城中村給水排水改造工程設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

廖新亮

（新疆烏魯木齊市城建設(shè)計(jì)研究院，新疆烏魯木齊830092）

0 引言

所謂“城中村”，是指在城市高速發(fā)展的進(jìn)程中，由于農(nóng)村土地被征用，農(nóng)村集體成員由農(nóng)民身份轉(zhuǎn)變?yōu)榫用裆矸莺?，仍居住在由原村落改造而演變成的居民區(qū)，亦稱為“都市里的村莊”。

1 城中村給排水設(shè)施現(xiàn)狀及存在的問題

城中村主要分布在城市周邊，城市規(guī)劃初期沒有將其納入城市范圍，隨著城市不斷擴(kuò)大，逐步劃入城市，成為城市居民區(qū)。城中村最初按照農(nóng)村標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，沒有從城市規(guī)劃和發(fā)展的角度統(tǒng)籌考慮，以至于出現(xiàn)了很多問題，城中村原有給水排水設(shè)施存在自備水源水質(zhì)不達(dá)標(biāo)、管徑小、管材質(zhì)量差、供水量不足、雨天內(nèi)澇、排水不暢等突出問題。

1.1 自建供水設(shè)施，水質(zhì)難以達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn)

一些城中村依靠原自建取水和凈水設(shè)施供水，沒有納入到城市供水管理系統(tǒng)。隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，工業(yè)企業(yè)對(duì)城市周邊水體的污染也在加劇，原有水源地保護(hù)措施不全，致使水源水質(zhì)難以達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，自建水處理設(shè)施整體水平不高，水處理設(shè)施管理不到位，也是造成水質(zhì)不達(dá)標(biāo)的原因。

1.2 給排水管網(wǎng)缺乏統(tǒng)一規(guī)劃，布置混亂

多數(shù)城中村給排水管網(wǎng)無統(tǒng)一規(guī)劃，管線布置混亂，給排水管道埋深、間距不滿足規(guī)范要求，管理難度大。

1.3 沒有充分估算需水量和排水量，管徑偏小

城中村建設(shè)初期多依據(jù)自身使用經(jīng)驗(yàn)選定管徑，沒有通過專業(yè)規(guī)范來計(jì)算需水量和排水量，也沒有結(jié)合城市規(guī)劃考慮遠(yuǎn)期發(fā)展需求，管徑普遍偏小，無法滿足居民生活和生產(chǎn)需求。

1.4 管材老舊、質(zhì)量差

原有給排水管道多為村民籌資建設(shè)，可能選擇了非專業(yè)設(shè)計(jì)和施工單位，或采用了比較便宜的管材，造成工程質(zhì)量不佳，主要問題表現(xiàn)在給水管道漏失率高、水壓不穩(wěn)定、用水高峰期沒水；排水管道滲漏量大，管道破損后堵塞造成污水上路，影響周邊環(huán)境。

1.5 管道覆土不夠，冬季凍脹損壞

北方一些地區(qū)凍土深度較大，然而農(nóng)村管道往往因?yàn)楣?jié)省工程投資，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定覆土或埋深，造成極端天氣管道凍結(jié)損壞或流量減少。

1.6 室外必要的設(shè)施不全

城中村建筑密度很大，火災(zāi)隱患大，但多數(shù)城中村沒有消火栓等消防設(shè)施，有的給水管道缺少支墩，給水閥門井和排水檢查井?dāng)?shù)量也不夠，造成局部管道出現(xiàn)問題時(shí)維修困難。

1.7 沒有獨(dú)立的雨水排除系統(tǒng)，雨天內(nèi)澇

雨污水分流工程近年來才在城市中大規(guī)模建設(shè)完善，北方地區(qū)城中村有完善的雨水排水系統(tǒng)的不多見，雨天雨水漫流，造成內(nèi)澇，有的雨污水合流造成雨天污水上路，影響居民生活。

1.8 污水沒有接入城市管網(wǎng)也沒有污水處理設(shè)施，直接排入水體造成環(huán)境污染

在近些年的建設(shè)發(fā)展過程中，許多城中村內(nèi)建起了小型企業(yè)，產(chǎn)生了部分工業(yè)廢水，但沿用的老舊管網(wǎng)和排水系統(tǒng)建設(shè)不完善，一些污水通過地下滲坑滲水或未經(jīng)處理排入自然水體，有的通過化糞池等簡(jiǎn)單的處理構(gòu)筑物處理后排入自然界，影響周邊環(huán)境。

2 城中村給排水改造工程設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

經(jīng)充分調(diào)查了解城中村給排水設(shè)施存在的問題后，應(yīng)在設(shè)計(jì)中針對(duì)這些問題提出解決方案。下面就如何解決城中村給排水設(shè)施及管網(wǎng)存在的問題進(jìn)行設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析。

2.1 應(yīng)將城中村給水系統(tǒng)納入城市管理體系

依據(jù)《室外給水設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50013-2006）》7.1.9條規(guī)定，城鎮(zhèn)生活飲用水管網(wǎng)嚴(yán)禁與自備水源的供水管道直接連接，以防止污染城鎮(zhèn)給水管網(wǎng)。城中村已納入城市居住范圍，原有水源地和凈水廠周邊環(huán)境不容樂觀，水源水質(zhì)會(huì)因?yàn)槌鞘械陌l(fā)展不斷惡化，應(yīng)盡可能關(guān)閉原有小型水源地和水處理設(shè)施，或通過水廠改擴(kuò)建和移交管理權(quán)將城中村給水系統(tǒng)納入城市管理體系。這是改善給水水質(zhì)、減輕水處理費(fèi)用和管理負(fù)擔(dān)的最有利途徑。

2.2 城中村給排水管網(wǎng)應(yīng)遵循城市規(guī)劃統(tǒng)一布置

城市給排水管網(wǎng)依據(jù)供水和匯水范圍布置，城中村一般只考慮了原村莊范圍的管網(wǎng)建設(shè)，沒有考慮與周邊區(qū)域管網(wǎng)之間的聯(lián)系，這就需要給排水管網(wǎng)設(shè)計(jì)前充分調(diào)查現(xiàn)狀管網(wǎng)情況，結(jié)合城市和城中村規(guī)劃方案統(tǒng)一設(shè)計(jì)，以適應(yīng)發(fā)展的需要。設(shè)計(jì)中應(yīng)進(jìn)行各類地下管線綜合設(shè)計(jì)，統(tǒng)一布置管網(wǎng)，對(duì)可以繼續(xù)使用的管線進(jìn)行利用，對(duì)存在問題的管線進(jìn)行改造更換。管線布置應(yīng)滿足《城市工程管線綜合規(guī)劃規(guī)范（GB50289）》要求，盡量將管線敷設(shè)在道路下，與建筑物基礎(chǔ)保持一定的安全距離。

2.3 重新核算需水量和排水量，確定合理經(jīng)濟(jì)的管徑

農(nóng)村供水工程以往按照《村鎮(zhèn)供水工程技術(shù)規(guī)范》計(jì)算需水量，由于城中村生活和生產(chǎn)方式已發(fā)生變化，沒有了農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)生產(chǎn)，該技術(shù)規(guī)范已不適用，應(yīng)依據(jù)《室外給水設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50013-2006）》4.0.1條計(jì)算綜合生活用水、工業(yè)企業(yè)用水、澆灑道路和綠地用水、管網(wǎng)漏失水量、未預(yù)見水量和消防用水，通過管網(wǎng)平差計(jì)算后確定給水管道管徑，也可以依據(jù)《建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50015-2003）》規(guī)定進(jìn)行計(jì)算，但兩個(gè)規(guī)范計(jì)算出的需水量會(huì)有差異，下面以兩種方法分別舉例計(jì)算水量（見表1～表3）。

表1 兩個(gè)規(guī)范基本情況對(duì)照表

表2 最高日水量計(jì)算比較表（單位：m3/d）

表3 最高日秒流量計(jì)算比較表（單位：L/S）

《建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，室外管網(wǎng)供水時(shí)設(shè)計(jì)流量應(yīng)按設(shè)計(jì)秒流量計(jì)算；《室外給水設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，配水管網(wǎng)的設(shè)計(jì)流量按最高日最高時(shí)用水量計(jì)算，通過兩種方法比較，小時(shí)變化系數(shù)取值差異較大，采用設(shè)計(jì)秒流量計(jì)算出的水量大于最高日最大時(shí)計(jì)算出的流量。由于城中村供水規(guī)模小，配水管段長(zhǎng)等特點(diǎn)，導(dǎo)致采用最高日最大時(shí)計(jì)算出的配水管段及其節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)流量計(jì)算值偏低，不能滿足城中村居民在用水高峰時(shí)段的實(shí)際用水需求，所以，對(duì)于城中村給水工程，可將其配水管網(wǎng)視為服務(wù)一個(gè)居住小區(qū)，按“設(shè)計(jì)秒流量”計(jì)算需水量，計(jì)算值更符合其使用特征。但當(dāng)城中村人口過多，超過1萬人時(shí)，計(jì)算值過大，應(yīng)采用最高日最大時(shí)計(jì)算設(shè)計(jì)流量。

2.4 選擇質(zhì)量可靠的管材

城中村應(yīng)選擇技術(shù)成熟、安全可靠、使用壽命較長(zhǎng)的管材，同時(shí)還要考慮便于施工和維護(hù)管理等因素。給水管材一般采用承壓管道，需考慮管材的公稱壓力，排水管材主要考慮外壓荷載。常用的給水管道有金屬和非金屬材料。金屬管道中球墨鑄鐵管抗內(nèi)外壓強(qiáng)度高，耐腐蝕，但價(jià)格較高，一般用于較大口徑管道；非金屬管道中聚乙烯給水管公稱壓力可以達(dá)到0.4～1.6 MPa，其重量輕、耐腐蝕，施工簡(jiǎn)便，一般用于小口徑管道。排水管道常采用非金屬管，包括鋼筋混凝土和塑料類管道，鋼筋混凝土管抗外壓能力高，但重量大，需采用機(jī)械安裝，城中村道路比較狹窄，機(jī)械進(jìn)入困難，所以常選用聚乙烯排水管道。

2.5 控制好管道豎向設(shè)計(jì)和埋深

管道豎向設(shè)計(jì)要控制好埋深，埋深主要考慮外壓荷載、管材強(qiáng)度、各類管道交叉及地基等因素。給排水管道盡量淺埋以減少工程投資，但要滿足冰凍和荷載的要求，排水管線還應(yīng)考慮建筑物地下一層污水能夠排出。管道豎向設(shè)計(jì)應(yīng)避免頻繁的上下起伏，給水管道坡度變化過大會(huì)增大水頭損失，排水管道坡度變化過大會(huì)造成雜物沉積，降低流速損失流量。

北方寒冷地區(qū)給水管道設(shè)計(jì)要避免管道受凍脹破壞，《給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)》第三冊(cè)第2.5節(jié)提出，管道埋深應(yīng)依據(jù)土壤的冰凍深度通過熱力計(jì)算確定，無計(jì)算資料時(shí)可參照其要求確定，城中村給排水管徑小、用水量小，更容易發(fā)生凍脹，所以給水管道應(yīng)參照設(shè)計(jì)手冊(cè)提出的要求（見表4）敷設(shè)。

表4 管底在冰凍線以下的距離一覽表（單位：mm）

污水管道一般敷設(shè)在給水管道下，且管道埋設(shè)深度不應(yīng)高于最大凍土深度以上15 cm。

2.6 完善給排水管道附屬設(shè)施設(shè)計(jì)

城中村建筑密度很大，給水閥門井和排水檢查井?dāng)?shù)量會(huì)比市政管網(wǎng)多，以便管道出現(xiàn)問題維修時(shí)減少對(duì)相鄰用戶的影響?！督ㄖO(shè)計(jì)防火規(guī)范（GB50016—2006）》第 8.1.2條規(guī)定，在城市、居住區(qū)、工廠、倉(cāng)庫等的規(guī)劃和設(shè)計(jì)時(shí)，必須同時(shí)設(shè)計(jì)消防給水系統(tǒng)，所以城中村作為城市居住區(qū)應(yīng)有消防設(shè)施設(shè)計(jì)，應(yīng)設(shè)置室外消火栓，消火栓宜按保護(hù)半徑不大于150 m考慮，且室外負(fù)擔(dān)消防給水的管道直徑不應(yīng)小于DN100 mm。

埋地給水管道在水平或垂直轉(zhuǎn)彎處、三通、堵頭和閥門處還應(yīng)設(shè)置支墩，聚乙烯管及管件管徑≥de90（DN80）時(shí)，球墨鑄鐵給水管采用膠圈承插接口管徑≥DN100 mm時(shí)均應(yīng)設(shè)置支墩。管道支墩一般套用通用圖集，但是在城中村給水管網(wǎng)改造工程中，由于道路狹窄，路面下各類管道較多，管位緊張，支墩制作過程中沒有圖集中需要的施工空間，簡(jiǎn)單套用國(guó)標(biāo)圖集不能完全滿足現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際要求，應(yīng)考慮在管道轉(zhuǎn)角的反向受力點(diǎn)處設(shè)置錨固支墩或拖拉支墩。

2.7 找到污水出路，避免環(huán)境污染

污水管網(wǎng)系統(tǒng)的作用就是及時(shí)可靠地排除區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生的生活污水、工業(yè)廢水，以免環(huán)境受污水之害。城中村沿用的老舊管網(wǎng)和排水系統(tǒng)建設(shè)不完善，有的地區(qū)污水沒有出路，所以，在城中村給排水管網(wǎng)改造過程中，為污水找到適合的出路非常重要，應(yīng)詳細(xì)了解周邊市政管網(wǎng)情況，將污水管道接入市政管網(wǎng)或建設(shè)污水處理設(shè)施，將污水達(dá)標(biāo)排放。

2.8 合理選擇排水體制，考慮雨天排澇，兼顧雨水利用

規(guī)劃設(shè)計(jì)階段對(duì)排水體制的選擇非常重要，一般城區(qū)規(guī)劃階段多采用分流制。城中村應(yīng)分析實(shí)際情況，在條件允許的情況下采用完全分流制，如果條件不允許可采用不完全分流制，但盡可能不采用雨污水合流制。完全分流制排水系統(tǒng)中雨污水各設(shè)有排水管渠系統(tǒng)；不完全分流制排水系統(tǒng)中只設(shè)污水管道，不設(shè)或設(shè)置不完整的雨水管道，雨水沿地面或街道邊溝排放；雨污合流是指雨、污水合用一個(gè)管渠系統(tǒng)排除。完全分流制是避免雨天積水的最好選擇，也是雨水收集利用的有利途徑。近年來，城市雨水利用已逐步提上建設(shè)發(fā)展日程，合理利用雨水對(duì)于城市防澇、保護(hù)環(huán)境等方面都能夠起到積極作用，分流制排水系統(tǒng)中雨水利用范圍最廣且最便捷，既可以分散利用也可以相對(duì)集中利用，或者結(jié)合城市排洪設(shè)施將雨水利用工程與城市防澇減災(zāi)、污染控制、生態(tài)環(huán)境保護(hù)相互補(bǔ)充、銜接。

3 結(jié)語

給水排水工程是市政基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工作中非常重要的內(nèi)容，做好工程設(shè)計(jì)是保證工程建設(shè)質(zhì)量的前提條件。在城中村給排水工程設(shè)計(jì)過程中，既要調(diào)查了解現(xiàn)狀設(shè)施情況，又要與城市規(guī)劃銜接、與市政工程管理部門配合溝通，還要執(zhí)行相關(guān)行業(yè)規(guī)范和規(guī)定，同時(shí)結(jié)合地區(qū)地理、氣候、水文特點(diǎn)，從技術(shù)可行性和經(jīng)濟(jì)合理性出發(fā)進(jìn)行綜合考慮，滿足城中村居民對(duì)需水量、水質(zhì)和排水量的要求。要通過認(rèn)真細(xì)致的設(shè)計(jì)，保證工程質(zhì)量安全可靠，維護(hù)管理方便易行，還應(yīng)保護(hù)好周邊環(huán)境，盡可能降低工程建設(shè)對(duì)居民造成的影響，以使城中村的給排水工程建設(shè)和運(yùn)行融入到城市規(guī)劃和發(fā)展當(dāng)中，逐步走上可持續(xù)發(fā)展的道路。