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摘要：城市的发展离不开水资源，由水带来的环境问题直接关系到城市的进一步发展。根据城市的具体需求对城市市政工程的给排水进行合理的设计一直是城市规划和建设的重要工作。文章以节能和发展的理念，运用给排水设计原理，从宏观和微观等层面详细探讨城市市政给排水规划与设计的现状与不足，并针对性地提出看法及主要解决办法，以寻求城市未来的可持续发展。
关键词：市政给排水 规划与设计 污水处理 节能 可持续发展
Abstract: According to the energy conservation and the development of philosophy, the water supply and drainage design principles, from macroscopical and microcosmic detailed exploration of the city municipal water supply and drainage planning and design status and shortage, and put forward the views and solutions, in order to seek a city’s sustainable development in the future.
Key words: municipal water supply and drainage; planning and design; sewage treatment; energy saving; sustainable development
中图分类号 : TL353+.2文献标识码： A 文章编号：
1 从宏观层面分析市政给排水规划设计
给排水规划设计宏观层面所面对的是大范围的思考，涉及到规划区范围以外甚至跨城市、跨地区的区域性问题，影响深远，对城市可持续发展有着举足轻重的作用。在给水方面，主要体现在水源及其保护，区域水资源平衡及区域供水规划；在排水方面主要是防洪排涝规划设计以及河网区域污染控制，它要求我们必须有开阔的眼界与系统创新的思维。
1.1 防洪排涝规划
1.11 防洪排涝概念:防洪排涝是城市的生命线，防洪排涝规划主要针对对象是外洪和内洪，外洪以防为主，如防洪堤、水库等，而内洪则是排蓄为主。对城市而言，在规划重现期内，不应有"涝"的概念，只有雨水如何及时排除或滞蓄起来的问题。过去排涝标准三天暴雨三天排完或24小时暴雨24小时排完，针对的是郊区和农田，这种标准是无法适应现代城市的发展要求的。因此将"防洪排涝规划"称为"城市防洪规划"(防外洪)和"城市排洪规划"(排内洪)则更贴切。这有助于提高人们对防洪排涝重要性的认识，确保人民生命财产安全。排洪与排水标准衔接问题：城市排水是解决较小汇流面积上短历暴雨产生的排水问题，采用的是暴雨公式，暴雨时段控制在5～120min，选用暴雨样本是年超大值法；而排洪考虑汇水面积大，目前多采用水文公式(也是暴雨推理公式)，使用某重现期(如10年～遇)24h暴雨量为基本数据，其选用暴雨样本是年最大值法。因此进行防洪排洪规划时，应充分考虑排洪与排水重现期标准衔接问题。排洪规划重现期应根据城市重要性以及排洪流域面积的大小因素综合考量后确定。排洪汇水面积越大，重现期标准越高，大中城市排洪标准不宜小于20年一遇(防洪标准GB5020194)。排洪措施:排洪措施主要有地面全抬高方案和雨水泵加滞洪区方案(地面不抬高或部分抬高)。对于山区，考虑到内洪来得快、退得快，设置雨水泵站效益不大，宜采用全抬高方案，但同时也要考虑现状村庄過渡，可设置局部的抽排设施。
1.2 区域水资源平衡与区域供水
水资源在时间与空间上存在着分布不均以及水质性缺水现象，认真进行水资源平衡，优化水资源配置，提倡区域供水就显得十分重要。特别在从事具体城镇给水规划设计时，一定要进行区域水资源供需平衡分析，否则它会成为制约城市发展的主要因素之一。
要做好水资源供需平衡首先要做好需水量预测工作。需水量考虑的主要因素有:城市和村镇生活用水、市政(含消防)用水、工业用水、农业灌溉用水、畜牧业用水、渔业用水，还要考虑流域江河本身生态流量需求。其中值得注意的是工业用水量预测，目前设计时多用用地指标法和万元工业产值法，但由于近年来传统产业设备更新速度加快以及非传统产业，如信息产业的快速发展，用上述两种方法来进行工业用水量预测会带来较大的偏差，应引起足够的注意。
区域供水未来发展主要体现在以下几个方面:一是改善城乡供水水质，提高乡镇居民的生活质量；二是置换水源，有效控制地下水过量开发，促进水资源合理利用；三是避免了重复建设，节约宝贵资源和有限资金；四是促进了供水行业集约化发展，增加了企业经营效益，提高管理水平。
1.3 污水处理集中与分散的讨论
一段时期以来，我国污水处理业界比较推崇污水集中处理，其理由是污水厂规模经营，效率高，污水厂运营成本低，处理出水水质有保证等。但随着时间的推移，其缺点也逐步暴露出来，过度集中污水处理主要存在如下问题:一是巨额管网投资(越下游管径越大，投资巨增)；二是运营的高能耗(中途提升泵站多，能耗大)；三是无法进行中水就近利用。对此，很多污水采用BOT形式营建，为污水适度分散处理提供了方便。集中和分散相结合地进行污水处理是区域污水处理发展的方向。
2 从中观层面分析市政给排水规划设计
中观层面主要体现在城镇及片区给水系统和排水系统的规划设计。譬如市区给水系统规划设计、中心城镇给排水规划设计、污水水厂外管网规划设计等，它起着承上启下的作用。
2.1 给水系统规划设计
随着变频供水设备的大量使用，特别是利用城市给水管网压力智能直接供水装置的推广应用(取消屋面水箱1，在中观层面出现问题是城市供水日变化系数变大，高峰供水量增大，从而相应加大水厂供水规模。因此在这背景下，城市供水系数应考虑设置对置水塔或高位水池的方式来降低日变化系数，同时也提升供水安全度。
同时给水系统规划设计应充分考虑近远期结合，为未来留下发展空间，譬如道路管线综合时给水管位的预留、给水管径合理确定，等等，避免重复投资，争取效益最大化。
2.2 雨水系统规划设计
雨水系统规划设计应与城市防洪排涝规划和城市竖向规划相结合，特别是地处平原、盆地的城区，这三者有机配合显得更为重要。譬如，市区内河设计标准采用五年一遇不漫溢(水利标准，相当于城建一年一遇标准)，而相应道路排水重现期P：1年情况下，两者洪峰相遇是经常性的，雨水管道出口经常是压力出流。因此，雨水系统要进行必要的压力流校核，同时与竖向标高相协调，避免在重现期P=1时，雨水溢水路面的情况发生。
2.3 污水系统规划
2.31 合流制与分流制讨论
一般而言，在新城区采用分流制，旧城区采用截流式合流制。但鉴于我国目前排水系统的实际情况，真正意义上的分流制在实践中很难做到。雨污系统中有一根接错，两个系统就相通，可能就是合流制。根据某污水厂厂外管网工程实践证明，完全分流制必须从化粪池出口分流开始，并且采用专业监督和专业队伍施工。同时初期雨水污染也比较严重，截流式合流制有利于初期雨水的截流，因此中小城市建议以截流式合流制为宜。日本东京区部地区大部分采用合流制系统，他们认为尽管合流制会增加污水处理量，但合流制下水道系统可充分利用原下水道系统，将其进行改造、重建与完善的建设费用、技术要求均低于分流制，故广泛使用。污水厂排水去向目前国家强调水的循环再用，要从"污染控制"向"水生态修复和恢复"转变，因此污水厂处理后污水的排放以就近向可作为中水回用的途径或可向内河排放作景观用水为宜。而环境影响评价常以事故排放为由，建议将处理后的污水向外江心排放，两者矛盾如何协调值得进一步讨论。
3 从微观层面分析市政给排水规划设计
微观层面主要为单项市政工程给排水规划和设计。譬如工业或住宅小区给排水规划与设计，一座或几座建筑物给排水消防设计，一座污水厂设计，一条道路给排水设计等，它是将理想变为现实最直接的环节。一方面城市建设在发展过程中会遇到具体新课题，必须采用新办法、新材料、新产品去解决；另一方面，可持续发展要求我们不断创新，具体规划设计必须符合节能省地建设新理念。下面略举数例加以说明：
3.1 污水处理新技术的发展
从可持续发展角度而言，采用延时曝气这种高资源占用(材料、土地)和高能源消耗低负荷工艺，以耗能方式取得污泥稳定的工艺是不适合中国国情的，从生活污水反应器发展趋势看是从活性污泥工艺和生物膜反应器向高效的移动床和流化床发展。最近国内尝试使用一种高效载体生物强化A/O工艺，它是在A/O反应池的好氧池末端投加活性硅藻土，同时好氧硝化液和沉淀污泥回流至缺氧池，利用硅藻土的高效载体生物作用(流化床)和吸附，混凝及过滤等物化作用，实现生物脱N和物化除P，较好地解决了纯生物或纯化学污水工艺中脱N与除P相互矛盾的问题。
3.2 污水管道設计中新管材的推广
在给排水工程中推广PCCP管、PVC-u管、PE管、聚丙烯(PP)等新型塑料复合管材，符合国家以塑代钢政策。同时管道摩阻小、排水量大、重量轻、施工方便，受到业主及施工方一致欢迎。但在具体使用过程中，应注意施工造成管道变形超标的问题，应确保管道两侧回填土的回填质量，必须分层夯实，使其密实度能够达到95%以上。
3.3 雨水管道设计新思路
在缺水地区或地下水较深区域，尽量使雨水不排人下水道，尽量通过设计施工，将雨水渗透或截留。一则可以减少排水负荷，减少雨水管道投资；二则增加地下水补给，涵养地下水，进行水生态修复。另外，也可以设置雨水贮水池截留雨水作中水使用，但这要根据项目的具体情况，因地制宜。譬如地下水位高，下雨后地面充分湿润，地下径流很大，就不宜采用渗透法。
结语;
追求生态效益，实现经济与环境的双赢是未来城市发展所必需的，而市政给排水规划设计无疑是城市建设与生态环境建设结合，从全局和系统的角度加上创新的思维，运用创新技术来优化设计现代城市市政工程给排水系统、污水处理系统、消防水系统等市政公用设施，这应该是每位市政给排水工作者努力实现的目标。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词：市政给排水 规划与设计 污水处理 节能 可持续发展
Abstract: According to the energy conservation and the development of philosophy, the water supply and drainage design principles, from macroscopical and microcosmic detailed exploration of the city municipal water supply and drainage planning and design status and shortage, and put forward the views and solutions, in order to seek a city’s sustainable development in the future.
Key words: municipal water supply and drainage; planning and design; sewage treatment; energy saving; sustainable development
中图分类号 : TL353+.2文献标识码： A 文章编号：
1 从宏观层面分析市政给排水规划设计
给排水规划设计宏观层面所面对的是大范围的思考，涉及到规划区范围以外甚至跨城市、跨地区的区域性问题，影响深远，对城市可持续发展有着举足轻重的作用。在给水方面，主要体现在水源及其保护，区域水资源平衡及区域供水规划；在排水方面主要是防洪排涝规划设计以及河网区域污染控制，它要求我们必须有开阔的眼界与系统创新的思维。
1.1 防洪排涝规划
1.11 防洪排涝概念:防洪排涝是城市的生命线，防洪排涝规划主要针对对象是外洪和内洪，外洪以防为主，如防洪堤、水库等，而内洪则是排蓄为主。对城市而言，在规划重现期内，不应有"涝"的概念，只有雨水如何及时排除或滞蓄起来的问题。过去排涝标准三天暴雨三天排完或24小时暴雨24小时排完，针对的是郊区和农田，这种标准是无法适应现代城市的发展要求的。因此将"防洪排涝规划"称为"城市防洪规划"(防外洪)和"城市排洪规划"(排内洪)则更贴切。这有助于提高人们对防洪排涝重要性的认识，确保人民生命财产安全。排洪与排水标准衔接问题：城市排水是解决较小汇流面积上短历暴雨产生的排水问题，采用的是暴雨公式，暴雨时段控制在5～120min，选用暴雨样本是年超大值法；而排洪考虑汇水面积大，目前多采用水文公式(也是暴雨推理公式)，使用某重现期(如10年～遇)24h暴雨量为基本数据，其选用暴雨样本是年最大值法。因此进行防洪排洪规划时，应充分考虑排洪与排水重现期标准衔接问题。排洪规划重现期应根据城市重要性以及排洪流域面积的大小因素综合考量后确定。排洪汇水面积越大，重现期标准越高，大中城市排洪标准不宜小于20年一遇(防洪标准GB5020194)。排洪措施:排洪措施主要有地面全抬高方案和雨水泵加滞洪区方案(地面不抬高或部分抬高)。对于山区，考虑到内洪来得快、退得快，设置雨水泵站效益不大，宜采用全抬高方案，但同时也要考虑现状村庄過渡，可设置局部的抽排设施。
1.2 区域水资源平衡与区域供水
水资源在时间与空间上存在着分布不均以及水质性缺水现象，认真进行水资源平衡，优化水资源配置，提倡区域供水就显得十分重要。特别在从事具体城镇给水规划设计时，一定要进行区域水资源供需平衡分析，否则它会成为制约城市发展的主要因素之一。
要做好水资源供需平衡首先要做好需水量预测工作。需水量考虑的主要因素有:城市和村镇生活用水、市政(含消防)用水、工业用水、农业灌溉用水、畜牧业用水、渔业用水，还要考虑流域江河本身生态流量需求。其中值得注意的是工业用水量预测，目前设计时多用用地指标法和万元工业产值法，但由于近年来传统产业设备更新速度加快以及非传统产业，如信息产业的快速发展，用上述两种方法来进行工业用水量预测会带来较大的偏差，应引起足够的注意。
区域供水未来发展主要体现在以下几个方面:一是改善城乡供水水质，提高乡镇居民的生活质量；二是置换水源，有效控制地下水过量开发，促进水资源合理利用；三是避免了重复建设，节约宝贵资源和有限资金；四是促进了供水行业集约化发展，增加了企业经营效益，提高管理水平。
1.3 污水处理集中与分散的讨论
一段时期以来，我国污水处理业界比较推崇污水集中处理，其理由是污水厂规模经营，效率高，污水厂运营成本低，处理出水水质有保证等。但随着时间的推移，其缺点也逐步暴露出来，过度集中污水处理主要存在如下问题:一是巨额管网投资(越下游管径越大，投资巨增)；二是运营的高能耗(中途提升泵站多，能耗大)；三是无法进行中水就近利用。对此，很多污水采用BOT形式营建，为污水适度分散处理提供了方便。集中和分散相结合地进行污水处理是区域污水处理发展的方向。
2 从中观层面分析市政给排水规划设计
中观层面主要体现在城镇及片区给水系统和排水系统的规划设计。譬如市区给水系统规划设计、中心城镇给排水规划设计、污水水厂外管网规划设计等，它起着承上启下的作用。
2.1 给水系统规划设计
随着变频供水设备的大量使用，特别是利用城市给水管网压力智能直接供水装置的推广应用(取消屋面水箱1，在中观层面出现问题是城市供水日变化系数变大，高峰供水量增大，从而相应加大水厂供水规模。因此在这背景下，城市供水系数应考虑设置对置水塔或高位水池的方式来降低日变化系数，同时也提升供水安全度。
同时给水系统规划设计应充分考虑近远期结合，为未来留下发展空间，譬如道路管线综合时给水管位的预留、给水管径合理确定，等等，避免重复投资，争取效益最大化。
2.2 雨水系统规划设计
雨水系统规划设计应与城市防洪排涝规划和城市竖向规划相结合，特别是地处平原、盆地的城区，这三者有机配合显得更为重要。譬如，市区内河设计标准采用五年一遇不漫溢(水利标准，相当于城建一年一遇标准)，而相应道路排水重现期P：1年情况下，两者洪峰相遇是经常性的，雨水管道出口经常是压力出流。因此，雨水系统要进行必要的压力流校核，同时与竖向标高相协调，避免在重现期P=1时，雨水溢水路面的情况发生。
2.3 污水系统规划
2.31 合流制与分流制讨论
一般而言，在新城区采用分流制，旧城区采用截流式合流制。但鉴于我国目前排水系统的实际情况，真正意义上的分流制在实践中很难做到。雨污系统中有一根接错，两个系统就相通，可能就是合流制。根据某污水厂厂外管网工程实践证明，完全分流制必须从化粪池出口分流开始，并且采用专业监督和专业队伍施工。同时初期雨水污染也比较严重，截流式合流制有利于初期雨水的截流，因此中小城市建议以截流式合流制为宜。日本东京区部地区大部分采用合流制系统，他们认为尽管合流制会增加污水处理量，但合流制下水道系统可充分利用原下水道系统，将其进行改造、重建与完善的建设费用、技术要求均低于分流制，故广泛使用。污水厂排水去向目前国家强调水的循环再用，要从"污染控制"向"水生态修复和恢复"转变，因此污水厂处理后污水的排放以就近向可作为中水回用的途径或可向内河排放作景观用水为宜。而环境影响评价常以事故排放为由，建议将处理后的污水向外江心排放，两者矛盾如何协调值得进一步讨论。
3 从微观层面分析市政给排水规划设计
微观层面主要为单项市政工程给排水规划和设计。譬如工业或住宅小区给排水规划与设计，一座或几座建筑物给排水消防设计，一座污水厂设计，一条道路给排水设计等，它是将理想变为现实最直接的环节。一方面城市建设在发展过程中会遇到具体新课题，必须采用新办法、新材料、新产品去解决；另一方面，可持续发展要求我们不断创新，具体规划设计必须符合节能省地建设新理念。下面略举数例加以说明：
3.1 污水处理新技术的发展
从可持续发展角度而言，采用延时曝气这种高资源占用(材料、土地)和高能源消耗低负荷工艺，以耗能方式取得污泥稳定的工艺是不适合中国国情的，从生活污水反应器发展趋势看是从活性污泥工艺和生物膜反应器向高效的移动床和流化床发展。最近国内尝试使用一种高效载体生物强化A/O工艺，它是在A/O反应池的好氧池末端投加活性硅藻土，同时好氧硝化液和沉淀污泥回流至缺氧池，利用硅藻土的高效载体生物作用(流化床)和吸附，混凝及过滤等物化作用，实现生物脱N和物化除P，较好地解决了纯生物或纯化学污水工艺中脱N与除P相互矛盾的问题。
3.2 污水管道設计中新管材的推广
在给排水工程中推广PCCP管、PVC-u管、PE管、聚丙烯(PP)等新型塑料复合管材，符合国家以塑代钢政策。同时管道摩阻小、排水量大、重量轻、施工方便，受到业主及施工方一致欢迎。但在具体使用过程中，应注意施工造成管道变形超标的问题，应确保管道两侧回填土的回填质量，必须分层夯实，使其密实度能够达到95%以上。
3.3 雨水管道设计新思路
在缺水地区或地下水较深区域，尽量使雨水不排人下水道，尽量通过设计施工，将雨水渗透或截留。一则可以减少排水负荷，减少雨水管道投资；二则增加地下水补给，涵养地下水，进行水生态修复。另外，也可以设置雨水贮水池截留雨水作中水使用，但这要根据项目的具体情况，因地制宜。譬如地下水位高，下雨后地面充分湿润，地下径流很大，就不宜采用渗透法。
结语;
追求生态效益，实现经济与环境的双赢是未来城市发展所必需的，而市政给排水规划设计无疑是城市建设与生态环境建设结合，从全局和系统的角度加上创新的思维，运用创新技术来优化设计现代城市市政工程给排水系统、污水处理系统、消防水系统等市政公用设施，这应该是每位市政给排水工作者努力实现的目标。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。