城市给排水工程设计探讨

2011-12-30邹登峰徐宾鸿

中国新技术新产品 2011年16期

邹登峰江俊徐宾鸿

（襄阳市市政公用工程设计研究院，湖北襄阳 441100）

1 概述

该工程是襄阳市某地区的管线系统的综合设计，涉及给水管线设计、污水管线设计和雨水管线设计。给水管线全长为465m,给水管线的管径采用分别DN300、DN400、DN600的铸铁管。其中DN600管径的管线作为主给水管道纵贯市区，DN400管径管线作为给水主管线连接城市居民小区的给水管，DN300管径管线为道路的支管道。在给水管线槽的设计上，采用两侧宽度为0.3m且厚度为300mm的天然砂砾石铺垫；污水管线的全长为460m,管径为D600和D500。D600为排水主管道，D500为排污的支管道，用在道路的两旁，把污水从路面排到污水管主管道中。管道坡度为0.003，用厚度300mm的天然砂砾石铺垫，按照施工要求进行；雨水管线的全长为440m左右，采用D1000的PE管作为主管道铺设，D600作为支管道，为小区提供雨水排放。

下面对城市给排水工程在给水系统设计、排水系统设计两个方面具体分析。

2 给水系统设计

2.1 给水系统的组成

城市给水系统的目的是为了保证城市对水资源的需求，以不同的取水和净水方式与相对应的管线网络建设，达到水量、水质和水压的要求。城市给水系统一般由取水、净水、输水和配水组成，每一个程序都有不同的作用，但有相互联系，彼此牵制。

2.2 取水、净水和输水

取水是城市给水的第一步，指从自然水资源中将水抽走的过程，即把水通过泵站和取水管道抽取到自来水水厂中。自然水资源既可以是地下水资源，也可以是江河湖等地表水资源。

净水是指将取来的水在水厂中通过反应沉淀池、过滤池、活性炭吸附池、清水池等一些列措施后，达到净化水的目的。

输送水也就是配送，在取来的水经过净化后已成为能够供人们使用的自来水，这就需要用泵站将水配送到用户的手中。

2.3 清水池设计

清水池原来只用于水厂的建设中，但是随着城市的发展，高层建筑日益增加，对给水量和给水压都有了更高的要求，因此清水池的应用也变得更加广泛。

对于清水池的设计要综合考虑三个方面，分别是清水池强度、抗裂度与防水防渗。清水池的强度要求即在池满载水时，池壁要有足够的强度承受其自身重量和来自水的压力；清水池由于长期受到水压的作用力，池壁也比较容易产生裂纹。尤其是在清水池的四角部位，要选用比较严密的钢材与水泥；清水池对防水防渗要求是很高的。就防水而言，通常要设计多道措施，一是在池壁内粉刷上水泥浆防水层，二是在赤壁铺上一层高分子材料，三是在池体的回填土采用压实系数较高的素土。防渗也是清水池需要注意的方面，在池底部要铺设密实度较高的混泥土，水泥质量在320kg/m2左右最为合适，水灰比不超过0.55。

2.4 给水管网设计

2.4.1 给水管网布置

一是配水管网宜布置成环状，供水要求不高时，可为树枝状，等到水量发展时，再连接成环状；二是城镇生活用水管网要严格和非生活用水区分开来；三是当输水管和管网延伸较长时，为了维持管网末梢的服务水龙头二级泵房的扬程势必很高，引起泵房附近干管中压力过高，既不安全也不经济，可在管网中间适当位置增设加压泵房，例如在襄阳市给水管网内设置了多个加压泵房；四是在昼夜用水量相差很大，高峰用水时间较短时，可考虑在适当位置设置调水池和泵房，利用夜间蓄水，日间供水，增加高峰时的用水量；五是在城市地形高差较大时，可以采取分压供水或局部加压的方式。

2.4.2 定线设计

在城市平面图上定出管线的位置，干管尽量布置在主干道上，两侧有相当数量的用户群。干管定线时，要避免穿越重要街道。可以参考二级泵房的供水方向，将几条干管平行地布置在用水量较大的地区。

2.4.3 管顶埋深

管顶埋深与不同地区的气候状况和地质结构有关。以北方地区为例，天津为0.8-1.2m，哈尔滨为2.0-2.5m以下。管顶埋深还要考虑管材质地、管材强度、管径宽度等。

3 排水系统设计

在人们日常生活和生产中，都要用水，水在使用过后会受到污染，需要排除。另外还有降水，也需要及时排除。将城市污水、降水有条理的排除于处理的工程就是排水系统。

3.1 污水管道

根据城市地形特点和污水处理厂、出水口的位置，先布置主干管和干管。城市污水主干管和干管是污水管道系统的主体，主干管一般布置在排水区域内地势较低的地带，沿集水线或沿河岸敷设，便于支管和干管的污水能自流入。污水干管一般沿城市道路布置，通常设置在污水量较大或地下管线较少一侧的人行道、绿化带或慢车道下。当道路宽度大于50米时，可以考虑在道路两侧各设一条污水干管，便于维修和管理。

3.2 雨水管渠

雨水管渠的设计步骤如下：

3.2.1 根据城市规划和排水区的地形，在规划图上布置管渠系统，划分干管汇水面积，确定水量方向。绘制水力计算图。

3.2.2 确定各段管渠的汇水面积和水流方向。

3.2.3 依据地形等高线，确定管渠段起点的地面标高。

3.2.4 以排水区内的地面性质确定各类地面的径流系数，按加权平均方法求整个汇水区的径流系数。

3.2.5 根据街坊面积大小，地面种类、坡度，覆盖情况以及街坊内部雨水管渠的完善情况，确定设计重现期。

3.3 排水泵站选择

排水泵站主要由泵房、集水池、格栅、辅助间和变电室组成。排水泵扬程一般不高，但是流量比较大，尤其是雨水泵站和合流制泵站的水泵。排水泵站的型式常用开式叶轮泵和螺旋泵，因为所抽水杂质含量较大，为了免于堵塞，开式叶轮泵中仅有一个开式叶轮。污水泵站选用PWL立式离心污水泵；流量较大时，可以选择ZL型轴流泵；排除含有腐蚀性物质时，选择PWF型耐腐蚀泵。

3.4 污水处理

城市污水处理按程度划分为三级，一级处理是去除污水中呈悬浮状态的固体污染物质，通常采用物理方法，即由格栅、沉砂池、沉淀池等构筑物组成；二级处理的主要任务是大幅度的去除污水中呈胶体和溶解状态的有机性污染物，采用生物处理法，如活性污泥法和生物膜法；三级处理目的在于进一步去除二级处理中未能去除的一些污染物质，如除氮、除磷与水体富氧化。