現(xiàn)代城市排水系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)及管網(wǎng)建設(shè)分析

藍(lán)佳幸

摘 要：隨著我國(guó)城市擴(kuò)張速度的加快，排水系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)與管網(wǎng)建設(shè)的不足問題日益凸顯。近年來，暴雨頻繁引發(fā)城市內(nèi)澇，人民的生命和財(cái)產(chǎn)安全受到了嚴(yán)重威脅。為了提升人民群眾的生活質(zhì)量，滿足生態(tài)環(huán)境需求，本文以福建省福州市為例，分析城市內(nèi)澇與排水系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)及管網(wǎng)建設(shè)的關(guān)系，提出排水系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)及管網(wǎng)建設(shè)的優(yōu)化建議，助力建設(shè)海綿城市。

關(guān)鍵詞：排水系統(tǒng);規(guī)劃設(shè)計(jì);管網(wǎng)建設(shè)

中圖分類號(hào)：U417.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2021）31-0064-03

Planning Design and Pipeline Network Construction Analysis of

Modern Urban Drainage System

LAN Jiaxing

（Fuzhou City Drainage Co.， Ltd.， Fuzhou Fujian 350000）

Abstract： With the acceleration of urban expansion in China， the shortage of drainage system planning and design and pipe network construction has become increasingly prominent， in recent years， heavy rains have frequently caused urban waterlogging， and people's lives and property safety have been seriously threatened. In order to improve the quality of life of the people and meet their ecological and environmental needs， this paper takes Fuzhou as an example to analyze the relationship between urban waterlogging and drainage system planning and design and pipe network construction， then puts forward optimization suggestions for drainage system planning and design and pipe network construction to promote the realization of sponge cities.

Keywords： drainage system;planning and design;pipe network construction

城市排水系統(tǒng)是為了滿足城市排水需求而設(shè)計(jì)建設(shè)的，當(dāng)難以滿足城區(qū)排水需求時(shí)，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化。城市內(nèi)澇是指來水量大于排水量，導(dǎo)致部分區(qū)域排水不暢而嚴(yán)重積水。海綿城市概念的提出為城市排水系統(tǒng)的優(yōu)化指明了方向，同時(shí)對(duì)城市污水處理提質(zhì)增效具有重大指導(dǎo)意義。

1 福州市內(nèi)澇原因及應(yīng)對(duì)措施

1.1 內(nèi)澇原因

從地形地貌來看，福建省福州市中心城區(qū)呈三面環(huán)山、一面臨江的半包圍狀態(tài)，極易發(fā)生山洪入城的情況。從水文氣象條件來看，福州市地處中國(guó)東南沿海，屬典型的亞熱帶季風(fēng)氣候，每年5—10月臺(tái)風(fēng)活動(dòng)頻繁，容易產(chǎn)生強(qiáng)降水;而城區(qū)排水受納水體為閩江，閩江水位受潮汐影響，會(huì)出現(xiàn)潮水頂托現(xiàn)象。從城市建設(shè)來看，老城區(qū)管網(wǎng)排水能力難以滿足城市發(fā)展需要，尤其是近年來，城市建設(shè)密度不斷加大，可用于調(diào)蓄排水的空間越來越少，部分河道被侵占、排水不暢，城市排水能力嚴(yán)重不足。

1.2 采取措施

為解決山洪入城問題，福州市研究并啟動(dòng)了高水高排項(xiàng)目，通過將山洪截流后直排入閩江，減輕城區(qū)河道行洪壓力，降低山洪入城的風(fēng)險(xiǎn)。為改善河道行洪能力，福州市學(xué)習(xí)和借鑒國(guó)內(nèi)外城市先進(jìn)治水經(jīng)驗(yàn)，開展水系綜合治理，包括擴(kuò)充河道加快排水速度，優(yōu)化河道進(jìn)行水量分流，聯(lián)通河道提升行洪能力，調(diào)蓄雨水開展生態(tài)利用等。為提升管網(wǎng)收水能力，對(duì)中心城區(qū)所有排水管網(wǎng)進(jìn)行詳細(xì)排查和建檔，并安排修復(fù)和改造施工。

2 現(xiàn)代城市排水系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)及管網(wǎng)建設(shè)

2.1 城市污水量計(jì)算

城市污水量等于城市生活污水量、工業(yè)廢水量之和。對(duì)于擁有較高地下水位的城市而言，還需要將地下水滲入量納入進(jìn)來。需要說明的是，城市污水量要結(jié)合城市用水量和污水排放系數(shù)來確定。根據(jù)城市發(fā)展程度不同、工業(yè)種類不同和基礎(chǔ)設(shè)施不同，要合理選取城市分類污水排放系數(shù)。一般城市污水排放系數(shù)為0.70～0.85，城市綜合性生活污水排放系數(shù)為0.80～0.90，城市工業(yè)廢水排放系數(shù)為0.60～0.80。另外，要明確地下水滲入量，主要考量污水是否污染地下水和是否對(duì)城市水系產(chǎn)生影響。

2.2 排水管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.2.1 排水管道設(shè)計(jì)原則。排水管道設(shè)計(jì)要遵循4項(xiàng)原則：①布置在主干管、干管和支管時(shí)，應(yīng)保持順直，水流不能繞彎;②充分利用地形優(yōu)勢(shì)，盡可能選擇重力流形式;③對(duì)于起伏較大的地區(qū)，需要將低區(qū)系統(tǒng)與高區(qū)系統(tǒng)分開，高區(qū)位置處不可隨便跌水，應(yīng)直接利用重力流入污水廠中，同時(shí)應(yīng)保證管道埋深，實(shí)現(xiàn)高水高排;④盡量減少中途提升泵站的個(gè)數(shù)[1]。

2.2.2 排水管道設(shè)計(jì)。一是污水管道管徑。通常在一個(gè)排水區(qū)域設(shè)計(jì)1～2條污水管道，按照污水流量確定，一般管道內(nèi)徑為1 000～2 400 mm;城市主干道設(shè)置污水主干管，管道內(nèi)徑多為600～1 400 mm;按照相應(yīng)規(guī)范，基于當(dāng)?shù)毓莛B(yǎng)部門要求，在城市規(guī)劃道路下的污水管道最小管道內(nèi)徑是400 mm。通過計(jì)算與統(tǒng)計(jì)，12～20 m寬道路上的污水管道可選擇400 mm內(nèi)徑;道路寬度為25～30 m時(shí)，管道可以選擇500～800 mm內(nèi)徑。二是最大設(shè)計(jì)充滿度。當(dāng)管道內(nèi)徑為400 mm時(shí)，最大設(shè)計(jì)充滿度為0.65;當(dāng)管道內(nèi)徑為500～1 000 mm時(shí)，最大設(shè)計(jì)充滿度為0.7;當(dāng)管道內(nèi)徑為1 100～2 400 mm時(shí)，最大設(shè)計(jì)充滿度為0.75。三是最小設(shè)計(jì)坡度。只有滿足最小設(shè)計(jì)坡度要求，才能滿足最小流速和不淤流速要求。不同管徑的最小設(shè)計(jì)坡度如表1所示。

2.3 污水排水規(guī)劃設(shè)計(jì)

2.3.1 污水排水規(guī)劃原則。污水排水規(guī)劃總原則是雨污分流、分區(qū)治理、分期實(shí)施和統(tǒng)一規(guī)劃?；诳沙掷m(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，在系統(tǒng)性和區(qū)域性要求下，對(duì)水資源進(jìn)行保護(hù)，進(jìn)一步提高環(huán)境質(zhì)量，滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求。具體原則如下：在城市總體規(guī)劃下，保證供水規(guī)劃與環(huán)保規(guī)劃相協(xié)調(diào);實(shí)現(xiàn)建設(shè)與管理結(jié)合、集中與分散結(jié)合、遠(yuǎn)期與近期結(jié)合，適當(dāng)留有發(fā)展余地;擴(kuò)大分區(qū)，重點(diǎn)放在分流體制上，形成重力流管網(wǎng)布局;污水處理廠布局需要與區(qū)域水域規(guī)劃相匹配[2]。

2.3.2 污水排水規(guī)劃分區(qū)。在排水區(qū)域劃分上，將中心城區(qū)劃分為5大排水區(qū)，所有排水區(qū)均配備了污水處理廠。按照水環(huán)境綜合整治建議和城市發(fā)展情況，進(jìn)行污水排水規(guī)劃分區(qū)。

2.3.3 污水流量計(jì)算。一方面，結(jié)合供水規(guī)劃中的人均綜合生活用水標(biāo)準(zhǔn)和工業(yè)用水回收率，綜合分析國(guó)內(nèi)大城市用水量標(biāo)準(zhǔn)，最終確定綜合排水定額。另一方面，為利于管網(wǎng)規(guī)劃估算，污水管道規(guī)劃選用單位面積定額法。

2.4 污水泵站設(shè)計(jì)

污水泵站需要以服務(wù)對(duì)象日最高污水排放量為基準(zhǔn)，遠(yuǎn)離居民區(qū)，同時(shí)需要根據(jù)泵站建設(shè)規(guī)模規(guī)劃用地。泵站污水處理量和占地面積的關(guān)系如表2所示。

另外，城市污水處理廠是確保污水得到治理的關(guān)鍵主體，需要與居民區(qū)保持安全防護(hù)距離。根據(jù)污水處理規(guī)模，可設(shè)置150～300 m的安全防護(hù)距離。該安全防護(hù)距離指的是污水處理廠到保護(hù)區(qū)邊界的距離。

2.5 雨水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

雨水系統(tǒng)設(shè)計(jì)中比較重要的環(huán)節(jié)是雨水量的計(jì)算。在具體計(jì)算中，考慮福州市降水歷史記錄，選擇暴雨雨型。其中，綜合徑流系數(shù)的確定十分關(guān)鍵，分為雨水排放系統(tǒng)系數(shù)和防澇系統(tǒng)系數(shù)。一般而言，城市建筑密集區(qū)、較密集區(qū)、稀疏區(qū)的綜合徑流系數(shù)是不同的。3個(gè)區(qū)的雨水排放系統(tǒng)系數(shù)和防澇系統(tǒng)系數(shù)分別為：0.6～0.7、0.8～1.0，0.45～0.60、0.6～0.8，0.20～0.45、0.4～0.6。此外，城市防澇空間、城市雨水泵站以及雨水徑流污染控制也需要按照《城市排水工程規(guī)劃規(guī)范》（GB 50318—2017）中的有關(guān)影響因素和指數(shù)等綜合計(jì)算。

3 提升現(xiàn)代城市排水系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)及管網(wǎng)建設(shè)水平的策略

3.1 提高規(guī)劃設(shè)計(jì)質(zhì)量

3.1.1 充分利用城市建設(shè)檔案。我國(guó)各個(gè)城市都沒有存儲(chǔ)城市發(fā)展數(shù)據(jù)的檔案館，會(huì)存放一些城市降雨量、生活污水量、匯水面積等數(shù)據(jù)，或者存放與城市排水系統(tǒng)有關(guān)的資料。這些數(shù)據(jù)和資料都是城市排水系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的依據(jù)?？蓪⑦@些數(shù)據(jù)采集到位，整理成資料，提交給規(guī)劃設(shè)計(jì)部門[3]。

3.1.2 展開詳細(xì)數(shù)據(jù)采集和監(jiān)測(cè)。在城市各個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)展開水文監(jiān)測(cè)，要對(duì)有關(guān)建筑、小環(huán)境特點(diǎn)、降水量、局部徑流及地下水位等展開動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，并積極匯總數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)保存于數(shù)據(jù)庫(kù)，以便提供給城市排水系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)部門作為數(shù)據(jù)依據(jù)。

3.1.3 積極探查取證并組織聽證會(huì)。規(guī)劃設(shè)計(jì)人員要積極進(jìn)入基層，前往管網(wǎng)泄漏處，對(duì)存在的泄漏問題進(jìn)行深度研究，以確認(rèn)是涉事單位私自改變管道還是市政排水管道已經(jīng)不能滿足泄漏地帶排污要求。同時(shí)，積極對(duì)接附近企業(yè)、事業(yè)單位、居民區(qū)、園林單位等主體，對(duì)排水量進(jìn)行監(jiān)測(cè)。等采集工作基本完成后，組織相關(guān)單位展開聽證，了解這些主體未來10～20年的發(fā)展規(guī)劃，確認(rèn)這一周期內(nèi)其排水增減量。另外，要將該數(shù)據(jù)記錄在案?jìng)溆谩?/p>

3.1.4 城市規(guī)劃時(shí)需要同步進(jìn)行排水系統(tǒng)規(guī)劃。規(guī)劃人員要改變傳統(tǒng)觀念，結(jié)合海綿城市理論，提升排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力。必須考慮城市發(fā)展規(guī)劃，確保排水系統(tǒng)在未來20～50年里能夠持續(xù)發(fā)揮良好的排水作用，同時(shí)認(rèn)真考慮城市的發(fā)展速度和排水管道的壓力。保證管道擁有足夠好的質(zhì)量和足夠大的管徑十分關(guān)鍵。

待到規(guī)劃部門將以上數(shù)據(jù)和資料整理后，可以融入建筑信息模型（Building Information Model，BIM）技術(shù)將有關(guān)數(shù)據(jù)輸入其中，對(duì)城市排水系統(tǒng)展開預(yù)測(cè)，形成擁有一定容量空間的排水系統(tǒng)，避免以往排水系統(tǒng)局部反復(fù)修堵、反復(fù)重建帶來的負(fù)面影響[4]。

3.2 提升管網(wǎng)建設(shè)質(zhì)量

3.2.1 提高節(jié)能減排意識(shí)。積極促進(jìn)城市排水系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)部門和施工部門的對(duì)接，及早引入工程監(jiān)理部門，集合三方專業(yè)人士對(duì)施工展開全面分析。積極貫徹節(jié)能減排理念，將能用的管道納入施工材料之內(nèi)。

另外，在土方工程中，必須積極確認(rèn)地下其他管線位置，避免挖斷燃?xì)?、供水、供熱、網(wǎng)絡(luò)等線纜給市民生活帶來影響。這樣的精細(xì)化管理也是節(jié)能減排所必需的，否則會(huì)造成各系統(tǒng)彼此影響，不斷拉升城市建設(shè)成本，因此需要施工企業(yè)和自來水、供熱、通信等企業(yè)加強(qiáng)聯(lián)系。在如今管網(wǎng)一體化建設(shè)背景下，多方主體需要積極溝通，合理設(shè)計(jì)和分析具體管網(wǎng)施工方案[5]。

3.2.2 實(shí)現(xiàn)管道施工標(biāo)準(zhǔn)化。可融入信息化手段（BIM技術(shù)）虛擬演示整個(gè)城市排水管網(wǎng)布局，有效規(guī)避管道碰撞，找到各級(jí)管網(wǎng)對(duì)接處，使對(duì)接方案更加明晰。尤為關(guān)鍵的是，BIM系統(tǒng)內(nèi)存在市政給排水施工標(biāo)準(zhǔn)和一些與海綿城市建設(shè)有關(guān)的資料和數(shù)據(jù)，最終可以為施工者提供比較全面的施工組織設(shè)計(jì)方案，確保各類施工有條不紊，實(shí)現(xiàn)大小管道的有序?qū)雍徒涌诘膰?yán)密處理，杜絕滲漏。

3.2.3 管理主體明晰化，減少施工阻力。城市需要有統(tǒng)一的排水管道建設(shè)行政管理部門，從區(qū)、街道到社區(qū)一一成立派出機(jī)構(gòu)，專門負(fù)責(zé)管理轄區(qū)內(nèi)管道建設(shè)事宜，進(jìn)行管道數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)和管網(wǎng)維護(hù)，并積極上報(bào)數(shù)據(jù)，以保證所有資料檔案統(tǒng)一于一個(gè)部門，便于城市排水系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)以及后續(xù)建設(shè)和維護(hù)。這樣的統(tǒng)一管理讓建設(shè)部門、施工單位都有據(jù)可依，避免各自為政帶來?xiàng)l塊狀、分散化的建設(shè)局面。

4 結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)代城市排水系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)及管網(wǎng)建設(shè)必須依靠信息化手段實(shí)現(xiàn)規(guī)建管合一，以城市總體規(guī)劃為藍(lán)本，以排水系統(tǒng)規(guī)劃為依據(jù)，根據(jù)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)籌規(guī)劃設(shè)計(jì)、施工，最終形成材質(zhì)、管徑、技術(shù)等方面都高度協(xié)同的管理文件，實(shí)現(xiàn)排水系統(tǒng)的精細(xì)化管理，有效降低城市內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)城市的可持續(xù)發(fā)展。

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