市政给排水管道的设计问题及对策

2014-04-16邓清远

建筑设计管理 2014年7期

邓清远

（中国市政工程西北设计研究院有限公司，广东深圳 518036）

0 引言

随着城市建设的不断发展，市政给排水管道逐渐成为城市建设的重要基础设施之一[3]。我国人口的数量直线上升，需要越来越多的水资源，如果建设的给排水不合理，水资源必然会浪费，使水资源消耗殆尽。我国国民经济的不断提高，越来越多的大小工业也逐渐建立，加速了水资源的消耗，因此做好给排水设计能够合理排放工业生产中的废水污水，提高整个环境质量，保障了人们的生活安全。如果市政给排水工作开展顺利，可以使城市居民的生活质量大大提高，城市化的发展进程也会加快[2]。

1 市政给排水管道设计存在的问题

设计市政给排水管道与水资源的及时供给与排放有着密切关系，给排水管道设计的程序非常复杂，并且需要的管制材料的数量也是巨大的，如果工程人员为了降低工程造价，而选择一些质地粗糙的给排水管道用于设计，市政给排水的安全就得不到保障。

1.1 市政给排水工程规划与城市用地竖向规划、防洪规划不相协调

这主要表现在排水管道设计与防洪规划之间的不协调，例如某座城市如果是规划新区的一个代表城市，规划新区内有一条由北向南流向的河流内江，这条内江最终流入大海。该城市潮汐类型一般情况下为不正规日潮，同时其他类型的混合潮型偶尔也会出现，我们可以跟黄海做一个对比，它的最高潮位是3.74 m，由于每一年都有一个最高潮位和一个最低潮位，因此可以计算出这些年平均的最高潮位是3.55 m，平均的最低潮为-2.3 m，该城市的潮汐分为周期为20 a的潮汐和周期为50 a的潮汐，两者的高潮位分别为3.62 m和3.81 m。由于该规划新区内水面的平均高程为0.9 m，一旦出现洪水的情况，按道理来说洪水就沿着由北向南的主流内江流入大海之中，但是该城市的给排水管道设计在一个北面高、南面低并且两侧较高、中间较为平坦的地形，这种设计与防洪规划中要求正好相反，不但没有达到排水流畅的目的，而且在一定程度上影响到了整座城市的排水流畅性。

规划新区的整个场地有着比较特殊的特点，它的地形北面比较高，南面较低，但是两边也比较高，恰好中间拥有着平坦的低地形，高程小于11 m的区域的比例是83%，高程小于5 m的区域占了55.4%。因此在对新区进行防潮保护时选择了周期为50 a实际测量出潮高为4 m的标准，如果道路规划时，选择的标准高度是4.1 m时，它的道路最大纵坡不能超过3.5%，而最小纵坡最小只能为0.3%。

按上述的规则，该道路可以设计如下：路线总长可以设为1.71 km，由于全线最大纵坡不能超过3.5%，因此最大纵坡可以选择0.582%，同理最小纵坡可以采用0.310%；道路中心线设计时，路面高程可以选择4.2~6.1 m之间。相对应的道路两用地它的高程可以选在4.5~6.4 m之间。

本工程设计雨水的原则就是就近原则，在工程设计范围内，雨水管可以分为3段（即3个雨水排出口），每一段的管道长度不同，分别选择480 m、340 m、980 m。3个设计管段的最不利点雨水口的地面标高也是不同的，分别选择4.04 m、4.06 m、4.07 m。由于道路设计路面高程比内江潮位低，造成了设计的每段管段的最不利点雨水口的地面标高比周期为50 a的实测潮高3.9 m的高差（压力差）小了约0.15 m，比多年平均高潮位3.55 m小了大约0.5 m。在暴雨重现期为2 a的前提下，要设计出排水畅通不造成积水，不管是用压力流的方法还是重力流的方法都是不能满足要求的。

如果城市用地竖向规划高程太低，因为受条件限制，要想排水工程设计得尽可能的合理科学只能以此为前提。因此针对本工程的这些特点，在设计各雨水管时，我们可以采用分段的方法来设计，计算结果具体如下：管段从开始到最不利点可以采用重力流的方法来设计，在安全潮位是合理的设定的前提下，从最不利点到出水口可以采用短管压力流的方法来设计。计算结果：

第1段管道它的总长度L设计为480 m，最不利段管道L1设计为120 m，安全潮位要达到305 m。

第2段管道它的总长度L设计为340 m，最不利段管道L1设计为260 m，安全潮位要达到265 m。

第3段管道它的总长度L设计为980 m，最不利段管道L1设计为640 m，安全潮位要达到265 m。

计算结果中的安全潮位是指内江潮位小于水管内高程时，如果雨水管出现了满流的现象，此时雨水管排水的时候会采用压力流的形式，这样排水的流畅性可以得到保障。

1.2排污管理网规划中竖向规划高程和污水提升泵的设置站安排不合理

某市新的城市边缘区城北区，占地面积约14 km2，污水的计划排出量大约为45 200 m3/d。在开发区内，污水主要管道在末尾的位置放置了一个处理污水站，它的规模大约为41 200 m3/d，并且提升泵也涵盖在其中，也就是说开发区内的废水基本都需经过泵站后方可以排放到废水处理厂。

由于该市政府想加快这片区域的开发建设，在城北区内的主干道进行施工时，此主干道的走向是由南向北，还同时开展了若干条与主干道交叉的道路，这些交叉道路的大致走向为由东向西。在整个过程中，这些项目多多少少都表现出了城北区由于污水提升泵站的位置设置很有讲究；不合理设置的话，就容易造成废水管网的竖向高程规划有问题。

该市项目为在城北区域的一条城市次干道，此次干道为东西走向，红线b为29 m，路线W长1.8 km，所要求的路面标准高度大概在125.416~138.263 m，令污水管布置的原则为单侧放置。依据以前的规划，污水提升泵站简称为泵站，它的位置很有讲究，地面标高128~133.5 m，位于中部的西北角，因为接入了另外道路的废水管，废水提升泵使这个泵站的进水管的管底长度达到了113.22 m。

1.3 污水处理水管的埋深很重要，设置不合理容易存在毛病

由于有着旧的污水提升泵站的经验，我们在设置泵站的位置时必须考虑比较仔细全面。工程进行时，设计废水水管的埋深度为10~16 m，长度大约占总路线的50%，且排水的坡度与道路的坡度是完全相反的，造成了建设工程有以下几个毛病：

1）钢筋砼管在我国规定相应的标准，III级管一般应该会达到覆土的最大值为9.1 m，塑料材料的污水排出水管，大于7 m覆土后通常不会选用。所以，要使用暗渠这样一种方式处理，和使用管道比起来，因为掩埋深度过大，暗渠方式通常需要时间长，导致施工不安全因素增多。

2）项目造价昂贵：按照该项目的调研，这条路段上，局部约1.1 m的残积土除外，从高程101~132 m的领域称作灰岩，管渠掩埋深度过长，导致开挖回填土的石方量增加。

3）泵站以前的选址地点，现在地面标准高度128~131.6 m这样泵站进水池为18~21 m，建设泵站的投入资本会很高。

4）管渠掩埋太深，除了施工的难度增大，以后维护起来也会很麻烦。

2 市政给排水管道设计存在的问题解决对策

针对上述问题，主要对策有如下几个方面。

2.1 使用最新的科学技术来设置给排水的管渠

在市政给排水管道设计中，学会使用最先进科学技术能增加给排水管道设置的合理性。在整个设计过程中要计算它的资金花费和良好效益，且更要提前想好的是怎样合理地设计排水管道，利用最新最好的给排水管道设计的方法，将促进给排水工作顺利竣工，还能满足工业生产要求和普通群众的使用要求。另外，工业生产者也有很大的好处，良好设计的管道能加快工业污水有效排出，最后保障了供水质量，优化了人们提供用水条件的良好环境。

2.2 多渠道资金投进量，建立新的机制

市政给排水管道设计首先应付出大量资金，单单让政府出钱开展是差很多的，给排水工程慢慢得到完善，排水网慢慢健全，政府需要鼓励更多投资者参与到城市给排水管道设计中来，为推进城市化进程作出奉献。第二，国家应该设立投资机构，这样才能有更多投资者。第三，建立责任分担机制，当给排水管道设计中发现各种毛病，马上能精确找到是哪里的责任，将责任明细分到个人，是有效推进给排水管道设计的良好方法。

2.3 相关工程制定给排水的法律条文

市政给排水工程大多数建设在市区，都存在或多或少的问题。由于给排水工程关系着城市化推进步伐，所以必须引导好市政给排水的工作展开，必须让每个给排水建设都有条不紊地开展，祖国和政府要出台可以达到一定引导性目的、属于给排水工程设计范畴的、慢慢深入人心的法律法规，让设计和研究人员在进行工程设计过程中有法律保障，从而让设计行为规范化，为城市化推进和给排水顺利展开奠定基础，达到加快保证人民生活质量的脚步。