淺談市政排水工程設(shè)計

摘要：市政排水工程設(shè)計中，如何正確選擇排水管材，對確保工程質(zhì)量，縮短工程工期，降低整個工程造價，保證整個工程順利進行等都具有十分重要的意義。

關(guān)鍵詞：市政排水；作用；體制；管材；選用

前言

城市排水管網(wǎng)是城市的重要基礎(chǔ)設(shè)施之一，在城市生活中，排水管網(wǎng)是不可缺少的，被稱作城市的血管。排水管管材主要有鋼筋混凝土管、塑料管(如UPVC管、HDPE管)、玻璃鋼夾砂管等，在市政雨、污水管道設(shè)計工程中，選擇合適的管材對工程的施工進度、造價及環(huán)境效益有著較大的影響。

1城市排水管道系統(tǒng)的作用與體制

1.1城市排水管道系統(tǒng)的作用

城市排水管道系統(tǒng)是現(xiàn)代化城市不可缺少的重要市政基礎(chǔ)設(shè)施，也是城市水污染防治和排澇、防洪的骨干工程，它的任務(wù)是及時收集、輸送城市產(chǎn)生的生活污水、工業(yè)廢水和降水。其作用是及時可靠地排除城市區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生的生活污水、工業(yè)廢水和降水，使城市免受污水之害和免受暴雨積水之災(zāi)，從而給人們創(chuàng)造一個舒適安全的生存和生產(chǎn)環(huán)境，使城市生態(tài)系統(tǒng)的能量流動和物質(zhì)循環(huán)正常進行，維持生態(tài)平衡，保證可持續(xù)發(fā)展。

1.2城市排水管道系統(tǒng)的體制

城市排水管道系統(tǒng)的體制包括合流制和分流制。合流制是將生活污水、工業(yè)廢水和降水混合在同一套管道系統(tǒng)內(nèi)排放的排水系統(tǒng)。分流制包括污水管道和雨水管道，是將生活污水和工業(yè)廢水用一套或一套以上的管道系統(tǒng)，而雨水用另一套管道系統(tǒng)排除的排水系統(tǒng)。合流制排水管道系統(tǒng)包括三種形式：直排式合流制、截流式合流制和全處理式合流制。將城市的混合污水不經(jīng)任何處理，直接就近排入水體的排水方式稱為直排式合流制。國內(nèi)外舊城區(qū)的合流制排水系統(tǒng)均屬此類。由于污水對水環(huán)境造成的污染越來越嚴(yán)重，為了減輕污水對水環(huán)境造成的污染和破壞，為此形成了截流式合流制。截流式合流制是在直排式合流制基礎(chǔ)上，修建沿河截流干管，在城市的下游建污水處理廠，并在適當(dāng)位置設(shè)置溢流井。這種系統(tǒng)可以保證晴天時的污水全部進入污水處理廠處理，雨天時一部分污水得到處理。在降雨量較小或?qū)λw水質(zhì)要求較高的地區(qū)，可采用全處理式合流制，將生活污水、工業(yè)廢水和降水全部送到污水處理廠處理后排放。這種方式對環(huán)境水質(zhì)的影響最小，但截流管管徑大，污水處理廠的規(guī)模大、投資大。

2市政排水管道排水量的設(shè)計確定

從大范圍來講，市政排水管道工程設(shè)計首先要以批準(zhǔn)的當(dāng)?shù)爻擎?zhèn)(地區(qū))總體規(guī)劃和排水工程總體規(guī)劃為主要依據(jù)，按照市政給排水設(shè)計規(guī)范，施工規(guī)范，消防規(guī)范，給水排水設(shè)計手冊等相關(guān)規(guī)范和手冊，同時結(jié)合地區(qū)地理，氣候特點及各地水司的運行規(guī)程等實際情況，從技術(shù)可行性、經(jīng)濟合理性出發(fā)綜合考慮，設(shè)計。排水體制(分流制或合流制)的選擇，應(yīng)根據(jù)城鎮(zhèn)和工業(yè)企業(yè)規(guī)劃，當(dāng)?shù)亟涤昵闆r和排放標(biāo)準(zhǔn)，原有排水設(shè)施，污水處理和利用情況，地形和水體等條件，綜合考慮確定。新建地區(qū)的排水系統(tǒng)宜采用分流制，現(xiàn)就分流制體制的排水量確定進行分析。

2.1污水設(shè)計總流量Q (L/s)

Q=Q1+ Q2+ Q3。其中：Q1為居住區(qū)生活污水設(shè)計流量(L/s)。按下式計算：Q1=n×N×Kz/(24×3600)。n為污水定額(L/(人×d))，含居民生活污水定額和綜合生活污水定額，可按當(dāng)?shù)赜盟~的80％-90％采用；N為設(shè)計人口數(shù)；Kz為生活污水量總變化系數(shù)，按《室外排水設(shè)計規(guī)范》有關(guān)規(guī)定計取或按實際數(shù)據(jù)采用。Q2為工業(yè)企業(yè)內(nèi)生活污水量，淋浴污水量(L/s)。應(yīng)與國家現(xiàn)行的《建筑給水排水設(shè)計規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定協(xié)調(diào)。Q3為工業(yè)企業(yè)的工業(yè)廢水量(L/s)。工業(yè)廢水量級及其總變化系數(shù)應(yīng)根據(jù)工藝特點確定，并與國家現(xiàn)行的工業(yè)用水量有關(guān)規(guī)定協(xié)調(diào)。

2.2雨水設(shè)計流量Q(L/s)

Q=F×q×ψ。其中：F為匯水面積(ha)，其劃分應(yīng)結(jié)合地形坡度，匯水面積的大小及雨水管道布置等情況劃定。地形較平坦時，可按就近排入附近雨水管道的原則劃分匯水面積；地形坡度較大時，應(yīng)按地面雨水徑流的水流方向劃分匯水面積。q為設(shè)計暴雨強度(L/(s.ha))。ψ為徑流系數(shù)，按《室外排水設(shè)計規(guī)范》有關(guān)規(guī)定計取。

3市政排水管道經(jīng)濟技術(shù)性能的比較

市政排水管網(wǎng)較一般排水管網(wǎng)來說管徑相對較大，一般都在DN400以上，市場上的大口徑管材除傳統(tǒng)管材鋼筋混凝土管外，根據(jù)材質(zhì)的不同又大致可以分為：玻璃鋼夾砂管、塑料管以及金屬管。現(xiàn)就這幾種管材的經(jīng)濟技術(shù)性能比較如表1：

由于新型管材的抗沉降性能、輕便性以及施工快速等優(yōu)點是鋼筋混凝土管無法比擬的，設(shè)計時應(yīng)根據(jù)建設(shè)要求結(jié)合各種管材的特性做到管材選用經(jīng)濟合理。

4.市政排水設(shè)計中管道選用時需注意的問題

4.1鋼筋混凝土管接口選擇

用于排水的鋼筋混凝土管的管口形式常用的有平口管、企口管和承插管。管口形狀不同，接口的方法也不同。管道接口一般分為柔性接口、剛性接口和半柔性接口三種。橡膠圈接口、瀝青油膏、石棉瀝青卷材接口等均為柔性接口。剛性接口常見的有水泥砂漿、鋼絲網(wǎng)水泥砂漿抹帶接口。而石棉水泥接口則為半柔性接口。對于接口要求強度較高、嚴(yán)密性、閉水性較好的污水管道宜采用柔性或半柔性接口。

4.2管線高程控制

管線高程控制應(yīng)從多方面進行綜合考慮：為保證管線所服務(wù)區(qū)域雨污水能順利排放，要求管線要有足夠的埋深。而隨著埋深增大，挖槽深度增加，施工難度也隨之增大，特別是在土質(zhì)較為軟弱地段更為突出，這樣必然提高管網(wǎng)造價。同時城市道路下的市政管線錯綜復(fù)雜，為在高程上使各管線基本相互錯開，也應(yīng)合理控制各管線高程。一般來說，從上至下管線順序依次為電力管(溝)、電訊管(溝)、煤氣管、給水管、熱力管、雨水管、污水管。

4.3環(huán)剛度選擇

環(huán)剛度是埋地排水管抗外壓負載能力的綜合參數(shù)。為保證塑料埋地排水管在外壓負載下安全工作，環(huán)剛度的選擇是設(shè)計中的關(guān)鍵之一。環(huán)剛度的選擇不僅取決于外壓負載的情況，還取決于管道的覆土厚度及鋪設(shè)后管道周圍土壤(回填材料)的情況。結(jié)合以往設(shè)計及施工經(jīng)驗，建議在設(shè)計埋地塑料排水管時盡量選擇較高的環(huán)剛度。覆土厚度在4米以下的塑料管一般選用環(huán)剛度8kN/m2的；覆土厚度超過4米的塑料管一般選用環(huán)剛度大于8kN/m2的或者建議采用鋼筋混凝土管材。如果使用環(huán)剛度較低的熱塑性塑料管，務(wù)必要經(jīng)過結(jié)構(gòu)設(shè)計計算，并嚴(yán)格控制鋪設(shè)施工的質(zhì)量。同時施工必須確?；靥钯|(zhì)量，回填土密實度要求應(yīng)符合《給水排水管道工程施工及驗收規(guī)范》的規(guī)定。

小結(jié)：

城市市政排水工程的設(shè)計，應(yīng)以排水專項規(guī)劃為設(shè)計依據(jù)，在城市排水專項規(guī)劃設(shè)計成果指導(dǎo)下進行。結(jié)合現(xiàn)狀、近期、遠期三者的關(guān)系，分析現(xiàn)有的資料和城市的發(fā)展，合理采用符合項目工程的設(shè)計方案和設(shè)計參數(shù)，正確劃分流域范圍匯水面積，合理設(shè)計管徑大小和管道埋深。

參考文獻

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