文／林冠豪、曾长发 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 湖北武汉 430000

引言：

我国属人口大国，人均水资源占有量相对紧张，如何提高水资源利用效率，是市政给排水工程设计人员亟需解决的一项主要问题。在市政给排水工程运行过程中，运行故障将会导致城市内部积水无法及时排出，影响城市交通运行，严重时还会威胁城市居民用水安全，因此，必须加强市政给排水工程设计方案的科学性及可行性。基于此背景，节能给排水技术的应用与推广为设计人员带来了新的思路与理念。节能给排水技术的应用使市政给排水工程的节能性得到了提高，市容市貌得到了明显的改善，居民用水排水需求得到了满足。为了充分发挥出节能给排水技术在市政给排水工程设计环节中的重要作用及应用优势，明确节能给排水技术的重要作用，掌握节能给排水技术应用要点，确保节能给排水技术能够与市政给排水工程设计环节实现更好的结合。

1、市政给排水工程设计现状

市政给排水工程具有一定的复杂性及综合性，设计环节、施工环节与管理环节涉及多个部门及人员。在前期设计及中期建设环节中，如果未融入节能理念与思想，将会导致水资源浪费问题出现，资源利用效率也会受到一定的影响，严重时还会导致水污染事故及用水安全事故发生。针对此类现象，在市政给排水工程设计过程中，设计人员应从多角度出发，加强节能给排水技术应用，确保市政给排水工程具有一定的节能、环保特性。在中期施工阶段，积极协调多项要素，以此提高市政给排水工程建设成效，为城市居民用水排水及城市环境美化，提供一个更加便利的条件。

2、节能给排水技术的应用意义

一方面，在市政给排水工程设计期间，如果未融入节能给排水技术理念，将会导致设计方案内容存在缺陷及不足，不但会使城市居民日常生活受到影响，还会威胁城市正常运转。节能技术的应用能够为设计人员提供新的设计理念，使设计方案内容更加科学完善，避免上述问题出现。另一方面，在社会经济飞速发展的背景下，资源浪费问题愈加显著。现阶段，资源浪费已成为制约我国经济可持续发展的一项主要因素。由此可见，在市政给排水工程设计期间，加强节能给排水技术应用已刻不容缓，这不但能够避免时间浪费问题出现，还能够提高能源利用效率，实现生态环境保护及资源节约目标，对于促进城市生态环境可持续发展具有积极的现实意义。市政给排水设计人员应加强节能环保技术应用及研究，以此充分发挥出该项技术的优势及价值。

3、节能给排水技术的应用原则

3.1 合理性原则

在市政给排水工程节能设计期间，核心原则是合理性。市政给排水工程与城市运行密切相关，一旦市政给水工程或排水工程出现运行故障，将会对城市居民日常生活造成严重的影响。由此可见，在设计期间，应确保设计方案内容的合理性，提高节能给排水技术应用水平，以此充分发挥出市政给排水工程的重要作用及价值。

3.2 节约性原则

市政给排水工程是一种大型项目，在运行过程中会消耗大量的水资源。在市政给排水工程设计期间，为了实现节水这一目标，应在使市政给排水系统能够维持安全稳定的运行条件下，利用节能给排水技术降低水资源及能源损耗，实现资源节约目标，这也是提高市场给排水工程运行效率的一项重要方式。在市政给排水工程设计期间，应积极探索节约用水方法及系统运行效率提升途径，养成良好的节能思想及理念，科学合理地对方案内容进行优化及调整，以此实现节能目标。

3.3 经济性原则

受经济因素影响，不同地区的市政给排水工程建设水平存在着明显的差异。在市政给排水工程设计期间，设计人员应秉持经济性原则，强化市政给排水工程建设成本支出管控，通过这种方式将各项成本及开销保持在指定范围之内，以此为基础提高市政给排水工程运行效率。

4、节能给排水技术在市政给排水工程设计中的应用要点

4.1 养成良好的节能设计理念

为了实现可持续经营战略目标，应从绿色城市发展角度出发，完善市政给排水设计工作，使设计人员养成良好的节能环保理念。第一，设计人员在方案设计等前期阶段，应引入、论证节能新技术、新工艺。第二，设计人员应根据给排水工程的建设要求及施工现场特点，优化节能给排水技术应用。第三，设计人员及施工人员应养成良好的节能意识，在具体实施过程中，加强精细化管理，将能源损耗控制作为主要工作内容，充分发挥出节能给排水技术的重要作用，提高市政给排水工程施工效率，及时解决施工环节中出现的各项问题。

4.2 加快传统设计向数字化设计转型生级

市政领域的传统设计是在大量经验值积累下，通过手算、电算相结合，以Auto CAD 为媒介，生成二维图纸设计成果的设计方法，是一种静态的、近似的、经验的设计方法。这种方法在采用新工艺时，常有参数难以验证、设计问题难以排除、设计成果难以直观展示的弊端。因此，设计院应加快数字化转型。如污水厂设计方面，可利用如Biowin、Mike West 等污水厂模拟软件，试算设计参数，优化工艺流程；如利用bentley hammer等水锤分析软件，优化水泵选型及附属构筑物的配置，降低建设费用及运行能耗；又如在截污、雨污分流、内涝整治等设计中，可利用Mike Urban、Info Works ICM、SWMM 等软件，搭建研究项目的管网模型，及时反馈不同设计方案而形成的治理效果，优化工程范围、减少工程量。最后，在传统经验总结、数字化技术的充分支撑下，在二维CAD 绘图的基础上，逐步通过BIM等技术，实现三维正向设计，并且将BIM 技术充分运用到施工以及运营管理中。

4.3 加强雨水回收系统设计

在市政给排水工程节能设计期间，科学合理的对雨水回收系统进行规划技设计，能够提高雨水利用效率，避免资源浪费问题出现。雨水回收系统相对复杂，在规划设计过程中，应充分考虑多项要素，例如城市布局、环境特点、地貌特征及发展需求等，以此为基础对雨水回收系统进行优化及完善，具体应做好以下工作。在城市运行过程中，降水量过大将会导致道路出现积水现象，影响市政排水管道运行，还会导致路基结构失稳的问题出现，影响当地交通运行。针对此类现象，在市政给排水工程节能设计，应做好雨水回收系统布局优化调整工作。例如，可结合海绵城市的设计理念，做好城市雨水系统吸附性设计工作，提高雨水回收利用效率，将雨水作为地下水储备资源。另外，在雨水回收系统实际规划过程中，还应提高蓄水池内部雨水的应用效率。对于出现雨水溢满的情况而言，应及时进行解决，确保雨水能够在回收处理后能够及时使用。

4.4 加强给水系统节能设计

在给水系统中，节能技术的应用是确保市政给排水工程整体节能效果的一项重要方法，也是使城市居民养成良好的节约意识的一项重要举措。在实际实施过程中，应通过定额供水的方式，对区域内部用水规划进行调整，避免出现无节制用水的现象。在给水系统节能设计过程中，应从以下几个角度出发，做好相应的优化工作。第一，重力供水技术。重力供水技术的应用优势是施工成本低，能够使饮水系统运行过程更加节能环保，施工过程相对便捷，但对市政给排水管网的布局要求较高。第二，蓄水池节能供水技术。该种技术对供水泵的性能要求较高。第三，新能源供水技术。该种技术是指利用新能源产生的能量，维系供水系统的稳定运行。在实际应用过程中，设计人员应根据区域用水特点及地形情况选择相应的方法，进而充分发挥出节能给排水技术在市政给排水工程中的重要作用。

4.5 加强污水回收系统优化

如何实现雨水及污水分流管控是一项重要的工作内容，也是世界各国市政给排水工程设计过程中急需解决的一项主要问题。现阶段，在污水及雨水地下管网设计过程中，普遍缺少科学合理的设计及规划，这就会导致管网相互交错，彼此影响，管道连通等现象时有出现，造成合流现象发生。针对此类现象，应做好相应的分流设计工作，通过这种方式不但能够降低给排水系统运行压力，还能够确保市政给排水工程运行稳定，延长市政给排水工程使用年限。分流系统具有明显的复杂性及高难度的特点，提别对管网连接精度要求极高，一旦某个管道出现连接错误的现象，将会导致分流系统的运行效果大打折扣。为了充分发挥出分流系统的重要作用，应将分流点设置在化粪池处，加强建设环节监督与管理，聘请专业的管理人员对全过程进行跟踪管控，避免出现连接错误的问题。此外，在材料选择期间，应优先选择节能材料进行使用。节能材料具有低能耗、高效能的优势。在市政给排水工程建设期间，可选择塑料复合材料作为主要管道材料，避免使用钢管材料，通过这种方式降低污水处理系统运行能源损耗，实现节能目标。此外，该种管道材料的应用还能够提高流速，增加流量，减少摩擦，抗腐蚀性能尤为显著，应用过程极为便利。

4.6 给水管道限流减压设计

在市政给排水工程运行期间，给水管的破裂及腐蚀的现象时有发生，这将会对市政给排水工程运行造成严重的影响，导致此类问题出现的原因主要是给水管网具有一定的压力，水会在管道内部产生内压及水锤现象，如果未做好给水管道减压工作，将会使给水管道使用年限大大降低，为此应做好以下几点工作。首先，在规划设计过程中，应优先选择优质管材及阀门进行使用，做好给水管网平面差控制。其次，应结合实际情况对管网进行限流，在降低资源损耗的基础上，实现节能减排目标。例如，对于给水配件及卫生器具而言供水压应保持在0.2MPa 至0.3MPa 间，对于酒店及居民楼而言，水压应保持在0.3MPa 至0.35MPa 之间。此外，技术人员还应根据不同区域的实际情况，应用限流减压的措施，对给水方式进行调整。通过这种方式不但能够实现给水设备保护要求，还能够延长给水设备使用年限，确保水流大小科学合理，进而实现节能减排目标。

4.7 建设节能型厂站

在占地面积方面，池顶、屋顶等有效利用的率小，造成了土地资源的浪费。在厂站设计过程中，可采用集约化的设计理念，采用池体堆叠建设的措施，节省占地。在能耗方面，水泵的总耗电量越占全国耗电量的20%，而厂站的运营中无论是原水的引入、各级水体提升还是输配水，均需要用到较多大型水泵，能耗消耗巨大。因此，可引入热源泵等节能型水泵，同时可建设光伏屋顶，以光伏发电为能源，降低后续厂站的运营成本。

4.8 优化供水方式

在市政给排水工程运行期间，给水工程是一项重要的构成部分，也是建设成本相对较高的环节。就目前而言，技术人员大多通过加压的方式实现水资源供给，这就会导致供水环节产生大量的能源损耗现象。而科学合理的对水压进行分配，则能够实现节能减排这一目标。在市政给水工程运行期间，水资源会对给水管道造成一定的冲击，这部分压力通常会被设计人员所忽略，如果能够对此压力进行科学合理的应用，则能够有效实现节能目标，充分发挥出给水管道的服务功能。此外，当水压未达到供水标准时，可通过变频加压的方式满足供水要求，通过这种方式不但能够实现水资源循环利用，还具有显著的节能环保作用。

4.9 完善相关法律法规

各地政府应充分发挥出自身的监督及引导作用，从绿色发展角度出发，做好市政给排水工程节能设计管理工作，出台相关规范及要求。第一，应出台相关法律法规，从市政给排水设计节能角度出发，充分发挥出市政给排水节能设计的重要作用。第二，应成立多个部门机构，做好节能监测工作，实时掌握市政给排水工程运行状况，判断市政给排水工程运行过程中的节能效果。当出现违规现象及污染现象时，应严肃处理，以此确保市政给排水工程节能设计效果能够达到预期要求。

4.10 加强节能给排水技术应用宣传

政府部门及市政给排水工程建设部门应加强节能技术应用宣传力度，进而使市政给排水工程设计人员能够充分掌握节能技术的重要作用。针对此类现象，在实际工作过程中，管理人员应强化市政给排水工程节能技术应用宣传。第一，政府部门应积极促进节约环保改革工作的展开，倡导设计部门展开新型节能技术研发，适当给予一定的资金补助及政策扶持，确保各设计部门能够研发出新型的节能环保技术，进而丰富节能给排水技术功能，拓宽节能给排水技术应用渠道，使节能给排水技术功能更加完善。第二，设计单位应与媒体单位保持紧密的合作关系，通过媒体单位加强市政给排水工程中节能给排水技术应用优势的宣传，使各设计人员及管理人员能够明确节能技术的重点所在，利用多种方式使社会各界均能够认识到节能给排水技术的重要作用。

4.11 加强新型能源技术应用

现阶段，社会各界已充分认识到水资源循环利用的重要作用。市政工程建设环节具有一定的系统性，施工过程涉及到大量的水资源。为了避免水资源浪费问题出现，应加强新型节能技术应用，通过这种方式不但能够缓解水资源紧缺现状，还能够提高水资源利用效率。以太阳能技术为例，太阳能技术已在我国多个领域中实现了广泛的应用，作为一项新型技术种类，该项技术体系已逐渐趋于成熟。在生活生产过程中，太阳能技术的重要价值已逐渐凸显出来。在市政给排水工程设计期间，可将太阳能作为加热能源，科学合理的对太阳能设备安装过程及位置进行调整，以此提高能源利用效率，通过这种方式不但能够做到资源循环利用，还能够实现节能减排及生态环境保护目标。但需要注意的是，在应用该种技术时，应明确区域环境状况，以此分析该项技术的可行性，判断阴雨天该种技术能否为市政给排水工程运行提供能源供应。

结语：

总而言之，在市政给排水工程设计期间，节能设计是一项重要的工作内容，通过这种方式不但能够提高市政给排水工程运行效率，还能够提高供水排水服务工作质量，满足城市居民用水排水需求。但就目前而言，在部分地区市政给排水工程设计环节中仍未融入一定的节能给排水技术理念，这就会导致水资源浪费问题出现，节能减排效果及生态保护目标无法得到实现。各地市政部门应充分认识到节能给排水技术在市政给排水工程中的应用优势及重要作用，做好相应的优化及创新工作，优化市政给排水工程功能，为城市经济发展打下坚实的基础，从而实现可持续发展战略目标。