新時(shí)期給排水設(shè)計(jì)在城市古城改造中的運(yùn)用研究

楊冬妮

（中國市政工程華北設(shè)計(jì)研究總院有限公司，天津 300381）

1 工程概述

昭馀古城東西長835 m，南北約698 m，本次設(shè)計(jì)范圍包含整個(gè)古城范圍。設(shè)計(jì)改建巷道長度約11.789 km，新建規(guī)劃巷道長約1.079 km，合計(jì)12.868 km。同期改造污水管網(wǎng)、給水管網(wǎng)、消防管網(wǎng)、電力管網(wǎng)、通信管網(wǎng)、熱力管網(wǎng)、照明路燈，環(huán)境衛(wèi)生以及重要景觀節(jié)點(diǎn)、街景綠化等市政設(shè)施配套工程。基礎(chǔ)設(shè)施及道路系統(tǒng)改造工程建成后昭馀古城可以完備供給自來水、排雨水、排污水、通消防、通電、通路、通信、通暖氣等設(shè)施，起到改善古城內(nèi)居民的生活條件，提升古城的旅游價(jià)值。其中，一級(jí)鋪裝巷道長1.496 km，二級(jí)鋪裝巷道長1.122 km，三級(jí)鋪裝巷道長10.25 km。

2 設(shè)計(jì)理念及原則

2.1 設(shè)計(jì)理念

在遵循國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與要求基礎(chǔ)上，對(duì)昭馀古城基礎(chǔ)設(shè)施及道路系統(tǒng)進(jìn)行改造，給排水系統(tǒng)為本次改造工程中十分重要的部分。在改造過程中，要做好古城保護(hù)，避免破壞古城，維持現(xiàn)有古城街道現(xiàn)狀[1]。要積極與規(guī)劃、消防等各個(gè)部門進(jìn)行溝通，并能在控制投資費(fèi)用情況下，設(shè)計(jì)出改造設(shè)計(jì)方案。古城的給排水設(shè)計(jì)要能實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)文化與現(xiàn)代審核的平衡與統(tǒng)一，在保護(hù)古城區(qū)傳統(tǒng)風(fēng)貌與歷史遺存的基礎(chǔ)上，滿足居民的基本生活需求。

堅(jiān)持宜居城市的理念，讓古城更加宜居，應(yīng)通過給排水系統(tǒng)的改造與優(yōu)化提升古城生活品質(zhì)；同時(shí)，要與旅游結(jié)合在一起，為古城旅游業(yè)的發(fā)展提供支持。在設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)保持古城的風(fēng)貌與文化符號(hào)，避免破壞原有風(fēng)貌，所有檢查井等都要設(shè)計(jì)為隱秘式，不延伸出地面。在城市古城改造中給排水設(shè)計(jì)要堅(jiān)持人本理念，能為人們提供更高的服務(wù)和生活品質(zhì)，讓人們享受到良好的古城內(nèi)涵與品質(zhì)。

2.2 設(shè)計(jì)原則

2.2.1 符合地質(zhì)條件

古城給排水系統(tǒng)管網(wǎng)的改造與優(yōu)化設(shè)計(jì)中，要提前做好地質(zhì)調(diào)查，確保管網(wǎng)的更新與設(shè)計(jì)能符合地質(zhì)情況，并能采取針對(duì)性設(shè)計(jì)，保證給排水管網(wǎng)在建成之后能正常運(yùn)行。

2.2.2 符合城市改造原則

在給排水系統(tǒng)的改造與優(yōu)化設(shè)計(jì)過程中，要求能與城市改造實(shí)際情況相一致，應(yīng)對(duì)改造的經(jīng)濟(jì)成本進(jìn)行估算，并將管網(wǎng)改造的各項(xiàng)細(xì)節(jié)落到實(shí)處。同時(shí)要與古城的發(fā)展規(guī)劃相一致，以減少未來的改造與維修次數(shù)。

2.2.3 經(jīng)濟(jì)性與科學(xué)性原則

古城給排水系統(tǒng)的改造與設(shè)計(jì)優(yōu)化必須堅(jiān)持科學(xué)性原則，能確保不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，且能減小改造與施工難度，在材料選擇上要保證物美價(jià)廉；同時(shí)，也要注意給排水系統(tǒng)在施工過程中不會(huì)威脅周圍的建筑物安全。堅(jiān)持經(jīng)濟(jì)性與科學(xué)性原則，最大限度地發(fā)揮給排水系統(tǒng)的作用與價(jià)值。

3 給排水設(shè)計(jì)在城市古城改造中的運(yùn)用

3.1 給水工程設(shè)計(jì)

由于昭馀古城的給水管網(wǎng)改造難度較大，面對(duì)的問題較多，挑戰(zhàn)更加嚴(yán)峻，設(shè)計(jì)單位要對(duì)原有管網(wǎng)路線及相關(guān)資料進(jìn)行了解，并能在保護(hù)古城安全、保護(hù)老管道的基礎(chǔ)上，提出科學(xué)的、可行的改造設(shè)計(jì)方案[2]。給水工程主要將古城內(nèi)現(xiàn)有的給水管網(wǎng)進(jìn)行翻新改造，結(jié)合給水管網(wǎng)適當(dāng)擴(kuò)大管徑。增設(shè)地下式消火栓，設(shè)置消防栓時(shí)將間距控制在50~100 m，確保室外消防栓能覆蓋整個(gè)古城。

古城固有的管線存在垂直交叉節(jié)點(diǎn)多、線路多等問題，還會(huì)受到實(shí)際施工現(xiàn)場直線緩坡的影響，所以，無法實(shí)施中長距離的管道。在原有管線勘查基礎(chǔ)上，能使用的管道繼續(xù)保留，不能使用的需更換為新管道。同時(shí)，要注意新舊管線的交叉穿越問題，如果設(shè)計(jì)不合理，會(huì)對(duì)老管線造成損害[3]。在縱面設(shè)計(jì)過程中，要求能對(duì)管道的敷設(shè)土深度、管道穿越、管網(wǎng)安全保護(hù)等進(jìn)行綜合考慮，確?？v向管道設(shè)計(jì)的合理性。主要區(qū)域給水管網(wǎng)呈環(huán)狀布置，其他為枝狀布置。改造后的給水管網(wǎng)主要用于古城內(nèi)的生活、道路澆灑、綠化灌溉和消防水池補(bǔ)水等。

綜合各種給水管材經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)對(duì)比分析，并結(jié)合古城本身對(duì)供水安全性要求較高的特點(diǎn)，以及當(dāng)?shù)毓┧炯坝盟畣挝灰庖?，本工程給水管材建議選用優(yōu)質(zhì)HDPE給水管（PE100級(jí)、1.0 MPa）作為給水管道（管徑DN40~DN200 mm），總長約9 km。

3.2 排水工程設(shè)計(jì)

由于古城內(nèi)道路相對(duì)較窄，建筑物眾多，如果采用分流改造會(huì)對(duì)古城產(chǎn)生極大影響，且施工難度會(huì)增加；同時(shí)對(duì)建筑內(nèi)部雨污分流不徹底，完全實(shí)現(xiàn)雨污分流難度增大，所以，本次改造設(shè)計(jì)依然采取截流式合流制。排水工程主要將古城內(nèi)現(xiàn)有老舊排水管網(wǎng)進(jìn)行更換更新。根據(jù)古城保護(hù)規(guī)劃以及建設(shè)計(jì)劃，結(jié)合道路坡向，更換老舊排水管線，需將古城內(nèi)雨污水收集后，沿東西南北4個(gè)方向排入周圍相交道路的市政排水井。對(duì)于無法同時(shí)敷設(shè)雨水和污水的街道，首先應(yīng)做好污水管設(shè)置，雨水則采用地面漫流方式進(jìn)行排除，由下游雨水口收集。

1）在古城改造過程中，要重視對(duì)古建筑、老建筑的保護(hù)，由于古城的建筑歷史悠久，屋頂?shù)目節(jié)B能力相對(duì)較弱，且無法對(duì)屋頂進(jìn)行綠化改造，所以，在本項(xiàng)目中可采取海綿城市改造方案，通過加強(qiáng)徑流消納和加強(qiáng)減污兩種方式完成。當(dāng)古城內(nèi)有充足的綠地空間時(shí)，可以斷接改造原有雨水立管，屋頂雨水可以引到綠地空間，這樣不僅可以消納屋頂雨水，還能提升對(duì)雨水的回收利用。如果沒有綠地空間，則可以在雨水管下設(shè)置雨水罐等裝置，收集屋頂雨水。

2）雨水收集可以采用兩種方式，分別為線性排水與雨水管道。采用線性排水溝渠排水要注意雨水中夾帶的泥沙等，要求雨水管渠在滿流時(shí)，管道內(nèi)的最小設(shè)計(jì)流速與最大線性流速分別為0.75 m/s、10 m/s。雨水管道也是如此。

3）排水管道采用HDPE鋼帶增強(qiáng)波紋管（環(huán)剛度不小于10 kN/m2），HDPE鋼帶增強(qiáng)波紋管能有效降低成本，與其他材料相比能節(jié)省50%的材料耗費(fèi)。在塑料價(jià)格不斷增加背景下，HDPE鋼帶增強(qiáng)波紋管中聚乙烯的占比只有2/3，整體價(jià)格相對(duì)較低。管道接口做法參考青島市發(fā)布的OGGD-0401《埋地聚乙烯（HDPE）排水管道工程技術(shù)規(guī)定》（暫行）。

4）古城原有的化糞池經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)破損、堵塞等問題，給老城居民的生活及游客體驗(yàn)產(chǎn)生極大影響，化糞池設(shè)計(jì)應(yīng)采用玻璃鋼化糞池，具體選用與埋設(shè)見國家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)圖集14SS706《玻璃鋼化糞池選用與埋設(shè)》。

3.3 消防工程設(shè)計(jì)

1）古城消防用水量可按照30 L/s設(shè)計(jì)，采用環(huán)狀低壓消防給水系統(tǒng)，且確保古城建筑的防護(hù)間距符合要求。消防水鶴已經(jīng)在很多國家開始普及，我國很多城市也運(yùn)用了這種消防設(shè)施，所以，本次古城給排水系統(tǒng)改造中也設(shè)計(jì)了消防水鶴。消防水鶴是由引水倒流管道、消防水帶接口等地上部分，以及主控水閥、排放余水裝置等地下部分組成。消防水鶴在寒冷的冬季也不會(huì)凍住，可以采用保溫措施進(jìn)行良好的防凍保溫，即使在冬季也能正常使用。同時(shí)，消防水鶴在使用過程中能擺動(dòng)，可以伸縮，能滿足消防的個(gè)性化需求。

2）消防管道采用1.6 MPa的鋼絲網(wǎng)骨架塑料復(fù)合管，管徑DN200 mm，總長約5 km。鋼絲網(wǎng)骨架塑料（聚乙烯）復(fù)合管屬于新型材料，在純PE管上纏繞經(jīng)過包覆處理的高強(qiáng)度鋼絲，能有效增強(qiáng)管道的強(qiáng)度，確保管材公稱壓力符合實(shí)際使用需求。鋼絲網(wǎng)骨架塑料復(fù)合管從里到外依次為內(nèi)層塑料、專用熱熔膠、纏繞鋼絲網(wǎng)、專用熱熔膠、外層塑料。鋼絲網(wǎng)骨架塑料復(fù)合管重量較輕，便于運(yùn)輸與安裝，具有較強(qiáng)的耐壓性，能避免出現(xiàn)開裂問題。

3）消防栓系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中還要注意保護(hù)半徑與最大布置間距。在戶外低壓消火栓的保護(hù)半徑為150 m。室外低壓消火栓間距X=127 m。在消防栓布置過程中，要確保古城全區(qū)域都能得到消防栓保護(hù)，且在兩個(gè)消防栓的保護(hù)半徑之內(nèi)。

4 給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化策略

4.1 加強(qiáng)現(xiàn)場勘查

古城地下管線分布眾多，地上建筑物密集，在改造前設(shè)計(jì)人員要進(jìn)行實(shí)地勘查，了解古城給排水管線及地下其他管線的實(shí)際情況，掌握一手資料，為給排水設(shè)計(jì)方案的設(shè)計(jì)提供依據(jù)。如果不做現(xiàn)場勘查，不僅無法確保方案的針對(duì)性，還會(huì)在給排水施工過程中發(fā)生安全事故產(chǎn)生質(zhì)量問題。因此，必須做好現(xiàn)場勘查工作，確保給排水設(shè)計(jì)的整體質(zhì)量。在現(xiàn)場勘查過程中，必要時(shí)可以采用先進(jìn)的設(shè)備與技術(shù)，以提升勘查質(zhì)量與效率，為給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)與優(yōu)化提供依據(jù)。

4.2 采取數(shù)字化設(shè)計(jì)

為確保古城改造中給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的可靠性與合理性，應(yīng)在給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中使用先進(jìn)的技術(shù)。比如，采用BIM技術(shù)構(gòu)建管道模型，可以更加直觀地了解地下管線情況，為給排水設(shè)計(jì)提供精準(zhǔn)支持，同時(shí)也能及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱蔽工程，在提升設(shè)計(jì)質(zhì)量的同時(shí)，也能為給排水工程的安全施工提供支持。數(shù)字化設(shè)計(jì)是未來給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要方向，通過數(shù)字技術(shù)的有效應(yīng)用，可確保給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的精準(zhǔn)性與可靠性，使給排水系統(tǒng)滿足古城發(fā)展的實(shí)際需求。

4.3 選擇專業(yè)的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)

相比于新城給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)，古城改造中給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)難度更大，對(duì)設(shè)計(jì)人員的專業(yè)性要求更高，所以，在項(xiàng)目開始前要選擇專業(yè)的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)，確保設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)具備專業(yè)的理論知識(shí)與技能，豐富的古城改造經(jīng)驗(yàn)，并有能力勝任此項(xiàng)工作。設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)選擇過程中，要檢查其相關(guān)的證書，并對(duì)其歷史案例進(jìn)行檢查，通過綜合分析最終確定最優(yōu)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)，確保給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的整體質(zhì)量。

5 結(jié)語

給排水設(shè)計(jì)在城市古城改造中應(yīng)要與古城改造相結(jié)合，做好前期現(xiàn)場勘察，保證給排水設(shè)計(jì)的科學(xué)性與可行性，并在保證質(zhì)量與安全基礎(chǔ)上，有效控制成本費(fèi)用。同時(shí)，為保證給排水設(shè)計(jì)的有效性，要不斷優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，為給排水工程施工提供指導(dǎo)，確保給排水工程施工的有序進(jìn)行，推動(dòng)古城改造工作的順利開展。