集利用，可以減小雨水外排工程投資及運(yùn)行費(fèi)用，有效避免城市洪澇災(zāi)害，控制徑流雨水對(duì)水環(huán)境的污染，防止地面沉降和海水倒灌。同時(shí)，雨水是一種寶貴的水資源，對(duì)雨水進(jìn)行收集、利用可以有效緩解水資源的短缺。

（3）積極采用新技術(shù)、新材料

傳統(tǒng)排水管道及設(shè)備由于其本身固有的一些缺點(diǎn)，已難以適應(yīng)城市快速發(fā)展的需要，老城區(qū)的改建、擴(kuò)建項(xiàng)目受制約因素更多，應(yīng)積極應(yīng)用新材料、新設(shè)備、新工藝。

2.某城市排水管網(wǎng)系統(tǒng)改擴(kuò)建工程案例

2.1城市背景資料

某城市位于我國(guó)東南部，處于沿海地區(qū)，是亞熱帶季風(fēng)氣候，地勢(shì)平緩，年降水量為1700毫米左右，年日照時(shí)間約為1800小時(shí)，地下水豐富，水位較高。老城區(qū)建筑年代不一，時(shí)間跨度較大，主要為上世紀(jì)80年代至今的住宅、商業(yè)等建筑，道路寬度相對(duì)較小，交通流、人流較為密集。現(xiàn)狀排水管網(wǎng)為雨污合流制，現(xiàn)狀道路范圍內(nèi)，自來水、電力、通信等管線較多。根據(jù)該城市總體規(guī)劃以及排水專項(xiàng)規(guī)劃的要求，老城區(qū)將結(jié)合道路等城市基礎(chǔ)設(shè)施綜合提升改造，逐步建成雨污分流制排水系統(tǒng)。

2.2排水管網(wǎng)現(xiàn)狀分析

現(xiàn)狀排水管網(wǎng)為雨污合流制，建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)低，管徑偏小（大部分管徑在D600以內(nèi)），日常管理缺失，部分管段淤積、堵塞嚴(yán)重。長(zhǎng)期以來，雨污合流直排，造成城市內(nèi)河水體污染嚴(yán)重；部分小區(qū)由于地勢(shì)相對(duì)較低，雨污水排除存在一定的困難；雨季、臺(tái)風(fēng)季節(jié)強(qiáng)降雨部分區(qū)域內(nèi)澇嚴(yán)重。1.2A：種種問題，對(duì)居民生活造成不便，影響城市形象，制約城市的進(jìn)一步發(fā)展。

2.3排水管網(wǎng)改造

（1）以規(guī)劃為依據(jù)，因地制宜，進(jìn)行改造

該城市污水處理廠位于城市北端，城區(qū)道路基本為東西和南北兩個(gè)走向，排水專線規(guī)劃將污水主干管設(shè)置于南北向道路1內(nèi)，然而依據(jù)城區(qū)綜合改造的實(shí)施次序，先期實(shí)施南北向的道路2。另外，道路3內(nèi)設(shè)置有污水次干管，而該道路中間存在一處高點(diǎn)，較周邊地勢(shì)高出約3m。因此設(shè)計(jì)對(duì)排水專項(xiàng)規(guī)劃進(jìn)行局部?jī)?yōu)化調(diào)整，首先將污水主干管調(diào)整至道路2內(nèi)，同道路改造同步實(shí)施，污水主干管建成后即可投入運(yùn)行，如此解決了污水專項(xiàng)規(guī)劃與道路改造實(shí)施次序先后的矛盾；其次優(yōu)化道路3的污水排出方向，以高點(diǎn)作為分水線，減小了管道的埋設(shè)深度，降低管道實(shí)施難度，提高規(guī)劃的可操作性。

（2）新型管材的運(yùn)用

老城區(qū)道路相對(duì)較窄，地上建筑物、構(gòu)筑物多，地下管線復(fù)雜，減小改造實(shí)施期間對(duì)周邊的建筑物、構(gòu)筑物、地下管線的影響是老城區(qū)排水管網(wǎng)改建、擴(kuò)建需高度重視的一個(gè)問題。該項(xiàng)目機(jī)動(dòng)車道范圍內(nèi)采用鋼帶增強(qiáng)聚乙烯（PE）螺旋波紋管，非機(jī)動(dòng)車道、綠化帶內(nèi)采用HDPE雙壁波紋管等新型塑料排水管材，較好的解決了此問題。新型塑料排水管道內(nèi)壁光滑，摩阻小，相比傳統(tǒng)混凝土管道可采用較小的管徑和坡度，有利于減小開挖面積和減小管道埋設(shè)深度；管道重量輕、單根管道長(zhǎng)，方便施工，減小管道接口，減小滲漏；管道采用砂基礎(chǔ)等柔性基礎(chǔ)，適宜于改造項(xiàng)目施工工期短，隨挖隨填的要求。

（3）一體式提升泵站的應(yīng)用

部分小區(qū)地勢(shì)較低污水如采用重力管道形式外排，勢(shì)必導(dǎo)致下游管道埋設(shè)深度加大，工程投資和施工難度的增加。該項(xiàng)目對(duì)此類局部地區(qū)應(yīng)用一體式提升泵站對(duì)污水進(jìn)行提升，有效減小下游管道埋設(shè)深度。一體式污水提升泵站是一種集潛水泵、泵房設(shè)備、除污格柵設(shè)備、控制系統(tǒng)及遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)集成的一體化的產(chǎn)品。其特點(diǎn)具有機(jī)動(dòng)靈活，占地面積小，泵房建設(shè)周期極短，安裝極其簡(jiǎn)便，適宜于老城區(qū)用地緊張等地區(qū)。

（4）綜合采用雨水滲透、回用等措施，減小雨水徑流

結(jié)合城市綠地，道路綠化帶設(shè)置雨水滲透設(shè)施，打造海綿城市；結(jié)合雨水排水系統(tǒng)，對(duì)屋面雨水進(jìn)行收集、利用等綜合措施，減小雨水徑流、削減雨水洪峰流量。老城區(qū)往往受下游河道河底高程、水位的限制，雨水管道管徑、深度難以滿足先行雨水設(shè)計(jì)重現(xiàn)期內(nèi)設(shè)計(jì)雨水量的要求，對(duì)雨水采用滲透，回用等措施在實(shí)現(xiàn)雨水資源化的同時(shí)，減小了老城區(qū)雨水外排管道管徑，以利于提高老城區(qū)排澇能力。

3.結(jié)束語

已建城區(qū)排水系統(tǒng)的改建、擴(kuò)建工程受限因素多，涉及面廣，因地制宜、靈活應(yīng)用多種新思維、新材料、新工藝，快速、安全、高質(zhì)量的完成改建、擴(kuò)建理應(yīng)成為城市排水管網(wǎng)建設(shè)者、設(shè)計(jì)者研究重點(diǎn)。