市政給排水設計存在問題以及設計策略分析

余北震

（貴陽建筑勘察設計有限公司，貴州 貴陽 550081）

0 前言

給排水系統管道通常位于地下，近年來，在城市區域氣候復雜多變的情況下，降雨量較多的天氣不僅提高了城市內澇發生的概率，同時也使得城市原有的給排水系統在實際運行中暴露出一定的問題。市政工程是城市建設發展的基礎設施，對市政給排水系統工程進行優化設計，提高城市整體供水和排水的穩定性，不僅能夠滿足公眾對于水資源應用的需求，同時也能夠有效促進城市的健康發展。

1 市政給排水設計中存在的問題

1.1 給排水管道設計與解決城市內澇需求不符

內澇問題是現階段城市建設發展中經常會存在的一項問題，城市內澇一方面是由于氣候變化引起的雨水天氣增多，降雨量增大導致的，另一方面則是由于城市現有的排水系統難以滿足及時排出大量雨水的需求。城市現有的排水系統雖然能夠滿足日常的雨、污水排放需求，但在雨水和污水共道排放的情況下，夏季降雨量增加，使得城市排水系統的壓力也逐漸增加。排水和排污管道共道不僅難以評估管道內徑，也難以準確評估城市在雨水和污水方面的排水需求。在管道泄露的情況下，還會增加運維支出。這些問題的存在，很容易影響到城市本身的發展。基于新時期的發展背景，城市面臨著現代化城市轉型的要求，保證給排水管道系統的運行安全和穩定性，提升給排水管道的建設質量，才能夠為城市建設發展奠定基礎。但由于排污共道等問題的存在，往往需要消耗抽大量的時間、精力和成本來對給排水工程進行優化和維護，因而很容易影響城市建設發展的總體進程。

部分城市建設用地面積較小，相應的雨水管徑偏小，管道淤積，且在雨水口設置方面也不盡合理，使得堆積在城市路面的雨水難以在短時間內快速下滲，產生城市內澇。除此之外，城市給排水管網布置不合理，雨水在進入排水管道之后如果經歷一個較為漫長的運輸過程，雨水中攜帶的泥土和雜質會堆積在管道中，很容易導致系統在運行中出現排水不暢的情況，進而導致城市內澇問題[1]。

1.2 供水穩定性不足

水資源在人們的生活中有著廣泛的應用，當前市政給排水工程在設計中，還存在著供水穩定性不足的問題。盡管這一問題在城市建設發展中的發生頻率較低，但也會嚴重影響到人們的正常生活[2]。例如，在城市受到各種突發事件、用水量短時間波動等客觀因素影響的情況下，給排水系統的正常運行受到阻礙，不僅會影響到民眾的生活用水，還會對企業的生產用水和工程用水產生影響。部分給排水系統運行的管道發生破裂等問題，也會對城市供水的穩定性產生影響。

1.3 難以保證給排水的穩定性

首先，針對城市建設發展中可能面臨的各種突發情況，要以保證供水排水穩定性為主要目的，城市在建設給排水系統工程的同時，也需要基于管網的關鍵節點來設置備用裝置，用以滿足火災等突發事件所需要的應急用水。例如，對于建筑內消防系統的設計，需要與正常的給排水系統相互獨立，才能夠保證城市供水排水的正常運行[3]。但從當前大部分市政給排水系統工程的設計情況來看，在城市土地資源短缺的情況下，很難有空間進行給排水系統的設計。同時，在給排水系統本身維護開支成本較高的情況下，如果再進行備用系統的設計，勢必會進一步增加成本的消耗，給市政基礎工程的建設造成額外的負擔。在這種情況下，僅靠給排水系統雖然能夠滿足日常的供水排水需求，但也會給城市的建設發展造成隱患。

其次，由于給排水管網選材以及管道敷設方法的影響，導致在實際供水和排水過程中容易出現滲漏的問題，在影響給排水穩定性的同時，也會對城市整體的發展產生一定的影響。在管道選材方面，UPVC 排水塑料管的應用，雖然能夠在很大程度上滿足降低給排水管網運行噪聲和提高運行效率的要求，但在實際的應用中也存在著一定的缺陷和不足，例如，在管路系統的承壓能力方面較差，影響給排水管網的正常運行。在管道敷設方法方面，新建排水管網充分考慮區域排水現狀及地塊建設的情況，結合地塊建設規劃，在排水管道斷面、平面布置、高程布置上適應功能的需要和接入的可能性、便利性。排水管網設計注意技術性與經濟性相結合。尊重事實，在滿足設計標準的前提下，盡量考慮利用現有管網體系和排水設施，并將其整合以發揮功能，排水管道的平面、高程布置充分考慮各種城市管線的敷設走廊，在考慮經濟性的同時預留足夠的空間，為管線綜合提供條件。

最后，對于城市排水量的估算與設計，是能夠保證市政排水工程施工建設質量的一個主要因素。受到當前技術水平和人員素質等方面因素的影響，設計者在未能充分了解市政排水系統運行中的排水情況，就難以對實際的排水量大小進行估算，進而導致市政排水量的設計不合理，影響排水系統運行的實際效果。

2 市政給排水設計策略分析

基于以往市政給排水工程施工建設的實際經驗，要想提升市政給排水系統運行的科學性和穩定性，主要可以采取以下措施，對城市現有的給排水管道布置和設計情況進行優化調整[4]。

2.1 優化管網布置和選擇方案

新時期背景下的城市建設發展特點與以往有著較大的區別，基于城市經濟發展的要求，在城市現有規模不斷擴大的情況下，市政給排水工程需要負責的供水和排水區域范圍也在逐漸擴大。為了能夠更好地滿足城市大部分地區的供水和排水需求，對于給排水的設計，最主要的就是基于城市的地理位置和面積范圍，對給排水管網的布置和設計方案進行優化。

結合給排水改造工程的實際建設經驗來看，在對給排水管網進行優化設計時，主要可以應用以下模式。

首先，可以應用分流制。分流設計是指在充分結合城市地理環境信息和發展需求的基礎上，以滿足污水和雨水排放為主要目標，設計一個能夠獨立工作的系統，并為系統中不同的管道設計總閥，通過對常規排雨、排污工作需求參數的調整，讓給排水管道能夠在總閥的控制下實現獨立作業，實現分流制改造。圖1 為一種高比例混錯接分流制給排水系統。

圖1 一種高比例混錯接分流制給排水系統

其次，在城市管網建設中，通過合理設置排出口的方式，就近排入附近水體，避免因城市管道距離過長，在長時間的輸送中堵塞管道，或由于管道自身的滲漏問題對地下環境產生污染。在此基礎上，還需要在污水排出口的位置設置好污水排放的檢測和處理裝置，以便能夠在污水排出后對其進行處理，降低污水對附近水體環境的污染和影響；對于污水的處理，還可以通過合理設置污水處理廠的方式，盡可能避免長距離大管徑，這樣不僅能夠提高對污水進行處理的效率，同時也能夠提高污水排出的效率，從而緩解排水壓力，提高管網運行效率。

2.2 應用智能設備提升供水穩定性

在對市政給排水管道工程進行設計時，還需要基于水資源的重要性，保證供水管道運行的穩定性，才能夠為生產生活提供穩定的水資源。在現代化社會發展的背景下，可以充分發揮各種先進科學技術的作用來對供水動力和供水穩定性進行調控。市政給排水工程的施工建設，主要是為了解決城市建設發展中存在的供水不足問題導致的。針對這種情況，工程在實際進行改造設計和施工之前，不僅對城市整體的發展概況進行了充分的了解，同時也基于城市所在的地形地勢情況，對區域范圍內整體的供水量和建設規模進行了科學的預測。一方面，通過對供水范圍和供水人口的預測，為給排水系統的設計提供依據，另一方面則通過水量和總體建設規模的評估來考慮工程建設成本和最終的工程建設效果。

具體而言，應用智能化的設備來進行給排水系統的設計，需要事先對城市建設發展中的用水量規律和變化情況進行了解。該工程所在范圍的城區用水量總體上能夠呈現出緩慢增加和長期穩定的特點，且每年度的用水量都會小幅度增加，而在不同的季節變化情況下也會產生一定的波動。基于這一情況，可以通過設計用水量流量監測儀的方式，收集城區范圍內用戶當日的用水信息，并通過無線遠程通信的方式，將收集到的信息及時傳輸到管理系統當中，由管理系統來對用水量的變化情況進行分析。圖2 為智能化給排水監測系統構成。

圖2 智能化給排水監測系統構成

基于分析得到的結果，相關人員可以計算得到城區范圍內給排水每日所需提升水量的最低標準，并在確定年用水增加量標準的基礎上，衡量當地下一年度給水系統的整體作業能力。同時，還需要注重為給水系統工程的設計預留一定的空間，以給水系統的正常工作時間為期限，基于每年增加的區域用水量來對整個給水系統進行迭代優化，從而在保證供水系統穩定性的同時，提升給排水系統的運行質量。

2.3 為關鍵節點設置備用裝置和設備

為了能夠更好地滿足城市建設發展過程中的供水和排水需求，還可以通過設計備用給排水工作系統的方式，避免因水源不足或內澇問題影響正常的生產生活。具體而言，對于備用工作系統的設計，可以基于系統的運行需要，將備用系統分為給水備用、排水備用以及綜合備用系統3 個部分。對于給排水備用系統的設計，更多需要考慮工廠、企業等需要充足水源供應場所的正常給水需求，以設計備用管道的方式，滿足這些場所獨立給排水系統的運行需求，緩解正常給排水系統能夠的運行壓力。在排水系統的關鍵節點設置備用系統，如過河、過橋、夸鐵路等構筑物地方，基于城市的主要生活區域用水量容易出現階段性激增的特點，在考慮給排水系統本身能夠滿足給排水需求的基礎上，以重力流輸水的方式來設計備用的給排水裝置，用于滿足短期出現的給排水負荷激增要求。

市政給排水工程可以設計綜合備用系統的方式，在保證城區本身用水量和排水量相對穩定的情況下，盡可能減少對城區原有給排水管道管網的破壞，結合原有給排水管道來設計給水和排水的備用系統能夠，進一步緩解城區內用水和排水需求快速增加給系統運行造成的壓力。

2.4 加強水源節能保護和資金資源利用

市政給排水工程是城市基礎設施的重要組成部分，基于城市整體建設發展的需要，改造工程需要考慮節能要求以及資金不足對工程建設效果的影響，以此來提高工程改造的經濟效益和社會效益，讓給排水工程能夠更好地為生產生活服務。當前我國已有的市政給排水工程應用了較多的節能技術：通過對工程改造中涉及的沿程損失、局部損失的精確計算，有效降低管段水頭的損失；以新型的節能產品來代替以往工程中應用的管道和管件，在降低管道內壁粗糙度的同時，也有效降低了管道的阻力損失，并通過對系統整體運行調度水平的優化，提升供水系統整體的運行效果；應用對過水截面影響較小的閥門，同時應用靜電粉末環氧樹脂來作為管道涂襯；建立管網在線自動數據檢測反饋系統和管網水力模型，用以輔助給排水系統整體的安全運行。

在資金資源的利用方面，市政給排水工程能夠基于水資源污染防治的相關要求，通過規劃一級、二級和準保護區的方式，針對工程建設涉及的流域區域可能造成的水污染問題進行及時的防護和治理，同時配合相應的手段來強化對整個給排水系統運行情況的管理。

3 結語

綜上所述，基于城市建設發展要求來對市政給排水系統進行設計，能有效提高給排水系統運行的穩定性，促進城市的健康發展。基于當前市政給排水系統運行中存在的問題，結合工程建設的實際經驗，在對市政給排水工程進行設計時，需要在對給排水管網進行優化布置的基礎上，充分發揮各種智能化技術和設備的作用，同時通過設計備用工作系統和提高水資源利用率的方式，從多方面保證給排水系統的正常穩定運行。