摘要：随着我国城市化进程步伐的加快，城市给排水管网建设对整个城市的生态环境起着越来越重要的作用，它在提高居民生活质量及改善当地生态环境方面意义重大。文章围绕城市给排水管网规划及优化展开了研究，首先分析了给水管网规划设计任务及原则，接着就城市供水管网和城市道路排水管网优化设计进行了探讨。

关键词：城市给排水；管网规划；给水管网规划；供水管网规划；道路排水设计 文献标识码：A

中图分类号：TU821 文章编号：1009-2374（2015）27-0035-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.27.019

近年来，我国的城市化建设得到了空前的发展，随着用水人口和用水量的不断增多，原有给水系统不堪重负，有些地区已经出现水量欠缺的现象，低压区也在不断增多。供水企业在确定管线走线和管径时通常是依据经验来进行的，由于实际管网较为复杂，工作量较大，管网的设计具有变量多、约束条件复杂的特点，进行城市给水管网系统的规划设计对于解决城市供水问题具有十分重要的意义。

1 给水管网规划设计任务

城市给水管网规划设计通常是在一定的条件下，在确定的水厂规模和位置背景下，对管网的模型进行建立和对运行工况进行计算，找到一个投资少、低能耗、安全可靠性高的管网系统设计方案。具体而言，进行城市给水管网规划设计的任务体现在以下两个方面：首先是管网的优化布置。作为给水管网规划设计的基础，管网的优化布置是否科学合理对于给水系统的安全可靠及经济性而言意义重大。此外还要注意供水分区及供水方式的优化，正确选择串联供水或并联加压的供水方式，加压站的设置要科学合理，保证供水系统的运行费用最低。其次是管径的优化设计。在给水管网中，管径的大小关系着系统的布局，受管段在管网系统中所承担的责任影响；在管网优化设计上，要基于管网的最优布置，通过优化模型进行求解。

2 给水管网规划设计原则

作为一项系统而复杂的工程，城市给水工程设计需要遵循一定的原则，主要有以下三点：（1）要对城市的未来发展有科学的把握。给水系统的建设受城市未来发展所导向，在进行规划设计时要结合城市的总体规划、合理确定近期和远期的供水量。（2）规划设计要具有一定的针对性。要对当前的城市给水管网系统存在的问题进行研究并给出应对措施，结合给水调查报告深入分析运行中存在的问题，给出解决措施。（3）在规划设计完成后，要基于供水需求和管网安全可靠运行的要求，尽可能地节省投资和降低能源消耗，保证可操

作性。

3 供水管网设计问题及优化

3.1 管线设计

在管线的确定过程中，由于会受到定线图与实测图之间比例大的影响，为了保证设计的准确性，相关设计人员应该到实际现场进行调查，对不合理的定线图进行实时修正。如果是改造工程，理想管位与老管位之间的净距应该在1.5米以上。当下，随着管材质量的不断提高，在实际设计中，如果管道之间的相互影响较小，也可以视具体情况减小净距。在管线设计时，要注意预留和预埋，设计人员要重点标注和说明管径、管道基础以及标高等参数。从节约成本、减少损失的角度出发，应该尽量多画标准图以及详细图。在竖向设计时，要遵守以下三个布置原则：（1）合理布置管线，当管线受到荷载时，要保证其不会被外力压坏；（2）在气候寒冷的地方，要保证管网不会被冻结，管道之间的垂直距离要满足相关要求；（3）在外力作用下，不同的管线材料所承受的力度也各不相同，在最小覆土的设计上，需要与给排水的管材实际相结合。

当工程管线发生竖向之间的矛盾时，要注意以下五个问题：（1）当支管的规划与设计和干管的规划与设计相矛盾时，应该以干管为主，尽量妥协于干管；（2）当可弯曲的管道在走线时与不能弯曲的管道相矛盾时，应该以不能弯曲的管道为主；（3）当压力管道与重力管道之间存在矛盾时，应该以重力管道为主；（4）在管线规划时，对于当前已有的管道应该尽量以现有的管线；（5）大小管线在规划设计时，要以大管线为主。尽管如此，但是在实际工程中，还应该视具体情况而定，以上原则并不是固定不变的，只有做到了科学合理布置，才能有效降低成本，提高设计的含金量。

对于住宅区的给水管线，在设计中要注意以下四个问题：（1）要与物业相结合，从整体上把握设计的系统性；（2）要与当地的施工水平相结合，设计要符合实际情况；（3）要对新产品有所了解，对其原理和优缺点有充分的认识；（4）要与住宅的设计相结合，满足住宅的设计要求，保证管线与建设风格相协调。

3.2 管网优化设计

管网的优化设计对于整个给排水的规划而言意义重大，它是在管线确定之后，对管径和水力等参数进行优化的过程，从而实现管网流量的合理分配；在优化过程中，要与城市的实际情况相结合，对客观条件有充分的认识。对相关布局进行优化，保证不同压力范围内的给水都能够顺利实施，从而降低整体费用。一般来说，遗传算法是优化设计中常用的方法，可以对中小型管线的设计方案进行评估。如果一座城市的水量充足，能够保证充足的供水管网系统，供水压力较为稳定，则可以选择无负压管网设备；如果城市的瞬间用水量较大并且十分集中，可以采用直接式管网。

4 道路排水设计问题与优化

4.1 雨水排水设计

在城市的道路排水设计中，雨水管渠设计是重要组成部分，在设计过程中，要准确计算雨量，因此，要与当地的实际气候等相结合。通常情况下，传统的方法对于暴雨强度中的相关参数没有经过充分的考量。作者认为，遗传算法具有全局随机搜索的功能，能够对目标进行直接的操作，并且能够有效提高公式的准确度。从城市的实际情况出发，由于建筑物十分密集，交通量较大，进行管线设计时一般是采用暗管。在地形较为平坦的道路上，采用的是盖板，用于将雨水排除掉，它具有经济有效的优点，以后进行维护时也十分方便。

4.2 污水排水设计

一般来说，在污水干管的布置上，是在小区规划完全确定之前就要确定好的，而这种方式会导致排水点不明确。因此，排水干管与支管的衔接无法完全确定。为了同时满足排水的要求和降低施工的成本，一般是这样做的：在排水干管上，每相隔一定的长度接出一根连接管，将其延伸到人行道上，这对于一些无法预计的规划具有较好的规避性，可以防止由此造成的破损。遵照就近排水的原则，在确定连接管之间距离时要从实际出发，合理确定。在设计污水排水管线时，要尽量与其他管线发生冲突。在排水管线方式的选择上，可以采用跌水井调节和局部增大断面的方式，从而保证足够的水断面。在保证排水顺利的前提下，可以采用倒吸虹管。如果污水管线的流速超出了规定的范围，应该依据相关规范进行修改。就街道而言，污水管道的管径最小为300毫米，坡度的最小值为0.0003。如果管道的坡度无法满足相关要求，也可以适当减小。为了尽量降低工程的造价，在管道的设计上，要在满足规范的前提下尽量减小管道的埋深。

5 结语

本文针对城市给排水管网规划及优化进行研究，分析了给水管网规划设计的任务及原则，就城市供水管网和城市道路排水管网的优化设计进行了分析。近年来，我国的给排水设计人员在城市管网的设计中积累了越来越多的经验，在促进给排水管网的发展中做出了巨大贡献；给水管网的优化方法得到了不断丰富，所涉及的问题也在不断深入。总而言之，面对复杂的管网设计和工况，要进行综合考虑，采用最合适的方法进行计算。

参考文献

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作者简介：吴正高（1980-），男，安徽枞阳人，供职于安徽省城建设计研究院，硕士，研究方向：市政工程。

（责任编辑：周 琼）