市政給排水設(shè)計(jì)存在問題以及設(shè)計(jì)策略探索

曹娟娟

（貴陽(yáng)建筑勘察設(shè)計(jì)有限公司 貴州貴陽(yáng) 550081）

0 前言

給排水系統(tǒng)是為人們的生活、生產(chǎn)、市政和消防提供用水和廢水排除設(shè)施的總稱，消防系統(tǒng)也可納入給排水系統(tǒng)之中，與給水、排水系統(tǒng)均作為獨(dú)立工作系統(tǒng)。當(dāng)前市政給排水設(shè)計(jì)存在一定問題，影響民眾、各類組織的用水需求，也可能增加安全隱患，影響消防用水。本文就給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)問題和策略進(jìn)行分析。

1 市政給排水設(shè)計(jì)存在的問題

1.1 排水與排污共道

排水與排污共道的問題，可見于我國(guó)絕大多數(shù)城市，系指生活污水、雨水等共道排放。在非暴雨條件下，大部分排水系統(tǒng)可滿足作業(yè)要求，當(dāng)?shù)貐^(qū)降水量偏大時(shí)，雨水和污水需共道排放，排水系統(tǒng)壓力短時(shí)間內(nèi)增加，有可能出現(xiàn)排水不暢的問題，導(dǎo)致都市內(nèi)澇。此外，排水與排污共道設(shè)計(jì)還存在其他弊端，如無(wú)法準(zhǔn)確評(píng)估管道內(nèi)徑、無(wú)法充分契合區(qū)域內(nèi)排水需求、增加運(yùn)維支出等[1]。

1.2 給水穩(wěn)定性不足

給水穩(wěn)定性不足的問題相對(duì)少見，主要受到突發(fā)事件、用水量短時(shí)波動(dòng)等不可控因素影響。如某地為開發(fā)區(qū)，給排水系統(tǒng)建設(shè)之初，設(shè)計(jì)的管道內(nèi)徑、分布特點(diǎn)等，能夠滿足當(dāng)?shù)?萬(wàn)戶居民的使用要求，隨開發(fā)區(qū)建設(shè)不斷完善，大量工業(yè)企業(yè)和人口進(jìn)入開發(fā)區(qū)，原有給排水系統(tǒng)難以滿足供水要求，出現(xiàn)供水中斷等問題，影響企業(yè)和民眾用水。此外，材料選取不當(dāng)?shù)那闆r下，部分給排水系統(tǒng)管道也可能出現(xiàn)破裂、維護(hù)工作壓力大等問題，降低給水穩(wěn)定性[2]。

1.3 缺乏備用系統(tǒng)設(shè)計(jì)

備用系統(tǒng)，是指應(yīng)急供水系統(tǒng)，如建筑內(nèi)消防系統(tǒng)，往往不可與常規(guī)給水系統(tǒng)進(jìn)行共道設(shè)計(jì)。而常規(guī)給排水系統(tǒng)一旦出現(xiàn)故障，往往出現(xiàn)給水困難、中斷或排水不暢的情況。一方面現(xiàn)代都市內(nèi)土地使用情況較為緊張，無(wú)法為所有建筑提供兩套給排水系統(tǒng)；另一方面，給排水系統(tǒng)的修護(hù)開支較大，在非必要情況下各地往往不會(huì)設(shè)計(jì)兩套工作系統(tǒng)，這也加劇了給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)上的問題。

2 市政給排水設(shè)計(jì)策略

2.1 應(yīng)用分流設(shè)計(jì)模式

分流設(shè)計(jì)理念，最早提出于歐洲，西歐國(guó)家受到季風(fēng)氣候影響，降水量較大，因此設(shè)計(jì)雨污分流模式予以應(yīng)對(duì)。我國(guó)國(guó)內(nèi)采用分流設(shè)計(jì)模式的城市較少，但其經(jīng)驗(yàn)可作為其他城市學(xué)習(xí)的參考。具體而言，建議各地在給排水設(shè)計(jì)的過程中分別考慮污水排放、雨水排放的需求，設(shè)計(jì)可獨(dú)立工作的系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上，為提升突發(fā)情況的應(yīng)對(duì)能力，可進(jìn)一步加強(qiáng)設(shè)計(jì)，為不同管道設(shè)計(jì)總閥。調(diào)取常規(guī)排雨、排污工作需求參數(shù)，確保獨(dú)立作業(yè)的管道，可在正常情況下滿足排雨、排污需求。非降水情況下，僅開放排污管道，進(jìn)行城區(qū)污水的排放；出現(xiàn)強(qiáng)降水天氣時(shí)，同步開放排雨管道，使雨水經(jīng)獨(dú)立導(dǎo)管得到排出。與此同時(shí)，在排雨、排污管道交匯處，設(shè)置總閥。當(dāng)區(qū)域內(nèi)短時(shí)間降水達(dá)到較高水平，或短時(shí)間產(chǎn)生了較多的生活污水，可開放總閥，同步應(yīng)用兩套工作系統(tǒng)進(jìn)行排污、排雨。分流設(shè)計(jì)模式可應(yīng)對(duì)都市內(nèi)澇問題，具有較高的可行性[3]。

2.2 加強(qiáng)給水穩(wěn)定性

給水穩(wěn)定性的提升，強(qiáng)調(diào)以客觀數(shù)據(jù)信息為依托，擬采用智能設(shè)計(jì)模式，借助智能工作設(shè)備改善給水效果。如某地區(qū)準(zhǔn)備改造給排水系統(tǒng)，當(dāng)?shù)赜盟砍尸F(xiàn)緩慢增加、長(zhǎng)期穩(wěn)定的特點(diǎn)，每年度用水量均有小幅增加，與此同時(shí)，不同時(shí)間段的用水情況又存在波動(dòng)，冬季、夏季用水量大，秋季、春季用水量小，為提升供水穩(wěn)定性，可在所有用戶終端設(shè)計(jì)流量監(jiān)測(cè)儀，監(jiān)測(cè)儀智能化進(jìn)行工作，收集對(duì)應(yīng)用戶當(dāng)日用水信息并通過遠(yuǎn)程通信的方式，將該信息傳輸至管理端。實(shí)現(xiàn)對(duì)當(dāng)?shù)赜盟畔⒌拈L(zhǎng)期收集，獲取其用水量變化情況作為后續(xù)供水活動(dòng)的基礎(chǔ)。假定當(dāng)?shù)仄骄咳沼盟繛閄噸，智能流量監(jiān)測(cè)儀在n個(gè)工作日內(nèi)收集的參數(shù)，必定圍繞X出現(xiàn)帶有模糊線性特點(diǎn)的變化，呈現(xiàn)為一個(gè)數(shù)集：

X=[X-n……X-2；X-1；X；X1；X2……Xn]

其中[X-n、Xn]是指n個(gè)工作日內(nèi)當(dāng)?shù)赜盟淖钚≈岛妥畲笾怠Ｔ谙嚓P(guān)數(shù)據(jù)的支持下，應(yīng)確保當(dāng)?shù)亟o排水設(shè)計(jì)以每日提升Xn噸水作為最低標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，結(jié)合歷來(lái)年的工作信息，確定該地每年用水增加量，假定其為1.5%。則下一年度給水系統(tǒng)作業(yè)能力，應(yīng)達(dá)到每日101.5%Xn噸的水平。設(shè)計(jì)給水系統(tǒng)工作時(shí)間為5年，則需要進(jìn)一步進(jìn)行迭代，在每年用水量的基礎(chǔ)上增加1.5%，累計(jì)5年。以最終結(jié)果作為給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行當(dāng)?shù)亟o排水系統(tǒng)的重新改造。

給水穩(wěn)定性的增加，還體現(xiàn)在具體工作環(huán)節(jié)，如我國(guó)部分地區(qū)采用的水箱供水和遠(yuǎn)程供水結(jié)合模式，居民可通過水箱、遠(yuǎn)程供水系統(tǒng)獲取生活用水，如果水箱或遠(yuǎn)程供水系統(tǒng)出現(xiàn)水資源枯竭、故障等問題，無(wú)法滿足用水要求，也可通過另一個(gè)供水系統(tǒng)臨時(shí)維持用水需求。該模式可提升區(qū)域內(nèi)供水穩(wěn)定性，但施工建設(shè)成本較高、技術(shù)較復(fù)雜，適用性上存在不足。

2.3 設(shè)計(jì)備用工作系統(tǒng)

備用工作系統(tǒng)包括給水備用系統(tǒng)、排水備用系統(tǒng)和綜合備用系統(tǒng)三類。給水備用系統(tǒng)，是指為提升給水能力設(shè)計(jì)的備用管道和附屬工作單元，適用于用水量較大且具有獨(dú)立排水系統(tǒng)的區(qū)域，如工廠等。該系統(tǒng)的作用在于，為某些特殊組織提供充足水源，避免因水源不足導(dǎo)致的生產(chǎn)中斷等情況。如某工廠位于城郊地帶，擁有獨(dú)立排水系統(tǒng)，可滿足高負(fù)荷模式下的排水需求。該工廠每年夏季作業(yè)繁忙，用水量大，可在其常規(guī)給水系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)一套備用系統(tǒng)，備用系統(tǒng)的作業(yè)能力（主要為供水能力），應(yīng)達(dá)到常規(guī)作業(yè)系統(tǒng)的50%以上。在春季、秋季和冬季等淡季，工廠以常規(guī)作業(yè)系統(tǒng)進(jìn)行供水，進(jìn)入夏季后，啟動(dòng)備用系統(tǒng)進(jìn)行輔助，企業(yè)可獲取足夠的生產(chǎn)用水，其獨(dú)立排水系統(tǒng)也可滿足排污需求。

排水備用系統(tǒng)適用于存在較大排水作業(yè)需求，供水能力相對(duì)理想的區(qū)域，如大型企業(yè)以及其生活區(qū)、大學(xué)城等。上述區(qū)域存在用水量階段內(nèi)激增的特點(diǎn)，供水系統(tǒng)基本可滿足工作要求，但排水系統(tǒng)可能在短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)負(fù)荷驟增問題。可在其常規(guī)排水系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)備用系統(tǒng)，作業(yè)模式與給水備用系統(tǒng)相似，均強(qiáng)調(diào)階段性開放，以減少運(yùn)維開支。綜合備用系統(tǒng)是指兼具給水備用系統(tǒng)、排水備用系統(tǒng)的綜合設(shè)施，適用于存在改造需求的老城區(qū)、大城市居民區(qū)等，上述區(qū)域給排水工作的特點(diǎn)在于用水量和排水量相對(duì)穩(wěn)定，且呈現(xiàn)出給排水系統(tǒng)壓力逐漸增加的趨勢(shì)。如果大規(guī)模進(jìn)行地下改造、管道改造，耗資較大，且可能擾動(dòng)周邊建筑。可在地區(qū)原有給排水系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，分別建立給水備用系統(tǒng)、排水備用系統(tǒng)，工作方式上，與獨(dú)立給水備用系統(tǒng)、獨(dú)立排水備用系統(tǒng)相同，如果區(qū)域內(nèi)的用水、排水需求快速增加且維持穩(wěn)定，備用系統(tǒng)也可長(zhǎng)期投入使用。

3 模擬分析

3.1 模擬對(duì)象

選取某老城區(qū)作為模擬對(duì)象，采用參數(shù)模擬法，借助計(jì)算機(jī)建立分析模型，可變參數(shù)為階段供水量、供水總量、階段排水量、排水總量，觀察指標(biāo)為供水是否中斷、排水是否異常。為保證分析效率，所有參數(shù)均取固定值，不考慮管道老化和階段內(nèi)用水波動(dòng)、其他原因?qū)е碌南到y(tǒng)故障影響。應(yīng)用分流設(shè)計(jì)模式，同時(shí)加強(qiáng)給水穩(wěn)定性，設(shè)計(jì)備用工作系統(tǒng)，作為實(shí)驗(yàn)組，另以收集所獲當(dāng)?shù)卦脊ぷ餍畔⒆鳛閷?duì)照組。

3.2 模擬過程和結(jié)果

模擬進(jìn)行160次，分為兩組（實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組），每組80次。實(shí)驗(yàn)組模擬又分為四個(gè)階段，第一階段默認(rèn)階段供水量、供水總量、階段排水量不變，調(diào)整排水總量，使其超過當(dāng)?shù)嘏潘偭浚^察排水是否異常。第二階段默認(rèn)階段供水量、供水總量、排水總量不變，調(diào)整階段排水量，使其超過當(dāng)?shù)仉A段排水量，觀察排水是否異常。第三階段默認(rèn)階段供水量、階段排水量、排水總量不變，調(diào)整供水總量，使其低于當(dāng)?shù)毓┧偭浚^察供水是否中斷。第四階段默認(rèn)供水總量、階段排水量、排水總量不變，調(diào)配階段供水量，觀察供水是否中斷。對(duì)照組實(shí)驗(yàn)方式與此相同。結(jié)果上看，實(shí)驗(yàn)組出現(xiàn)1次供水異常，無(wú)排水異常，對(duì)照組出現(xiàn)7次供水異常、14次排水異常。兩組差異明顯。

4 總結(jié)

綜上，市政給排水設(shè)計(jì)中存在一定問題，針對(duì)問題分析設(shè)計(jì)策略具有一定的可行性。問題上看，排水與排污共道、給水穩(wěn)定性不高、缺乏備用系統(tǒng)等，影響了市政給排水系統(tǒng)作業(yè)能力。可在后續(xù)工作中，應(yīng)用分流設(shè)計(jì)模式，同時(shí)加強(qiáng)給水穩(wěn)定性，設(shè)計(jì)備用工作系統(tǒng)。模擬分析中，采用實(shí)驗(yàn)室條件進(jìn)行分析，結(jié)果表明智能技術(shù)、分流模式和綜合設(shè)計(jì)的運(yùn)用，可提升市政給排水系統(tǒng)作業(yè)能力。