论市政给排水设计专业配合的探讨

2011-07-30曹金清

中国新技术新产品 2011年21期

曹金清

（中国市政工程西北设计研究院有限公司）

市政公用工程是一个综合体，它融合了各个单项的专业工程，如给水、排水、城市防洪、城市道路、城市桥梁、城市隧道、燃气、热力、城市轨道交通等，它们相互影响，相互依存，组成一个整体的城市基础设施系统。作为城市基本载体的市政工程，其本身就是一个整体。从系统的角度出发，它应当是统一的，特别是各专业工程应当是相互衔接、密不可分的。但由于市政工程的特殊性，许多单项工程无论是前期设计，还是后期的施工和管理都相对独立，以致对各阶段的工作产生了不利影响。例如，在许多城市各专业设计都分属不同的设计院来完成，即使有的工程由一个设计院负责，但不同专业的设计任务也分配给了不同的设计人员。因此，出现了不同专业的设计人员缺乏必要的相互交流，设计中专业技术指标各有侧重，先行完成的设计未给后续其他专业留下充分的设计空间等现象，甚至造成设计衔接的困难。尽管从各自的专业审查角度出发，均能满足各自的规范要求，但从总体实施效果来看，往往由于先行设计的考虑不周给后续设计增加了难度，并最终导致施工困难和工程造价的增加。

1 排水工程设计与道路工程的联系

道路工程与排水工程虽然分属于不同的专业门类，但在实际工程中却是密不可分的。cJJ37一90<《城市道路设计规范》规定："道路的平面、纵断面、横断面应相互协调。道路标高应与地面排水、地下管线、两侧建筑物等配合"。由此可见，道路工程与排水工程在规划设计上存在着紧密联系。限于专业的不同，它们又有各自的侧重点。道路专业侧重于满足行车、行人的需要；排水工程则侧重于满足水量排放的需要。但有些设计师往往以道路设计为重，降低了排水设计的地位，认为排水是二次道路设计，即根据确定的道路路面标高，减去管道相应的埋深，连接经计算的管道底标高而成的设计。这种做法不仅将排水的专业设计简单化，而且忽略了排水专业特有的、也是最关键的水力计算。

实际工程设计中，一般的设计顺序是"道路在先，排水在后"，道路工程确定平面图、纵断图和横断图，排水工程则依据批准的道路施工图纸进行排水管线的平面和纵断设计。在大多数规划较为完善的城市，道路平面结合放地边界的坐标，排水平面结合批准的管网综合图，基本上不会有太大的变动，设计的重点是在纵断设计上。

2 排水工程的纵断设计

道路工程纵断设计有许多原则，因地理位置的不同，各地区设计参数的取舍存在很大的差异。某地区因地面标高起伏比较大，为了充分结合自然地形，城市道路系统的结构形式采用自由式。道路纵坡的取值范围为：考虑到路面排水的需要，最小纵坡取值一般≮0.3% ；考虑到汽车的爬坡能力及一定的行车速度要求，干道最大纵坡一般控制在6%左右，低等级道路及困难地段可酌情增大。作为重力自流管(泵送雨、污水除外），排水工程管道流水底纵坡一般根据道路的设计坡度取相近值。除非遇到管道埋深不同、管道交叉、管道水力计算的要求等特殊情况，才进行必要的调整。为满足一定的水力条件，管道最小纵坡取值一般≮0.3%,最大纵坡则根据不同的水质雨水或污水）、不同的管径及设计充满度、不同的管材等技术参数，由最大流速控制。根据GBJ14一87《室外排水设计规范》的规定，排水管道的最大设计流速为：金属管道10m／s；非金属管道5m／s。

在工程实施阶段，排水工程的水力计算，根据排放的水量、水质(雨水或污水）等指标，确定合理的水流有效断面面积A及流速u0，其中水流有效断面面积A决定了排水管道管径的大小,同时也决定了工程造价。而根据υ=1/n·R2/3·I1/2,在n、R 一定的条件下,流速取决于管道的坡度I0根据管渠流量公式：Q=Aυ0，当其中的1个变量为常数时，流量Q将随着另1个变量的增加而增加。

假设某工程的管材及管径均为定值，由Q-Aυ=A·1/n·R2/3·I1/2，其中A，n，R均为常数，记3项的乘积为c，则Q=c·I1/2，令c=1，可得管道流量与坡度的关系式为Q=I1/2。其递增关系如图1所示。