論節(jié)能技術(shù)在市政給排水設(shè)計工程中的應(yīng)用研究

朱神海

（中國電建集團城市規(guī)劃設(shè)計研究院有限公司，廣東廣州 511466）

0 引言

近年來，我國的經(jīng)濟發(fā)展迅速，全國各地的城市發(fā)展速度加快，范圍也在逐年擴大。市政給排水工程是我國的主要工程，與其他建設(shè)項目有很大不同，市政給排水工程是非商業(yè)性的，主要建在城鎮(zhèn)和居民區(qū)，以方便生產(chǎn)生活。在時代高速發(fā)展的背景之下，科學(xué)技術(shù)不斷推進，人們的環(huán)保意識逐漸增強，在節(jié)能減排相關(guān)技術(shù)措施方面的研究也受到充分的重視，此方面技術(shù)已經(jīng)逐漸成為一種時代發(fā)展趨勢，擁有越來越廣闊的發(fā)展前景。在給排水工程建設(shè)中，運用節(jié)能技術(shù)，既能大力提高了水資源的利用效率，并且能夠很好地保護了城市的環(huán)境。市政給排水設(shè)計合不合理，科不科學(xué)，直接影響民眾用水的安全及正常使用，良好的供水系統(tǒng)不僅僅能節(jié)約能源，降低了能耗，更提高了社會效益。因此，在目前市政給排水設(shè)計工作中，要加強對節(jié)能技術(shù)的研究與應(yīng)用，加快綠色城市建設(shè)的步伐。節(jié)能技術(shù)的合理應(yīng)用還可以有效提高水資源的利用率，改善城市環(huán)境適應(yīng)能力與調(diào)節(jié)能力。市政給排水工程如圖1所示。

圖1 市政給排水工程

1 市政給排水設(shè)計節(jié)能技術(shù)應(yīng)用的目的與重要意義

優(yōu)秀的節(jié)能減排設(shè)計既產(chǎn)生經(jīng)濟效益，也產(chǎn)生社會效益。如今人們的生活理念發(fā)生了轉(zhuǎn)變，對環(huán)保健康綠色的要求也越來越高。節(jié)能減排設(shè)計的實施可以滿足人們?nèi)找嬖鲩L的對美好生活需求的同時，有效降低成本實現(xiàn)資源的節(jié)約利用，能夠?qū)崿F(xiàn)經(jīng)濟效益與環(huán)境保護雙方共贏，最終實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。因此，城市給排水設(shè)計過程中應(yīng)用節(jié)能減排技術(shù)，對于城市建設(shè)以及國家建設(shè)都具有十分重要的意義，我們必須好好利用這一技術(shù)。

1.1 為給排水設(shè)計提供重要依據(jù)，提升給排水系統(tǒng)的利用率

在建設(shè)給排水系統(tǒng)之前，需要科學(xué)而合理的規(guī)劃，以確保不存在工程施工問題。城市給排水系統(tǒng)不僅關(guān)系到城市的安全供水，還關(guān)系到城市的整體功能，改善給排水系統(tǒng)質(zhì)量有利于推動城市的可持續(xù)發(fā)展[1]。在給排水設(shè)計中，盡量建立和完善市政排水系統(tǒng)，使給排水系統(tǒng)設(shè)計更加科學(xué)合理，加強對節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用與研究，做好城市給排水系統(tǒng)的改造工作。同時，為了加快給排水事業(yè)的健康發(fā)展，提高給排水系統(tǒng)的利用率，還應(yīng)加大實施節(jié)能技術(shù)，積極保護水資源，改善城市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。通過節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用，能夠?qū)h(huán)保、生態(tài)、自然等各類因素有機的融合在一起，符合當(dāng)前我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的要求。

1.2 提升水資源利用率

市政給排水項目的相關(guān)性非常重要，它們可以有效地反映城市發(fā)展的速度和范圍，這也是一個非盈利項目。水資源短缺嚴(yán)重阻礙了城市的順利發(fā)展，尤其在一些北方與西部城市，這一問題尤為突出。城市建設(shè)過程中，要充分考慮水資源的利用問題，為加快城市發(fā)展速度與發(fā)展質(zhì)量，必然需要采取一系列措施，提高水資源的利用率[2]。在市政給排水設(shè)計工作中，通過引進節(jié)能技術(shù)，合理進行城市規(guī)劃與建設(shè)，使得雨水得到滲透、吸收與凈化，從而使水資源的利用率得到提高。此外，提高水的回收率，這樣就可以促進城市的可持續(xù)發(fā)展。此外，在一些缺水的區(qū)域，利用節(jié)能技術(shù)儲存雨水資源，可以緩解水資源短缺。雨水資源經(jīng)過處理之后，能夠滿足當(dāng)?shù)毓I(yè)用水、居民用水的需求[3]。

1.3 提高城市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量

加快發(fā)展市政給排水工程，不僅可以提高居民的生活質(zhì)量，還可以為他們提供良好的生活和工作條件。城市供水工程是城市發(fā)展的基礎(chǔ)性工程，其目的是滿足人民群眾的物質(zhì)需要，同時滿足精神文明的需要。我國南方、東部沿海地區(qū)雨量相比北方、西部的要多，我國西部、北部地區(qū)降雨量不多，因為水資源地理分布不平衡，部分缺水地區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量惡化嚴(yán)重，國家每年投入到生態(tài)環(huán)境治理方面的資金不斷增多。對于東部和南部的一些城市，當(dāng)雨季來臨時，城市內(nèi)澇和生態(tài)環(huán)境破壞是不可避免的[4]。為了能夠解決水資源分布不平衡的問題，應(yīng)加強節(jié)能技術(shù)的研究和應(yīng)用，改進和優(yōu)化城市給排水系統(tǒng)，充分利用各地區(qū)的雨水資源，促進城市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的改善。市政給排水設(shè)計質(zhì)量將關(guān)系到居民生產(chǎn)生活，需要社會各界共同努力。

2 市政給排水設(shè)計中節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用分析

給排水系統(tǒng)在居民生產(chǎn)生活具有重要作用，在市政給排水設(shè)計過程中要做好節(jié)能技術(shù)的研究與應(yīng)用，持續(xù)加強雨水循環(huán)系統(tǒng)的設(shè)計質(zhì)量，增加給排水資金和人員建設(shè)的投資，綜合利用雨水，提高城市生態(tài)環(huán)境的質(zhì)量[5]。目前，在市政給排水設(shè)計中，節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用主要有以下幾個方面：

2.1 因地制宜做好給排水設(shè)計

城市建設(shè)期間，因為中國的陸地面積非常大，不同地區(qū)、不同城市的具體情況差異較大，設(shè)計人員應(yīng)根據(jù)本地區(qū)的實際情況，不要盲目地借鑒其他城市的經(jīng)驗和模式，做好因地制宜的給排水設(shè)計工作。對于非水源型缺水城市，雨水控制與利用系統(tǒng)的形式主要是通過對雨水的就地綜合管理，減少城市化帶來的洪水和水污染，從而使城市防洪能力得到提升，城市生態(tài)環(huán)境、水文環(huán)境和氣候條件等越來越好；采取適度、經(jīng)濟、簡單、有效、可持續(xù)的凈化技術(shù)，雨水有針對性的合理利用；最大限度地提高雨水徑流的自然滲透性，盡可能通過綠地和鋪有透水材料的路面、廣場和停車場自然儲存雨水。雨水利用應(yīng)根據(jù)收集量、利用量，隨著時間的推移而變化的規(guī)律和健康要求等因素，考慮確定方案[6]。要注意，因為不同國家和地區(qū)的城市之間存在很大的不同，在設(shè)計過程中，我們不能完全照搬其他城市的設(shè)計理念，要根據(jù)本地的實際情況進行設(shè)計。

2.2 雨水的控制與利用設(shè)計

節(jié)能技術(shù)的核心就是盡可能多地吸納雨水，通過對雨水徑流的有效控制，改善雨水的自然消化和滲透性，減少雨水對城市造成的災(zāi)害。此外，在進行城市基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計和規(guī)劃中，對吸收的雨水進行凈化、處理和應(yīng)用，建設(shè)節(jié)能型城市。在應(yīng)用節(jié)能技術(shù)期間，首先，深入調(diào)查和分析城市的地質(zhì)、水文和氣象條件，找出具有雨水儲存能力的河流和湖泊。然后，以這些河流和湖泊為重點，啟動給排水循環(huán)系統(tǒng)建設(shè)工作，增強雨水資源的儲存能力，最大化合理利用水資源。雨水回收利用系統(tǒng)如圖2所示。

圖2 雨水回收利用系統(tǒng)

其次，為了很好地解決城市排水差、蓄水能力弱等各種問題，在城市給排水設(shè)計中必須重點抓好引水系統(tǒng)的設(shè)計和施工。

對于水源型缺水城市但年均降雨量大于400mm的地區(qū)、低洼地區(qū)降雨隨季節(jié)分布更均勻，耗水量與降雨季節(jié)變化更一致的區(qū)域，可采用集蓄利用系統(tǒng)。雨水經(jīng)收集、截污、棄流、儲存、調(diào)節(jié)和凈化后提升，在替代自來水被回用的同時，也起到調(diào)蓄排放、消減城市洪峰流量的作用[7]。

最后，做好城市綠化帶建設(shè)，并合理建設(shè)雨洪系統(tǒng)，改善城市排水系統(tǒng)、蓄水能力。雨水可重復(fù)利用為景觀水、綠化用水、循環(huán)冷卻水系統(tǒng)補水、汽車沖洗用水、沖洗道路及地面的用水、沖洗廁所用水、消防用水。可以較大減少市政自來水的消耗。在這一過程中，合理的透水路面設(shè)計，吸收地表徑流更加順暢。同時，雨洪系統(tǒng)的建設(shè)可以在短時間內(nèi)排放雨水。結(jié)合車道和人行道的設(shè)計要求，設(shè)計師可以在一定距離設(shè)計雨水格柵，改善雨水收集系統(tǒng)的連通性。合理解決排水、蓄水等問題，保證人民財產(chǎn)安全，大大提高給排水系統(tǒng)的運行能力，提高水資源利用效率。為了確定匯水分區(qū)，在城市的建設(shè)中，雨水主要利用道路坡度，最后被排放到雨水儲存設(shè)施中。在豎向設(shè)計中，首先要對城市集水區(qū)進行調(diào)整，以保證雨水排放過程的順暢[8]。

雨水控制與利用系統(tǒng)的形式，根據(jù)當(dāng)?shù)厮Y源和經(jīng)濟發(fā)展水平和項目的具體情況，按照技術(shù)經(jīng)濟比較合理確定。智能雨水收集如圖3所示。

圖3 智能雨水收集

2.3 節(jié)水灌溉技術(shù)的采用

現(xiàn)在的工程項目對于綠化率有嚴(yán)格的規(guī)定，綠化需要用水澆灌，用水量不可小覷。對于年雨水量較多的非水源型缺水地區(qū)，綠化通常就近、就地自然滲透，土壤濕潤，不需經(jīng)常澆灑，可采用人工灑水栓；對于年雨水量較少的干旱地區(qū)，可根據(jù)相應(yīng)植物的需水特性、生育階段、氣候、土壤條件等綜合考慮，可采用高效節(jié)能的滴灌、滲灌、微噴灌系統(tǒng)。甚至可以在采用節(jié)水灌溉系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，設(shè)置了土壤濕度傳感器、雨天自動停機裝置等節(jié)水控制措施。節(jié)水灌溉方式可以消除傳統(tǒng)大水漫灌的高耗水低效率的灌溉方式，極大地節(jié)約水資源。節(jié)水灌溉技術(shù)如圖4所示。

圖4 節(jié)水灌溉技術(shù)

2.4 中水的回收與利用

本著節(jié)約用水的原則，在缺水的城市或者地區(qū)建設(shè)適合建設(shè)供水設(shè)施，可以按照當(dāng)?shù)赜嘘P(guān)政策、法規(guī)建設(shè)供水配套設(shè)施。中水水源可取自生活排水和其他可以利用的江河水源，其中洗浴排水、盥洗排水、空調(diào)循環(huán)冷卻系統(tǒng)排水和冷凝水組合成為優(yōu)質(zhì)雜排水。中水回用設(shè)計可優(yōu)先采用這些水源。中水處理達標(biāo)后可用于沖廁、路面澆灑，綠地澆灌等方面。中水的回收利用可以使社會的可用水量在一定程度上有了增加，可以減輕地下水資源的負擔(dān)，減少對地下水資源的污染，有效緩解過度開采地下水造成的地表沉降等環(huán)境問題；有利于降低自然地表水的開采強度，減緩缺水城市與地區(qū)的水資源緊張現(xiàn)狀，從而利于城市的可持續(xù)發(fā)展。中水的回收如圖5所示。

圖5 中水的回收

2.5 合理選擇加壓泵組

在市政給排水設(shè)計中，水泵機組的能耗很高，為了達到節(jié)能的效果，泵機組的能耗必須加以控制。供水機組優(yōu)先采用無負壓疊壓供水機組，充分利用市政管網(wǎng)壓力，降低泵組揚程及功率，達到運行節(jié)能的目的。設(shè)計過程中采取提升部品部件耐久性的措施。使用耐腐蝕、抗老化、耐久性能好，管內(nèi)壁光滑、阻力小的給水的管材、管件及閥件，活動配件選用長壽產(chǎn)品，并考慮部品組合的同壽命行；不同使用壽命的部品組合時，采用便于分別拆換、更新和升級的構(gòu)造等，從而避免或降低水在管網(wǎng)流動過程中的因為管材管件等的質(zhì)量問題造成的跑冒滴漏。采用經(jīng)濟流速以減少管道的阻力損失和水泵揚程。

2.6 建立健全給排水管理機制

相比于其他類型的建設(shè)工作而言，城市的建設(shè)周期比較長。現(xiàn)階段，我國的給排水管理機制經(jīng)驗和建設(shè)體系還不完善。因此，在市政給排水的設(shè)計開發(fā)中，首先，要建立健全責(zé)任機制，加強城市給排水系統(tǒng)的總體設(shè)計和規(guī)劃，確保建設(shè)穩(wěn)步推進，滿足居民的日常工作和生活需要。其次，給排水設(shè)計人員應(yīng)深入分析當(dāng)前城市給排水系統(tǒng)，找出供水和排水系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)。在給排水系統(tǒng)設(shè)計中，提高雨水的收集率和利用率，可以減少洪水災(zāi)害的發(fā)生。從城市周圍的森林和沼澤收集的水用于植物灌溉和廁所沖洗，大大提高了水的利用率。提高車道、人行道雨水入滲能力，提高雨水收集利用水平，合理利用水資源。此外，認(rèn)真設(shè)計、規(guī)劃和調(diào)查給排水系統(tǒng)，提高城市給排水系統(tǒng)的合理性，加強基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，著力提高給排水系統(tǒng)的運行能力。

2.7 加大人財物的投入

一方面，對于市政給排水系統(tǒng)的設(shè)計，節(jié)能技術(shù)的引進有一定的要求，特別是在城市規(guī)劃建設(shè)方面。鑒于此，在給排水系統(tǒng)建設(shè)中，應(yīng)重點提高儲水和凈水功能。目前，市政給排水建設(shè)狀況距離節(jié)能還存在著較大的差距，因此，我們應(yīng)該增加資本投資，積極做好給排水的改造，使之滿足節(jié)能的相關(guān)要求。另一方面，人才是城市給排水系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵，也是城市建設(shè)的重中之重。前期合理規(guī)劃地上、地下給排水系統(tǒng)，做好給排水系統(tǒng)的抗旱、防洪，杜絕資金浪費，吸收先進的設(shè)計理念和模式以及先進的城市設(shè)計人才，不斷提高城市市政給排水設(shè)計質(zhì)量。

3 結(jié)語

隨著城市化進程的加快和城市人口的增加，城市供水量也日益增多，為了給城市居民帶來更便捷的生活，需要建設(shè)的給排水工程越來越多，規(guī)模也在不斷擴大。市政給排水工程對人們的生產(chǎn)生活影響深遠，不僅關(guān)系到城市的經(jīng)濟發(fā)展，也會成為城市居民幸福感及獲得感的要素之一。在城市給排水設(shè)計中，必須綜合考慮多種因素，優(yōu)先考慮污水處理、防洪治理和節(jié)能，加強與其他相關(guān)學(xué)科的合作，才能建設(shè)合理的市政給排水系統(tǒng)工程。