俞立红

（中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司）

1 引言

随着我国的城市化进程不断加快，对于城市基础设施建设提出了越发严格的要求，伴随着城市用水人口和用水量的增长，现有的给排水系统暴露出不少问题，部分区域出现了供水量欠缺或者水压不足、城市内涝频发、污水溢流污染河道等问题，从满足城市居民生产生活用水以及雨污水排放需求的角度，有关部门应该做好城市给排水管网的规划设计工作，解决城市中存在的供水和排水问题。

2 城市给排水管网规划原则和内容

2.1 城市给排水管网规划原则

1）清晰性

在优化改造前，设计人员需要深入了解给排水管网的实际情况，明确管网材质类型、竖向标高、整体布局等，对照城市本身的需水量、降水量和最大排水量，针对给排水管网进行优化设计。以清晰性原则为基础，对给排水管网进行规划和改造，切实保证给排水系统运行的稳定性和可靠性。

2）超前性

目前，我国的城市给排水管网建设标准普遍偏低，在建设中要有超前理念，根据当地情况适当提高标准。传统的城市给排水管网规划中对现状的了解往往不够全面，规划方式单一，难实现多方案必选，规划模型分析缺少实际数据的支撑，难实现动态分析。对于有条件的城市，应加快对城市给排水管网的数字化、智能化建设，通过对管网的实时在线监测，为城市给排水管网规划提供基础数据，实现城市给排水管网规划由粗放到精确的转变，为规划的方式提供新的可能。

2.2 城市给排水管网规划内容

城市给排水管网规划指在一定条件下，针对水厂和污水处理厂的位置及规模进行明确，建立相应的管网模型并且对其运行工况进行计算，找出低能耗、小投资、高可靠性的管网系统设计方案。

1）管网优化布置

管网优化布置是城市给排水管网规划的基础和前提，其合理性会对给排水系统运行的经济性和可靠性产生直接影响。在对管网进行优化布置的过程中，应该做好供水分区、供水方式以及排水方式的优化，对加压站的位置进行合理设置，在保证给排水效果的同时，降低系统运行过程中的成本消耗。

2）管径优化设计

无论是给水管网还是排水管网，管径都会对系统整体布局产生直接影响，如果给水管网管径过小，增加水泵扬程，管道在加压过程中可能出现破裂问题、同时增加供水能耗。如果给水管网管径过大，则增加管网建设投资。如果排水管网管径过小，会影响雨污水排放，形成内涝和污水溢流。基于此，在对给排水管网管径进行设计的过程中，应该借助相应的模型进行分析计算[1]。

3 城市给排水管网规划改进对策

3.1 构建城市数字化管网

在大数据、云平台等技术的支持下，数字管网对城市的支持，逐渐成为当今世界各国城市建设的发展趋势和选择。以往的传统技术领域内，从人工记录到电子化的进程中，城市对数据的分析一直在不断进步，而进入到大数据时代之后，对于数据的完全收集和整理成为可能。在不断发展的城镇化进程中，大数据化能有效进行城市管理，通过对数据的收集分析，可以很好的了解城市居民的需求、喜好、所作所为以及迁徙。以时空信息为基础，利用物联网、云计算、移动互联网、工业控制和水力模型等新一代信息技术，全方位感知市政给排水设施的运行工况，通过 “一张图”可视化管理模式，形成整体性的城市管网数字化信息管理系统，实现对城市管网从规划策划、勘察设计、建设管理、运维管控等全生命周期的应用与管理。

城市数字管网技术的应用对城市给排水管网规划有着显著优势，充分利用在线监测设备，采用前端传感器，针对管道运行信息加以动态反馈，给终端计算机提供可靠准确的数据，支持动态监测环节有效开展，实现对水体的水质、水量及流向进行分析计算，为城市水务信息化、防汛抗旱及河道水环境治理等工作提供可靠支撑，使得城市给排水管理朝着动态化、精细化和定量化的方向转变。

3.2 给水系统

我国城市普遍存在水资源在时间及空间上分布不均和水质性缺水现象，水资源能否平衡，制约着城市的发展。城市给水水源规划选择中，以先地表水后地下水为原则，满足枯水流量保证率为前提，确保规划区域的用水量及水质要求。城市给水管网规划中，管网布置的合理性，对给水系统能否科学合理的运行至关重要，同时对后期工程投资及运维有着直接的影响[2]。管网布置应充分考虑城市地形和环境因素，确保项目的可实施性及供水的安全性。根据城市规划布置，考虑分期建设可能，为远期留有发展余地。管网定线主要内容是管网的干管以及干管之间的连接管，应符合城市整体规划布局且确保供水的安全性和合理性。一般按城市规划道路定线，尽量避免高级路面和重要道路，尽量避免穿过毒物污染及腐蚀性等地区，如必须穿过时应采取防护措施。干管定线时其延伸方向应和二级泵站输水到水池、水塔、大用户的水流方向一致，以最近的距离，将一条或几条干管平行地布置在用水量较大的街区。

3.3 雨水系统

在城市排水系统设计中，雨水系统是一个非常重要的组成部分，要求设计人员结合城市所处区域的气候条件，对雨量进行准确计算。在传统计算方法中，很多时候都没有对暴雨强度的相关参数进行充分考量，这也导致不少城市雨水系统设计不合理，在遭遇暴雨天气时，很容易因为排水不及时而引发城市内涝问题。对此，设计人员需要对相应的计算方法进行优化，可以选择具备全局随机搜索功能的遗传算法，针对目标进行直接操作，以此来提高公式的准确度。

3.4 污水系统

合理地选择排水系统的体制。排水系统体制的选择应以满足环境保护的需要为前提，通过对城市污水管网的过流能力、污水厂的处理能力及排放水体的水质情况，进行厂网河一体化系统性分析，结合当地条件，合理确定城市排水体制。

合理选择污水处理厂的建设方式。目前，国内城市污水处理主要以集中式为主，它具有运行效率高、运营成本低、单位水量投资小等优点，同时集中式建设也存在着排水管网复杂、建设成本高、管道埋设较深增加运营成本及降低污水浓度、中水回用成本高等问题。分散式建设模式选址容易，有利于污水就地回用，回用投资少，方式灵活，成本低等优点。污水处理厂建设方式的选择，决定了污水处理厂的收水范围及处理规模，而分散式布置更有利于污水的回用。在面对城市水资源匮乏及水环境污染严重的现状下，选择集中和分散相结合的建设方式，在环境效益、经济效益、社会效益等方面有一定的优势。

4 结语

近几年，伴随着城市化进程的加快，城市给排水管网设计和改造受到了越来越多的关注，也使得设计人员积累了丰富的经验，丰富给排水管网优化方法的同时，能够保证给排水系统的稳定可靠运行。面对越发复杂的给排水管网规划工作，相关人员应该综合考虑各方面的影响因素，选择最为恰当的方法做好数据计算分析，保证给排水管网规划设计的合理性。