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中国市政工程西北设计研究院有限公司 广东深圳 518000
摘要：城市給排水系统是城市基础设施的重要组成部分，排水管网设计的合理性是保障城市水资源良性循环。本文根据工程案例，对市政排水管线设计重点及优化措施进行探讨。
关键词：市政给排水；管网；管线设计
一、市政排水管线的设计重点
（一）排涝防洪的设计
对于城市建设工程来说，在规划重现期不可有“涝”的概念，只是如何将雨水及时滞蓄或排除的问题。防洪排涝工程可以称为排内洪规划和防外洪规划，外洪及内洪设计的重点在于内洪要以排蓄为主，外洪要以防控为主，如如：修建水库、防洪堤等，确保人民财产的安全。
①排洪的基本措施。在进行排洪时，主要有雨水泵加滞洪区方案和地面全抬高方案。对于山区来说，虽然内洪产生的比较快，但是退的也比较快，适宜使用全抬高的方案，而不宜设置水泵站。此外，可以在局部位置设置抽排设施。
②排水标准和排洪标准的衔接。城市排水主要是为了对小汇流面积上出现短时间暴雨的排水问题进行解决，一般将控制暴雨的时段设置为5min～120min，利用年超大值法对暴雨样本进行选择。考虑到排洪的汇水面积比较大，当前多使用暴雨推力公式对重现期一天的雨量作为基本数据，由于使用年最大值法进行暴雨样本的选择，所以在规划防洪排洪时，要对排水重现期和排洪重现期标准衔接的问题进行考虑。在对城市排洪流域的具体面积和城市重要性进行全面考虑后，对防洪排洪重现期进行确定。重现期的选择标准和排洪汇水的面积成正比。对于中大型城市，要按照20年一遇以上的标准进行排洪标准的制定。
（二）流速设计和管道连接设计
在布置街道污水管道干管时，是在未完全确定住宅小区规划前进行布置的，此时，排水点的位置是不确定的，在设计时，每间隔一定的距离会将连接管接出，从而使碰水支管和干管更好的衔接起来，连接管之间的距离要按照实际的使用要求进行确定，要防止连接管和其他管线有冲突的情况出现，使用局部断面增大、调节跌水井的方式进行排水管线的设计，在保证过水断面不会减少，不会对排水造成影响的基础上，可以使用倒吸虹管。在设计充满度下，要将污水管道的最小流速控制在0.6m/s，如果起点污水管段的流洞速度无法达到规定要求时，街道下污水管道应设计的最小坡度为0.003，污水管道的直径最低为300mm，在管道坡度无法达到以上要求时，可以适当降低，但是要进行必要的防淤措施和清淤措施。
（三）设计处理污水的方法
在对城市污水进行处理时，可以使用分散和集中相互结合的方式。一直以来，在对污水进行处理时，主要使用集中处理的方法进行处理，这主要是因为污水厂的运营成本比较低，污水处理效率高，可以保证水质的处理质量。但是，使用这种方法对污水进行处理，随着时间的变化，各种缺点越来越明显。主要问题有下面几个方面：
1）运营过程中，由于提升泵站的数量多，能耗比较大。
2）管网投资金额比较大，管道直径越往下游越大，会导致投资增加。
3）不可以就近利用中水。考虑到这些问题，很多污水使用BOT形式进行营建，可以更加容易的对污水进行分散处理。因此，分散处理和集中处理相结合的污水处理方法将会成为未来主要的发展方向。
二、设计给水系统时需要注意的方面
（一）优化管网
在设计给水管网时，主要是在已经确定的线下进行水力参数和管径的最佳组合解，在已经确定的管线中，要对管网流量进行合理的分配，使用优化算法对管道设计管径进行优化，根据城市的具体情况，对供水区域进行分布和组合，为了使系统整体运行的费用最低，使用不同压力范围进行供水，当前在给排水系统中，主要使用非线性规划法、纯属规划法、遗传算法和动态规划法对算法进行优化。
在规划城市给水系统时，要对水资源的配置进行优化，首先将需水量的预测工作做好，对市政用水、村镇和城市生活用水、工业用水、农业灌溉用水、渔业用水、畜牧业用水等方面的因素进行考虑，此外，还要对江河流域自身的生态流量需求进行考虑。在预测工业用水量时，主要使用万元工业产值法和多用用地指标法进行设计，但是因为传统行业的设备更新速度不断提高，信息产业飞速发展，使用这些方法会导致预测的工业用水量结果偏差比较大，要给予足够的重视。在未来，区域供水主要是用来对城镇居民的生活质量进行提升，改良水质，对地下水量的开发进行控制，进行水源的置换，防止进行重复建设，促进供水行业的集约化发展，提高企业的经济效益和管理水平。
（二）设计管线
1）设计人员要将管径、管道基础、预埋预留、标高等在设计图上标注出来，提供尽可能详细的设计图。在进行竖向设计时，要保证管线受到外部荷载影响后不会出现压坏的情况，在冬季管道不会出现冻结的情况。由于不同管材的承受压力是不同的，因此要根据管材的具体情况确定最小覆土。
2）通常使用最近实测1：500的地形图进行定线，在具体操作时，对于影响不大的管道，可以适当降低其净距离，比如，规定给水管和热水管的水平距离为1.5m，但是如果使用质量良好的管材，就可以对这两根管道的水平距离进行增加。
3）在设计住宅小区的给水时，要根据物业的管理需要，根据当地的具体施工水平进行设计，对使用产品的性能和原理有一个深入的了解，将相关注意事项明确出来。
4）在工程管线竖向之间有矛盾出现时，尽量使支管避开主干管，不可以将管弯曲，压力管要避开重力管，管道直径小的管线要尽量避开管道直径比较大的管线。在实际的施工过程中，要根据具体的情况进行确定。
三、案例
（一）案例简介
某城市的地势坡度相对平缓，在东部有一条从北向南的河流，将城市分成两个区域，一区污水量排放标准为140L/（人·d），二区的污水量标准为135L/（人·d）。在城市中有三个工厂，排水管线的设计按照30年一遇的暴雨量进行设计。
（二）排水管线的设计优化
本城市排水管线在设计过程中，由于该城市管线铺设过程中有地方会有沉降情况出现，为了不对管线造成破坏，除了按照常规的方法进行设计外，还需要对沉降因素进行考虑，现主要对沉降方面的管线优化措施进行探讨。
（三）在隔堤的上游和下游设置柔性接口
调查证明，施工场地很容易出现沉降，最大沉降差可能会在250mm左右，所以，当管线从隔堤穿过后，很容易被破口，在这种情况下，需要尽量降低穿过的管道数量，并做好必要的保护措施。
为了更好的适应不同方向上的差异沉降，在给水消防压力管道的隔堤的上游和下游设置柔性接口，如图1所示。此装置的伸缩量为300mm，在最大破坏情况以外。为了防止因为沉降出现倒流的情况，在首个检查井处设置300mm的跌水，并在过渡段设置多个短管进行衔接，为了便于清淤，设计使用沉泥井。为了适应建筑物和室外场地的沉降，建筑物出户管上使用柔性接口。
图1 穿越隔堤柔性接口典型设计
（四）接口和管材的设计
尽可能使用柔性的管材，设计使用HDPE钢骨架塑料复合管作为给水管和消防管的管道材料，使用UPVC双壁波纹管作为排水管材料，所有管材的接口都使用柔性接口，检查井和管道的接口都要使用多个短管和检查井进行连接后，才可以和设计规定长度的管道连接。
结束语
在市政基础设施施工的过程中，排水工程是一个主要施工内容，对人们的日常生活有直接的影响，由于当前我国大多数城市的给排水系统设计并不科学，布置给水系统管网时缺乏合理性，或者设计时没有考虑具体的地质环境情况，导致施工后有比较大的安全隐患存在。因此在施工的过程中，要根据具体的情况进行分析，对所有可能出现的不良问题进行预测。如此才可以充分将市政排水管线的作用发挥出来，提高人们的生活环境。
摘要：城市給排水系统是城市基础设施的重要组成部分，排水管网设计的合理性是保障城市水资源良性循环。本文根据工程案例，对市政排水管线设计重点及优化措施进行探讨。
关键词：市政给排水；管网；管线设计
一、市政排水管线的设计重点
（一）排涝防洪的设计
对于城市建设工程来说，在规划重现期不可有“涝”的概念，只是如何将雨水及时滞蓄或排除的问题。防洪排涝工程可以称为排内洪规划和防外洪规划，外洪及内洪设计的重点在于内洪要以排蓄为主，外洪要以防控为主，如如：修建水库、防洪堤等，确保人民财产的安全。
①排洪的基本措施。在进行排洪时，主要有雨水泵加滞洪区方案和地面全抬高方案。对于山区来说，虽然内洪产生的比较快，但是退的也比较快，适宜使用全抬高的方案，而不宜设置水泵站。此外，可以在局部位置设置抽排设施。
②排水标准和排洪标准的衔接。城市排水主要是为了对小汇流面积上出现短时间暴雨的排水问题进行解决，一般将控制暴雨的时段设置为5min～120min，利用年超大值法对暴雨样本进行选择。考虑到排洪的汇水面积比较大，当前多使用暴雨推力公式对重现期一天的雨量作为基本数据，由于使用年最大值法进行暴雨样本的选择，所以在规划防洪排洪时，要对排水重现期和排洪重现期标准衔接的问题进行考虑。在对城市排洪流域的具体面积和城市重要性进行全面考虑后，对防洪排洪重现期进行确定。重现期的选择标准和排洪汇水的面积成正比。对于中大型城市，要按照20年一遇以上的标准进行排洪标准的制定。
（二）流速设计和管道连接设计
在布置街道污水管道干管时，是在未完全确定住宅小区规划前进行布置的，此时，排水点的位置是不确定的，在设计时，每间隔一定的距离会将连接管接出，从而使碰水支管和干管更好的衔接起来，连接管之间的距离要按照实际的使用要求进行确定，要防止连接管和其他管线有冲突的情况出现，使用局部断面增大、调节跌水井的方式进行排水管线的设计，在保证过水断面不会减少，不会对排水造成影响的基础上，可以使用倒吸虹管。在设计充满度下，要将污水管道的最小流速控制在0.6m/s，如果起点污水管段的流洞速度无法达到规定要求时，街道下污水管道应设计的最小坡度为0.003，污水管道的直径最低为300mm，在管道坡度无法达到以上要求时，可以适当降低，但是要进行必要的防淤措施和清淤措施。
（三）设计处理污水的方法
在对城市污水进行处理时，可以使用分散和集中相互结合的方式。一直以来，在对污水进行处理时，主要使用集中处理的方法进行处理，这主要是因为污水厂的运营成本比较低，污水处理效率高，可以保证水质的处理质量。但是，使用这种方法对污水进行处理，随着时间的变化，各种缺点越来越明显。主要问题有下面几个方面：
1）运营过程中，由于提升泵站的数量多，能耗比较大。
2）管网投资金额比较大，管道直径越往下游越大，会导致投资增加。
3）不可以就近利用中水。考虑到这些问题，很多污水使用BOT形式进行营建，可以更加容易的对污水进行分散处理。因此，分散处理和集中处理相结合的污水处理方法将会成为未来主要的发展方向。
二、设计给水系统时需要注意的方面
（一）优化管网
在设计给水管网时，主要是在已经确定的线下进行水力参数和管径的最佳组合解，在已经确定的管线中，要对管网流量进行合理的分配，使用优化算法对管道设计管径进行优化，根据城市的具体情况，对供水区域进行分布和组合，为了使系统整体运行的费用最低，使用不同压力范围进行供水，当前在给排水系统中，主要使用非线性规划法、纯属规划法、遗传算法和动态规划法对算法进行优化。
在规划城市给水系统时，要对水资源的配置进行优化，首先将需水量的预测工作做好，对市政用水、村镇和城市生活用水、工业用水、农业灌溉用水、渔业用水、畜牧业用水等方面的因素进行考虑，此外，还要对江河流域自身的生态流量需求进行考虑。在预测工业用水量时，主要使用万元工业产值法和多用用地指标法进行设计，但是因为传统行业的设备更新速度不断提高，信息产业飞速发展，使用这些方法会导致预测的工业用水量结果偏差比较大，要给予足够的重视。在未来，区域供水主要是用来对城镇居民的生活质量进行提升，改良水质，对地下水量的开发进行控制，进行水源的置换，防止进行重复建设，促进供水行业的集约化发展，提高企业的经济效益和管理水平。
（二）设计管线
1）设计人员要将管径、管道基础、预埋预留、标高等在设计图上标注出来，提供尽可能详细的设计图。在进行竖向设计时，要保证管线受到外部荷载影响后不会出现压坏的情况，在冬季管道不会出现冻结的情况。由于不同管材的承受压力是不同的，因此要根据管材的具体情况确定最小覆土。
2）通常使用最近实测1：500的地形图进行定线，在具体操作时，对于影响不大的管道，可以适当降低其净距离，比如，规定给水管和热水管的水平距离为1.5m，但是如果使用质量良好的管材，就可以对这两根管道的水平距离进行增加。
3）在设计住宅小区的给水时，要根据物业的管理需要，根据当地的具体施工水平进行设计，对使用产品的性能和原理有一个深入的了解，将相关注意事项明确出来。
4）在工程管线竖向之间有矛盾出现时，尽量使支管避开主干管，不可以将管弯曲，压力管要避开重力管，管道直径小的管线要尽量避开管道直径比较大的管线。在实际的施工过程中，要根据具体的情况进行确定。
三、案例
（一）案例简介
某城市的地势坡度相对平缓，在东部有一条从北向南的河流，将城市分成两个区域，一区污水量排放标准为140L/（人·d），二区的污水量标准为135L/（人·d）。在城市中有三个工厂，排水管线的设计按照30年一遇的暴雨量进行设计。
（二）排水管线的设计优化
本城市排水管线在设计过程中，由于该城市管线铺设过程中有地方会有沉降情况出现，为了不对管线造成破坏，除了按照常规的方法进行设计外，还需要对沉降因素进行考虑，现主要对沉降方面的管线优化措施进行探讨。
（三）在隔堤的上游和下游设置柔性接口
调查证明，施工场地很容易出现沉降，最大沉降差可能会在250mm左右，所以，当管线从隔堤穿过后，很容易被破口，在这种情况下，需要尽量降低穿过的管道数量，并做好必要的保护措施。
为了更好的适应不同方向上的差异沉降，在给水消防压力管道的隔堤的上游和下游设置柔性接口，如图1所示。此装置的伸缩量为300mm，在最大破坏情况以外。为了防止因为沉降出现倒流的情况，在首个检查井处设置300mm的跌水，并在过渡段设置多个短管进行衔接，为了便于清淤，设计使用沉泥井。为了适应建筑物和室外场地的沉降，建筑物出户管上使用柔性接口。
图1 穿越隔堤柔性接口典型设计
（四）接口和管材的设计
尽可能使用柔性的管材，设计使用HDPE钢骨架塑料复合管作为给水管和消防管的管道材料，使用UPVC双壁波纹管作为排水管材料，所有管材的接口都使用柔性接口，检查井和管道的接口都要使用多个短管和检查井进行连接后，才可以和设计规定长度的管道连接。
结束语
在市政基础设施施工的过程中，排水工程是一个主要施工内容，对人们的日常生活有直接的影响，由于当前我国大多数城市的给排水系统设计并不科学，布置给水系统管网时缺乏合理性，或者设计时没有考虑具体的地质环境情况，导致施工后有比较大的安全隐患存在。因此在施工的过程中，要根据具体的情况进行分析，对所有可能出现的不良问题进行预测。如此才可以充分将市政排水管线的作用发挥出来，提高人们的生活环境。