淺談市政給水排水管道工程設(shè)計(jì)

孫健

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，城市給排水工程越來(lái)越多，城市給排水工程是城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分。做好城市給排水設(shè)計(jì)對(duì)于實(shí)現(xiàn)城市可持續(xù)發(fā)展來(lái)說(shuō)非常重要。

關(guān)鍵詞：市政工程；給水排水管道工程；工程設(shè)計(jì)

引 言

城市給排水規(guī)劃設(shè)計(jì)質(zhì)量直接關(guān)系到城市居民的生活質(zhì)量和城市發(fā)展。目前，我國(guó)城市給排水設(shè)計(jì)中仍舊存在許多問(wèn)題，這就要求工作人員做好市政給排水規(guī)劃設(shè)計(jì)，提高城市水資源的利用效率，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化城市的可持續(xù)發(fā)展。

1 城市給排水系統(tǒng)的分類(lèi)

1.1 生活用水系統(tǒng)

生活用水是城市居民正常生活的保障，生活用水是城市居民在生活中的各個(gè)環(huán)節(jié)所使用的水資源。其中包括衛(wèi)生間盥洗，沖洗衛(wèi)生器具，沐浴，洗衣，廚房洗滌等各個(gè)方面的用水。

1.2 輔助水系統(tǒng)

輔助水系統(tǒng)是城市給排水系統(tǒng)的重要組成部分，建筑中不但要供給生活用水，更要注重輔助水給水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程，在當(dāng)前設(shè)計(jì)過(guò)程中，由于人們對(duì)設(shè)計(jì)的不全面，使得輔助水系統(tǒng)經(jīng)常成為擺設(shè)或者干脆不設(shè)計(jì)輔助水系統(tǒng)。

1.3 排水系統(tǒng)

排水系統(tǒng)也是城市發(fā)展中必不可少的一種基礎(chǔ)設(shè)施，是當(dāng)前城市中各種污水排出的主要系統(tǒng)設(shè)備，更是防止在雨季的來(lái)臨時(shí)刻對(duì)各種雨水防洪的主要方式。其作用是給人們創(chuàng)造一個(gè)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(dòng)和物質(zhì)循環(huán)正常進(jìn)行，維持生態(tài)平衡，保證可持續(xù)發(fā)展。

2 市政給水排水工程概況

根據(jù)調(diào)查分析，城市內(nèi)的工業(yè)企業(yè)主要有以下幾種，A工廠，日用水量10000t/d，最大班用水量：4000t/班，工人總數(shù)3000人，分三班工作，最大班1200人，其中熱車(chē)間占30%，使用淋浴者占80%；一般車(chē)間使用淋浴者占20%。城市土質(zhì)種類(lèi)為粘土，地下水位深度為7m。城市河流最高水位：70m，最低水位：60m，常水位：65m。

3 給水管網(wǎng)設(shè)計(jì)與計(jì)算

3.1 給水管網(wǎng)布置及水廠選址

根據(jù)調(diào)查分析，城市的水量比較充足，且水質(zhì)較好，有一條河流，可以作為生活飲用水水源。該城市的地勢(shì)相對(duì)比較平坦沒(méi)有太大的起伏變化。城市的街區(qū)分布比較均勻，城市中各工業(yè)企業(yè)對(duì)水質(zhì)無(wú)特殊要求。因而采用統(tǒng)一的給水系統(tǒng)。城市給水管網(wǎng)的布置取決于城市的平面布置、水源、調(diào)節(jié)構(gòu)筑物的位置、大用戶(hù)的分布等?？紤]要點(diǎn)有以下：①定線(xiàn)時(shí)干管延伸方向應(yīng)和二級(jí)泵站輸水到水池、水塔、大用戶(hù)的水流方向一致。干管的間距一般采用500～800m。②循水流方向，以最短的距離布置一條或數(shù)條干管，干管位置從用水量較大的街區(qū)通過(guò)。③干管盡量靠近大用戶(hù)，減少分配管的長(zhǎng)度。④干管按照規(guī)劃道路定線(xiàn)，盡量避免在高級(jí)路面或重要道路下通過(guò)，盡量少穿越鐵路。減小今后檢修時(shí)的困難。⑤干管與干管之間的連接管使管網(wǎng)成環(huán)狀網(wǎng)。連接管的間距考慮在800～1000m左右。⑥力求以最短距離鋪設(shè)管線(xiàn)，降低管網(wǎng)的造價(jià)和供水能量費(fèi)用。輸水管線(xiàn)走向應(yīng)符合城市和工業(yè)企業(yè)規(guī)劃要求，沿現(xiàn)有道路鋪設(shè)，有利于施工和維護(hù)。城市的輸水管和配水管采用鋼管（管徑≥1000mm時(shí)）和鑄鐵管。對(duì)水廠廠址的選擇，應(yīng)根據(jù)下列要求，并且通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較來(lái)確定：①給水系統(tǒng)布局合理；②不受洪水威脅；③有較好的廢水排除條件；④有良好的工程地質(zhì)條件；⑤有良好的衛(wèi)生環(huán)境，并便于設(shè)立防護(hù)地帶；⑥少拆遷，不占或少占良田；⑦施工、運(yùn)行和維護(hù)方便。

3.2 給水管網(wǎng)設(shè)計(jì)計(jì)算

3.2.1 最高日用水量計(jì)算

一個(gè)城市的正常運(yùn)行需要消耗大量的水資源，城市最高日用水量包括綜合生活用水、工業(yè)生產(chǎn)用水、職工生活用水及淋浴用水、市政用水、未預(yù)見(jiàn)用水和管網(wǎng)漏失水量。

通過(guò)查閱相關(guān)資料可以得出，城市的總?cè)丝?2.9萬(wàn)，位于二區(qū)，為大城市，參考《給水排水管道系統(tǒng)》教材，取綜合生活用水定額為260L/（人·d）。用水普及率為100%。最高日綜合生活用水量Q1。Q1=qNf/1000；Q1為城市最高日綜合生活用水，m3/d；q為城市最高日綜合用水量定額，L/（cap.d）；N為城市設(shè)計(jì)年限內(nèi)計(jì)劃用水人口數(shù)；設(shè)計(jì)十年內(nèi)規(guī)劃人口數(shù)為90萬(wàn)；f為城市自來(lái)水普及率，采用f=100%。Q1=qNf/1000=260×900=234000m3/d。

3.2.2 工業(yè)用水量

研究工業(yè)用水量對(duì)于市政給排水設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)非常重要。

（1）工業(yè)企業(yè)職工的生活用水和淋浴用水量Q2：工廠職工生活用水量采用一般車(chē)間每人每班25L，高溫車(chē)間每人每班35L計(jì)算.淋浴用水按一般車(chē)間每人每班40L，高溫車(chē)間每人每班60L計(jì)算。A工廠：工人總數(shù)3000人，熱車(chē)間人數(shù)3000×30%=900（人），使用淋浴人數(shù)900×80%=720（人）。普通車(chē)間人數(shù)3000×70%=2100（人），使用淋浴人數(shù)2100×20%=420（人）。QA=（900×35+2100×25+720×60+420×40）/1000=144（m3/d），工業(yè)企業(yè)職工的生活用水和淋浴用水量Q2，Q2=QA=144（m3/d）。

（2）工業(yè)生產(chǎn)用水量Q3：Q3=10000（m3/d）。

3.2.3 市政用水量Q4

為了計(jì)算方便，文章將市政用水量設(shè)置為Q4，澆灑道路用水量一般為每平方米路面每次1.0～2.0L，每日兩到三次，這里取每日兩次。大面積綠化用水可采用1.5～4.0L/（m2·d）。Q4=（0.2×2511.1×104+592×104×2）×10-3=16862.2（m3/d）。

3.2.4 管網(wǎng)漏失水量Q5

根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，將管網(wǎng)漏失水量定為前四項(xiàng)用水量的10%。Q5=（Q1+Q2+Q3+Q4）×10%=26101（m3/d）。

3.2.5 城市的未預(yù)見(jiàn)水量Q6

按前五項(xiàng)用水量的8%計(jì)算，Q6=（Q1+Q2+Q3+Q4+Q5）×8%=22968.6（m3/d）。

3.2.6 最高日用水量Qd

Qd=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6=310075.8（m3/d）

3.2.7 最高時(shí)用水量

根據(jù)《給水排水管道系統(tǒng)》教材，最高日城市綜合用水的時(shí)變化系數(shù)Kh宜采用1.3～1.6，大中城市的用水比較均勻，Kh較小，可取下限。因此，Kh取1.3，最高時(shí)用水量為：Qh=Kh·Qd/24=16795.8m3/h=4665.5L/s。

4 污水管網(wǎng)設(shè)計(jì)與計(jì)算

排水系統(tǒng)氛圍合流制和分流制，排水系統(tǒng)的確定：合流制由于污水未經(jīng)處理就排放，受納水體遭到嚴(yán)重污染，但合流制排水系統(tǒng)工程投資較低。分流制將雨水和污水分別在兩套或兩套以上管道系統(tǒng)內(nèi)排放，該系統(tǒng)使污水收集和處理，使水的重復(fù)利用率提高，但工程投資較大。保定市擁有72.9萬(wàn)多人，排水設(shè)施較完備且該城市雨量比較豐富，污水和雨水的流量相對(duì)較大，因此采用分流制排水系統(tǒng)。

4.1 污水設(shè)計(jì)流量計(jì)算

通常情況下，一個(gè)城市的污水主要來(lái)源于生活和工業(yè)兩個(gè)部分。查居民生活污水量定額，通常生活污水量為同周期給水量的80～90%，給水量平均日采用210L/（人·d），城市給水排水系統(tǒng)完善，則綜合生活污水定額為210×90%=189L/（人·d）。則生活污水Q=189×729000/86400=1594.69L/s，生活污水量總變化系數(shù)KZ=1.3。故Q1=1.3×1594.69=2073.1L/s。工廠排出的工業(yè)廢水作為集中流量排入污水管道，經(jīng)過(guò)收集與城市污水管網(wǎng)匯合進(jìn)入污水廠處理。

4.2 污水管道水力計(jì)算

由于管線(xiàn)太長(zhǎng)，管路太多，為便于計(jì)算，選取其中的一條設(shè)計(jì)管1-2-3-4-5-6-7-8-9進(jìn)行計(jì)算。

設(shè)計(jì)要求：

污水管道的設(shè)計(jì)應(yīng)該在國(guó)家規(guī)范的允許下并結(jié)合工程的實(shí)際情況進(jìn)行，我國(guó)規(guī)定，污水管道在街坊和廠區(qū)的最小管徑為200mm，在街道下的最小管徑為300mm。污水管道的埋設(shè)深度是指管道的內(nèi)壁底部離開(kāi)地面的垂直距離，亦稱(chēng)管道埋深。街坊污水支管起點(diǎn)最小埋深至少為0.6～0.7m，干燥土壤中最大埋深不超過(guò)7～8m。污水干管流量計(jì)算見(jiàn)表3。

5 雨水管網(wǎng)設(shè)計(jì)與計(jì)算

5.1 雨水設(shè)計(jì)流量計(jì)算

5.1.1 該城市的平均徑流系數(shù)Ψav

5.1.2 單位面積的徑流

該設(shè)計(jì)區(qū)域街區(qū)面積較小采用地面集水時(shí)間t1=10min，匯水面積設(shè)計(jì)重現(xiàn)期T=1a，采用暗管排水m=2.0，將確定設(shè)計(jì)參數(shù)代入暴雨強(qiáng)度公式得：

5.2 雨水管道水力計(jì)算

該城市屬于大型城市，雨水量比較大故而采用管網(wǎng)回收直接排入河流的方式，其一是經(jīng)濟(jì)適用，降低施工成本；其二充分考慮各因素，且雨水量大全部進(jìn)污水廠不太現(xiàn)實(shí)。由于管線(xiàn)太長(zhǎng)，環(huán)路太多，為便于計(jì)算，選取其中的一個(gè)完整的設(shè)計(jì)管段1-2-3-4-5-6-7-8-9進(jìn)行計(jì)算。各管段匯水面積計(jì)算見(jiàn)表4。

6 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在當(dāng)前的歷史條件之下，城市給排水設(shè)計(jì)已成為城市建設(shè)中的重點(diǎn)，更是水資源循環(huán)利用的前提。在具體設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)本著理論聯(lián)系實(shí)際，做到工程量小、安全、高效三者統(tǒng)一的原則進(jìn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]潘學(xué)文.確保市政給排水工程施工質(zhì)量的技術(shù)措施[J].Chinas Foreign Trade，2011（16）.

[2]胡文海.給排水工程管理探討[J].中國(guó)住宅設(shè)施，2009（06）.

[3]李紅梅，李勇虎.市政給水排水管道不開(kāi)槽設(shè)計(jì)及施工技術(shù)[J].價(jià)值工程，2012（32）.