市政給排水設計存在問題以及設計策略探索

曹娟娟

（貴陽建筑勘察設計有限公司 貴州貴陽 550081）

0 前言

給排水系統(tǒng)是為人們的生活、生產、市政和消防提供用水和廢水排除設施的總稱，消防系統(tǒng)也可納入給排水系統(tǒng)之中，與給水、排水系統(tǒng)均作為獨立工作系統(tǒng)。當前市政給排水設計存在一定問題，影響民眾、各類組織的用水需求，也可能增加安全隱患，影響消防用水。本文就給排水系統(tǒng)設計問題和策略進行分析。

1 市政給排水設計存在的問題

1.1 排水與排污共道

排水與排污共道的問題，可見于我國絕大多數(shù)城市，系指生活污水、雨水等共道排放。在非暴雨條件下，大部分排水系統(tǒng)可滿足作業(yè)要求，當?shù)貐^(qū)降水量偏大時，雨水和污水需共道排放，排水系統(tǒng)壓力短時間內增加，有可能出現(xiàn)排水不暢的問題，導致都市內澇。此外，排水與排污共道設計還存在其他弊端，如無法準確評估管道內徑、無法充分契合區(qū)域內排水需求、增加運維支出等[1]。

1.2 給水穩(wěn)定性不足

給水穩(wěn)定性不足的問題相對少見，主要受到突發(fā)事件、用水量短時波動等不可控因素影響。如某地為開發(fā)區(qū)，給排水系統(tǒng)建設之初，設計的管道內徑、分布特點等，能夠滿足當?shù)?萬戶居民的使用要求，隨開發(fā)區(qū)建設不斷完善，大量工業(yè)企業(yè)和人口進入開發(fā)區(qū)，原有給排水系統(tǒng)難以滿足供水要求，出現(xiàn)供水中斷等問題，影響企業(yè)和民眾用水。此外，材料選取不當?shù)那闆r下，部分給排水系統(tǒng)管道也可能出現(xiàn)破裂、維護工作壓力大等問題，降低給水穩(wěn)定性[2]。

1.3 缺乏備用系統(tǒng)設計

備用系統(tǒng)，是指應急供水系統(tǒng)，如建筑內消防系統(tǒng)，往往不可與常規(guī)給水系統(tǒng)進行共道設計。而常規(guī)給排水系統(tǒng)一旦出現(xiàn)故障，往往出現(xiàn)給水困難、中斷或排水不暢的情況。一方面現(xiàn)代都市內土地使用情況較為緊張，無法為所有建筑提供兩套給排水系統(tǒng)；另一方面，給排水系統(tǒng)的修護開支較大，在非必要情況下各地往往不會設計兩套工作系統(tǒng)，這也加劇了給排水系統(tǒng)設計上的問題。

2 市政給排水設計策略

2.1 應用分流設計模式

分流設計理念，最早提出于歐洲，西歐國家受到季風氣候影響，降水量較大，因此設計雨污分流模式予以應對。我國國內采用分流設計模式的城市較少，但其經驗可作為其他城市學習的參考。具體而言，建議各地在給排水設計的過程中分別考慮污水排放、雨水排放的需求，設計可獨立工作的系統(tǒng)，在此基礎上，為提升突發(fā)情況的應對能力，可進一步加強設計，為不同管道設計總閥。調取常規(guī)排雨、排污工作需求參數(shù)，確保獨立作業(yè)的管道，可在正常情況下滿足排雨、排污需求。非降水情況下，僅開放排污管道，進行城區(qū)污水的排放；出現(xiàn)強降水天氣時，同步開放排雨管道，使雨水經獨立導管得到排出。與此同時，在排雨、排污管道交匯處，設置總閥。當區(qū)域內短時間降水達到較高水平，或短時間產生了較多的生活污水，可開放總閥，同步應用兩套工作系統(tǒng)進行排污、排雨。分流設計模式可應對都市內澇問題，具有較高的可行性[3]。

2.2 加強給水穩(wěn)定性

給水穩(wěn)定性的提升，強調以客觀數(shù)據(jù)信息為依托，擬采用智能設計模式，借助智能工作設備改善給水效果。如某地區(qū)準備改造給排水系統(tǒng)，當?shù)赜盟砍尸F(xiàn)緩慢增加、長期穩(wěn)定的特點，每年度用水量均有小幅增加，與此同時，不同時間段的用水情況又存在波動，冬季、夏季用水量大，秋季、春季用水量小，為提升供水穩(wěn)定性，可在所有用戶終端設計流量監(jiān)測儀，監(jiān)測儀智能化進行工作，收集對應用戶當日用水信息并通過遠程通信的方式，將該信息傳輸至管理端。實現(xiàn)對當?shù)赜盟畔⒌拈L期收集，獲取其用水量變化情況作為后續(xù)供水活動的基礎。假定當?shù)仄骄咳沼盟繛閄噸，智能流量監(jiān)測儀在n個工作日內收集的參數(shù)，必定圍繞X出現(xiàn)帶有模糊線性特點的變化，呈現(xiàn)為一個數(shù)集：

X=[X-n……X-2；X-1；X；X1；X2……Xn]

其中[X-n、Xn]是指n個工作日內當?shù)赜盟淖钚≈岛妥畲笾?。在相關數(shù)據(jù)的支持下，應確保當?shù)亟o排水設計以每日提升Xn噸水作為最低標準。同時，結合歷來年的工作信息，確定該地每年用水增加量，假定其為1.5%。則下一年度給水系統(tǒng)作業(yè)能力，應達到每日101.5%Xn噸的水平。設計給水系統(tǒng)工作時間為5年，則需要進一步進行迭代，在每年用水量的基礎上增加1.5%，累計5年。以最終結果作為給水系統(tǒng)設計標準，進行當?shù)亟o排水系統(tǒng)的重新改造。

給水穩(wěn)定性的增加，還體現(xiàn)在具體工作環(huán)節(jié)，如我國部分地區(qū)采用的水箱供水和遠程供水結合模式，居民可通過水箱、遠程供水系統(tǒng)獲取生活用水，如果水箱或遠程供水系統(tǒng)出現(xiàn)水資源枯竭、故障等問題，無法滿足用水要求，也可通過另一個供水系統(tǒng)臨時維持用水需求。該模式可提升區(qū)域內供水穩(wěn)定性，但施工建設成本較高、技術較復雜，適用性上存在不足。

2.3 設計備用工作系統(tǒng)

備用工作系統(tǒng)包括給水備用系統(tǒng)、排水備用系統(tǒng)和綜合備用系統(tǒng)三類。給水備用系統(tǒng)，是指為提升給水能力設計的備用管道和附屬工作單元，適用于用水量較大且具有獨立排水系統(tǒng)的區(qū)域，如工廠等。該系統(tǒng)的作用在于，為某些特殊組織提供充足水源，避免因水源不足導致的生產中斷等情況。如某工廠位于城郊地帶，擁有獨立排水系統(tǒng)，可滿足高負荷模式下的排水需求。該工廠每年夏季作業(yè)繁忙，用水量大，可在其常規(guī)給水系統(tǒng)的基礎上，設計一套備用系統(tǒng)，備用系統(tǒng)的作業(yè)能力（主要為供水能力），應達到常規(guī)作業(yè)系統(tǒng)的50%以上。在春季、秋季和冬季等淡季，工廠以常規(guī)作業(yè)系統(tǒng)進行供水，進入夏季后，啟動備用系統(tǒng)進行輔助，企業(yè)可獲取足夠的生產用水，其獨立排水系統(tǒng)也可滿足排污需求。

排水備用系統(tǒng)適用于存在較大排水作業(yè)需求，供水能力相對理想的區(qū)域，如大型企業(yè)以及其生活區(qū)、大學城等。上述區(qū)域存在用水量階段內激增的特點，供水系統(tǒng)基本可滿足工作要求，但排水系統(tǒng)可能在短時間內出現(xiàn)負荷驟增問題。可在其常規(guī)排水系統(tǒng)的基礎上，設計備用系統(tǒng)，作業(yè)模式與給水備用系統(tǒng)相似，均強調階段性開放，以減少運維開支。綜合備用系統(tǒng)是指兼具給水備用系統(tǒng)、排水備用系統(tǒng)的綜合設施，適用于存在改造需求的老城區(qū)、大城市居民區(qū)等，上述區(qū)域給排水工作的特點在于用水量和排水量相對穩(wěn)定，且呈現(xiàn)出給排水系統(tǒng)壓力逐漸增加的趨勢。如果大規(guī)模進行地下改造、管道改造，耗資較大，且可能擾動周邊建筑?？稍诘貐^(qū)原有給排水系統(tǒng)的基礎上，分別建立給水備用系統(tǒng)、排水備用系統(tǒng)，工作方式上，與獨立給水備用系統(tǒng)、獨立排水備用系統(tǒng)相同，如果區(qū)域內的用水、排水需求快速增加且維持穩(wěn)定，備用系統(tǒng)也可長期投入使用。

3 模擬分析

3.1 模擬對象

選取某老城區(qū)作為模擬對象，采用參數(shù)模擬法，借助計算機建立分析模型，可變參數(shù)為階段供水量、供水總量、階段排水量、排水總量，觀察指標為供水是否中斷、排水是否異常。為保證分析效率，所有參數(shù)均取固定值，不考慮管道老化和階段內用水波動、其他原因導致的系統(tǒng)故障影響。應用分流設計模式，同時加強給水穩(wěn)定性，設計備用工作系統(tǒng)，作為實驗組，另以收集所獲當?shù)卦脊ぷ餍畔⒆鳛閷φ战M。

3.2 模擬過程和結果

模擬進行160次，分為兩組（實驗組和對照組），每組80次。實驗組模擬又分為四個階段，第一階段默認階段供水量、供水總量、階段排水量不變，調整排水總量，使其超過當?shù)嘏潘偭?，觀察排水是否異常。第二階段默認階段供水量、供水總量、排水總量不變，調整階段排水量，使其超過當?shù)仉A段排水量，觀察排水是否異常。第三階段默認階段供水量、階段排水量、排水總量不變，調整供水總量，使其低于當?shù)毓┧偭?，觀察供水是否中斷。第四階段默認供水總量、階段排水量、排水總量不變，調配階段供水量，觀察供水是否中斷。對照組實驗方式與此相同。結果上看，實驗組出現(xiàn)1次供水異常，無排水異常，對照組出現(xiàn)7次供水異常、14次排水異常。兩組差異明顯。

4 總結

綜上，市政給排水設計中存在一定問題，針對問題分析設計策略具有一定的可行性。問題上看，排水與排污共道、給水穩(wěn)定性不高、缺乏備用系統(tǒng)等，影響了市政給排水系統(tǒng)作業(yè)能力?？稍诤罄m(xù)工作中，應用分流設計模式，同時加強給水穩(wěn)定性，設計備用工作系統(tǒng)。模擬分析中，采用實驗室條件進行分析，結果表明智能技術、分流模式和綜合設計的運用，可提升市政給排水系統(tǒng)作業(yè)能力。