市政道路給排水優(yōu)化設(shè)計(jì)研究

李豪豪 廣州市科城建筑設(shè)計(jì)有限公司

1 前言

為了確保市政道路給排水充分發(fā)揮其功能，需要相關(guān)部門重視市政道路給排水設(shè)計(jì)及其規(guī)劃中存在問題的解決，并積極采取有效的措施做好相關(guān)問題的處理，這也是城市建設(shè)中需要重點(diǎn)關(guān)注的內(nèi)容。

2 市政道路給排水系統(tǒng)在城市運(yùn)行中起到的作用

在城市運(yùn)行期間，無論是生活還是企業(yè)生產(chǎn)都會產(chǎn)生污水及廢水，并且是無法避免的。與此同時(shí)，城市地面還會出現(xiàn)地下水情況，這些不同來源的水源都是直接影響城市正常運(yùn)行的主要因素。為了消除這些影響，市政部門需要加強(qiáng)城市道路給排水系統(tǒng)的建設(shè)，以此促進(jìn)城市道理的順暢運(yùn)行，從而展示城市最直觀的現(xiàn)象。

一般而言，在整個(gè)排水系統(tǒng)的建構(gòu)中，主要由廢水處理廠以及排水管道的系統(tǒng)和最終的廢水處理設(shè)施組成，其中，在整個(gè)排水系統(tǒng)中廢水管道系統(tǒng)是用于廢水運(yùn)輸。無論是生活廢水還是工業(yè)產(chǎn)生的廢水，經(jīng)過自然現(xiàn)象產(chǎn)生之后需要通過管道將其運(yùn)輸?shù)街付ǖ奈恢?。對于排水管中收集到的廢水進(jìn)行處理，這是廢水廠的工作職責(zé)，對收集來的廢水進(jìn)行凈化處理，從而促進(jìn)水資源的循環(huán)利用。

所以，對城市給排水系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)不僅僅只是為了將城市運(yùn)行過程中產(chǎn)生的廢水排走，同時(shí)也是為了促進(jìn)城市的水資源循環(huán)利用，以此確保城市各個(gè)區(qū)域的水資源可以不斷地再生。

3 我國市政道路給排水的規(guī)劃現(xiàn)狀

我國的水資源十分短缺，水資源的人均占有量僅占到世界1/4的平均水平。通過相關(guān)報(bào)道得知，現(xiàn)階段全國的城市水源僅僅30%滿足衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，在全國范圍內(nèi)的七大水系超過50%的江段受到污染，而城市將普遍面臨著水資源的短缺和水環(huán)境的惡化等挑戰(zhàn)，這也是目前城市和國家發(fā)展中需要面臨的重大課題，因此對市政道路的給排水規(guī)劃與設(shè)計(jì)開展探討十分有必要。

在我國市政道路排水系統(tǒng)的規(guī)劃中，所采取分析的工具以及規(guī)劃的方法還較為落后，并沒有對因地制宜多樣性以及設(shè)計(jì)多目標(biāo)化給予關(guān)注，這也是導(dǎo)致城市普遍出現(xiàn)水質(zhì)污染情況發(fā)生的因素之一，使城市水環(huán)境受到嚴(yán)重破壞，城市內(nèi)部水資源出現(xiàn)供需的失衡狀態(tài)，此類問題也對城市的內(nèi)部居民生活和城市的現(xiàn)代化發(fā)展產(chǎn)生了不利影響。

4 對市政道路給排水系實(shí)施有效的優(yōu)化設(shè)計(jì)對策

4.1 給排水管道設(shè)計(jì)

（1）確定給排水量只有合理確定市政道路給排水量，才能科學(xué)地開展設(shè)計(jì)工作。給排水量涉及多個(gè)不同方面，必須科學(xué)統(tǒng)計(jì)公共與消防等不同用途的用水量。排水量與雨水、廢水流量具有非常緊密的關(guān)系。對于某工程來說，需要充分考慮雨水的流量。只有準(zhǔn)確地預(yù)判降雨量，計(jì)算道路排水量，做好各項(xiàng)排水措施，才能保證給排水系統(tǒng)發(fā)揮作用。

（2）選擇給排水管道給排水管材的種類繁多，性能各異。因此，在設(shè)計(jì)時(shí)，必須考慮到排水系統(tǒng)的實(shí)際需求，保證所選擇的管材與工程需求相符。對于某些工程來說，為了保證排水管道能抵抗較大壓力，必須以金屬管材作為主要管材。

4.2 優(yōu)化路面的排水設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)路面表面排水的過程中，主要設(shè)計(jì)目的是為了加快降落在路面表面上的水快速地排出去，從而防止里面產(chǎn)生的積水現(xiàn)象引發(fā)一些行車的安全隱患。根據(jù)觀察實(shí)際路面的設(shè)計(jì)情況可發(fā)現(xiàn)，很多設(shè)計(jì)師往往不太重視路面表面的給排水系統(tǒng)，當(dāng)?shù)缆穬?nèi)部安排了合理的排水設(shè)計(jì)，就會認(rèn)為道路的表面就不再需要給排水系統(tǒng)，這完全是錯(cuò)誤的想法。對于道路表面以及道路內(nèi)部的排水設(shè)計(jì)來說，這兩者相輔相成，一旦道路上出現(xiàn)過多表面排水的情況，同時(shí)沒有實(shí)施相應(yīng)的措施，道路的內(nèi)部給排水系統(tǒng)就會形同虛設(shè)。因此，加強(qiáng)重視市政道路表面以及內(nèi)部的排水設(shè)計(jì)，并提出一定的建議與想法，這樣才能有效緩解并優(yōu)化市政道路的給排水設(shè)計(jì)。

4.3 路基的給排水設(shè)計(jì)

路基是道路的重要基礎(chǔ)，承受著路面通行車輛的壓力。因此，路基必須具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性，以滿足強(qiáng)度方面的實(shí)際要求。路基是路面的下部結(jié)構(gòu)，雨水的滲透會直接影響路基的穩(wěn)定性。為了順利實(shí)現(xiàn)路基排水目標(biāo)，應(yīng)做到以下幾方面。

第一，要根據(jù)道路排水的需求，在路基的不同位置安裝好排水管道。同時(shí)，合理地布置這些管材，將排水管材的價(jià)值發(fā)揮到最大。

第二，要與經(jīng)驗(yàn)豐富的設(shè)計(jì)人員加強(qiáng)溝通和交流，認(rèn)識到排水系統(tǒng)在道路養(yǎng)護(hù)中的重要性。同時(shí)，要與其他工程施工環(huán)節(jié)相互配合，合理協(xié)調(diào)好施工。

第三，要全面了解工程所在地區(qū)的降雨情況，并以此為依據(jù)，科學(xué)制定給排水設(shè)計(jì)方案，確保能及時(shí)排出道路上面的積水，避免影響人員和車輛的通行。

第四，設(shè)計(jì)人員必須在設(shè)計(jì)圖紙上，對給排水系統(tǒng)分布情況精準(zhǔn)標(biāo)注，以便于施工的順利進(jìn)行。

4.4 優(yōu)化綠化帶的排水設(shè)計(jì)

在現(xiàn)代城市建設(shè)的過程中加強(qiáng)城市的綠化設(shè)施是非常重要的，城市道路的兩側(cè)都應(yīng)該鋪設(shè)面積大小差不多的綠化帶，由此促進(jìn)城市的美好景觀，同時(shí)還能讓行人在視覺上感受城市的美麗。但是綠化帶的鋪設(shè)會導(dǎo)致地面產(chǎn)生積水的現(xiàn)象，長時(shí)間的積水會影響城市道路的路基以及路面，從而降低城市道路使用的年限，這對城市給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)帶來了一定的挑戰(zhàn)。根據(jù)實(shí)際情況了解，需要對綠化帶展開相應(yīng)的排水設(shè)計(jì)。

首先，設(shè)計(jì)人員需要對綠化帶泥土層的兩層砌上混凝土封閉墻，從而有效避免綠化帶的積水流到路基。其次，在綠化帶的區(qū)域中每間隔35m 左右的距離設(shè)置一個(gè)集水井，在集水井中設(shè)置一些導(dǎo)出管，主要是為了將一些積水導(dǎo)出到排水管中，通過這種方法可以有效緩解并解決城市綠化帶排水的問題。但是這種處理方式需要較高的成本才能運(yùn)行，在實(shí)際的施工過程中，很多施工單位將碎石代替混凝土，同時(shí)在碎石中添加一些透水性較差的黏土，這樣做的目的是為了避免綠化帶中的積水滲透到路基中。

據(jù)觀察，這種方式對于排水的效果非常高，同時(shí)還能節(jié)省市政給排水系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的成本，以此優(yōu)化城市道路綠化帶的排水效果，并延長道路的使用壽命。

4.5 做好對排水系統(tǒng)流量的合理設(shè)計(jì)

在城市市政道路的排水系統(tǒng)規(guī)劃和設(shè)計(jì)中，主要涉及兩方面內(nèi)容，分別包括工業(yè)污水與生活污水流量計(jì)算、降雨降雪流量的計(jì)算。在污水排量（Q污）的計(jì)算中，可依據(jù)Q污=Q民用+Q工業(yè)進(jìn)行計(jì)算，其中Q民用是城市內(nèi)居民所產(chǎn)生生活污水的總量。同時(shí)Q民用=N·n·KZ/（24×3600），其中N是實(shí)際居民的總?cè)丝冢琻是污水的定額，單位為L/（人·d），KZ是變化調(diào)整的系數(shù)，能夠從相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范的表格內(nèi)選取。Q工業(yè)是工業(yè)企業(yè)的污水總排放，涵蓋企業(yè)的后勤污水排放，其可以依據(jù)工廠的生產(chǎn)定額以及員工人數(shù)進(jìn)行計(jì)算，而企業(yè)的后勤污水則可依據(jù)生活污水的定額進(jìn)行計(jì)算。在降水流量（Q降水）的計(jì)算中，可依據(jù)Q降水=F·q·Ψ進(jìn)行計(jì)算，其中Ψ是徑流的系數(shù)，可根據(jù)相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范的表格內(nèi)選取，F(xiàn)是匯水的面積，主要依據(jù)坡度等相關(guān)影響，對道路溝渠的集水面積實(shí)施估算，在道路呈現(xiàn)平坦?fàn)顟B(tài)時(shí)，對分支管道分布的面積實(shí)施估算，而q是暴雨的強(qiáng)度，依據(jù)相應(yīng)公式計(jì)算。

4.6 BIM技術(shù)在給排水設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

（1）參數(shù)調(diào)整。BIM建模是建立在大量數(shù)據(jù)參數(shù)的基礎(chǔ)上的，設(shè)計(jì)師通過BIM技術(shù)能夠模擬工程三維模型，對工程量進(jìn)行明確，進(jìn)行水力計(jì)算。

另外，借助BIM技術(shù)設(shè)計(jì)師可以在部分參數(shù)調(diào)整后，使系統(tǒng)中的其他相關(guān)參數(shù)自動進(jìn)行調(diào)整，提高了工作效率，降低了參數(shù)調(diào)整工作量。比如平面位置參數(shù)調(diào)整之后，空間數(shù)量參數(shù)隨之變化，工程量明細(xì)表也可以進(jìn)行自動更新，降低了工作量，提高了整體的準(zhǔn)確性。比如在對市政給排水系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整時(shí)，與之相關(guān)的消防設(shè)施參數(shù)等數(shù)據(jù)信息也會自動改變，設(shè)計(jì)人員只需要進(jìn)行材料表調(diào)整操作就可以完整修改。同時(shí)，借助BIM 技術(shù)設(shè)計(jì)人員還可以直接在數(shù)據(jù)信息模型中對相關(guān)參數(shù)進(jìn)行獲取，如衛(wèi)生器具參數(shù)。

（2）管線綜合優(yōu)化市政道路給排水工程復(fù)雜性強(qiáng)，很多都是地下隱蔽性工程。而且地下電力、天然氣等系統(tǒng)和給排水系統(tǒng)之間錯(cuò)綜復(fù)雜，在設(shè)計(jì)時(shí)需要對上述因素進(jìn)行考慮，避免給排水系統(tǒng)和其他系統(tǒng)之間相互影響，為后期的建設(shè)項(xiàng)目施工和維護(hù)奠定基礎(chǔ)。BIM 技術(shù)在城市給排水系統(tǒng)配置設(shè)施設(shè)計(jì)中的應(yīng)用為給排水系統(tǒng)建設(shè)人員提供了便利。通過系統(tǒng)預(yù)置計(jì)算模式可以對施工設(shè)計(jì)模擬新方案的數(shù)據(jù)通過圖紙來展示。

同時(shí)，BIM技術(shù)還可以對地下管線三維位置情況和布置進(jìn)行展示，方便設(shè)計(jì)人員對地下管線的交叉情況進(jìn)行了解，防止不同系統(tǒng)之間相互影響，為設(shè)計(jì)人員管線設(shè)計(jì)優(yōu)化提供基礎(chǔ)。在BIM數(shù)據(jù)庫中，有很多建筑外觀建模方法的標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)人員及管理人員還可以從中獲取其他類型建筑項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、建材使用、施工等情況，為新建項(xiàng)目提供參考和指導(dǎo)。

（3）數(shù)字建模。BIM技術(shù)在給排水工程中的應(yīng)用主要包括以下幾步，第一對管道類型進(jìn)行確定，了解相關(guān)信息；第二建立三維數(shù)字模型，進(jìn)行模型數(shù)字化和系統(tǒng)碰撞檢測，并進(jìn)行管線優(yōu)化和調(diào)整；第三借助BIM技術(shù)對工程量進(jìn)行確定，明確所需要的材料及相關(guān)機(jī)械設(shè)備配置，提高數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的準(zhǔn)確性。在BIM技術(shù)下，給排水系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、暖通系統(tǒng)等都處于同一設(shè)計(jì)環(huán)境，通過平面視圖和三維立體視圖可以對項(xiàng)目的碰撞點(diǎn)進(jìn)行確定，及時(shí)發(fā)現(xiàn)、解決其中存在的碰撞問題。

5 結(jié)束語

綜上所述，在開展城市道路給排水優(yōu)化設(shè)計(jì)期間，加強(qiáng)城市自身的堅(jiān)實(shí)也是非常重要的環(huán)節(jié)之一，如果整體設(shè)計(jì)不達(dá)標(biāo)，城市在運(yùn)行期間就難將廢水排出，從而直接影響了城市居民的生活飲水以及周邊環(huán)境的情況。由此可見，市政部門應(yīng)該加強(qiáng)市政道路給排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，將設(shè)計(jì)和城市的整體規(guī)劃結(jié)合到一起，從而獲得最優(yōu)質(zhì)的設(shè)計(jì)方案，這樣才能有效發(fā)揮市政道路給排水系統(tǒng)的功能以及促進(jìn)城市的可持續(xù)向發(fā)展。