室外給水排水工程的設(shè)計與應(yīng)用淺析

岳麗娟

(山西省陽泉市規(guī)劃設(shè)計院，山西 陽泉 045000)

無論是在何種城市地區(qū)，室外給水排水工程設(shè)計都與人們的日常生活息息相關(guān)。然而，由于居住小區(qū)的位置、用途等各種原因，室外給水排水工程設(shè)計也有其獨特性，其需要符合專業(yè)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，才能保證給水排水工程的質(zhì)量。同時，居住小區(qū)的給水排水系統(tǒng)作為市政建設(shè)的重要組成部分，也直接影響著人們的居住環(huán)境。所以工程設(shè)計中，應(yīng)結(jié)合小區(qū)居民對水量、水質(zhì)等要求，基于外部給水情況針對性給水。

1 工程概況

某住宅小區(qū)地處城市北部，總用地面積接近20.45Ha，總戶數(shù)3100戶，設(shè)計總?cè)丝诮咏?1000人。住宅樓層在10～15層，采用的是一梯兩戶建造形式，而且還有幼兒園、商業(yè)區(qū)等公共建筑[1]。該住宅區(qū)是一個新建的社區(qū)，原本是一片農(nóng)田，只有少數(shù)的住宅樓，并且沒有完善的室外供水和排水系統(tǒng)。在小區(qū)的南部和東部，分別連接了一根DN400的市政供水管道和一根DN750的供水干線。在小區(qū)的南部和東部還安裝了d1200管道，它們分別朝西和朝東。經(jīng)過實地考察，發(fā)現(xiàn)小區(qū)的南部和東部還安裝了市政污水管網(wǎng)，管徑為DN650，其流向為自東向西。

2 道路給水排水設(shè)計的難點和問題

2.1 不同方向管線相交的處理方法

道路管線設(shè)計中，通常會制定剖面圖來確定不同管線的埋深以及位置，還會避讓喬木等障礙物，但對于道路交叉位置的處理方法尚未明確。對于雨污水管道，其本質(zhì)上是獨立，但當(dāng)它們處于交叉位置時，就需要考慮如何有效連接，還要利用檢查井來解決高度差異。一般來說，雨水和污水管道的協(xié)調(diào)性比較好，這是因為它們都是由同一位專業(yè)的設(shè)計人員完成，所以不存在太大的問題。當(dāng)其他管道與十字路口的雨水、污水等設(shè)施相遇時，由于海拔差異，必然會有其他設(shè)施被迫繞行。同時部分設(shè)計人員在規(guī)劃設(shè)計環(huán)節(jié)也綜合考慮了這一沖突問題，也制定了相應(yīng)圖紙，但在工程現(xiàn)場往往依據(jù)工作經(jīng)驗來處理，這使設(shè)計工作無法發(fā)揮其應(yīng)有的價值。因為大多數(shù)情況下都是其他專業(yè)的管線避讓雨污水管線，所以雨污水設(shè)計環(huán)節(jié)，科學(xué)處理雨水、污水的交叉沖突便可。

2.2 雨水排放不暢的微觀處理方法

近年來，由于城市地勢低洼，暴雨強度大時，市政排水管道的排水壓力會急劇增加，從而導(dǎo)致城市積水，嚴(yán)重?fù)p害了城市建筑物。此外，由于排水管線的設(shè)計不當(dāng)，也使得這種情況更加嚴(yán)重。在暴雨季節(jié)，為了確保排水的順暢和及時，市政管理部門會采取措施，比如打開雨水管道上的檢查井蓋，以加快排水的進程，雖然這一做法有一定效果，但也會帶來一定的安全風(fēng)險，并且需要投入大量的人力、物力。鑒于地面積水的情況相對嚴(yán)重，當(dāng)檢查下游的雨水管道時發(fā)現(xiàn)管道并未完全排空，而且雨水篦子也經(jīng)常被纖維狀物質(zhì)堵塞。所以，為了有效處理這一問題，設(shè)計人員應(yīng)根據(jù)管道和雨水篦子的排水性能，合理安裝雨水篦子，同時考慮到堵塞系數(shù)，也要對其總排水量以及整個雨水管道的排水量進行審核。

2.3 雨水排放不暢的宏觀處理方法

根據(jù)《室外排水設(shè)計規(guī)范》，為了有效應(yīng)對城市內(nèi)澇，建議采取20～100年的設(shè)計重現(xiàn)期，并且采取有效措施，確保降雨時地表積水能夠被有效控制，從而達(dá)到減少洪水災(zāi)害的目的。而要想實現(xiàn)抵御目標(biāo)，結(jié)合地面積水設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)滿足如下要求。其一，居民住宅與工商業(yè)建筑的底層不進水；其二，道路車道的積水深度在14cm以內(nèi)。至于城市雨水管渠設(shè)計重現(xiàn)期，標(biāo)準(zhǔn)在1～10年間。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，在條件允許的情況下，設(shè)計人員應(yīng)盡可能提高雨水系統(tǒng)的性能，如可靠性、安全性。一般來說，城市內(nèi)澇標(biāo)準(zhǔn)是20～100年，而雨水管渠的設(shè)計使用期則為10年。這種差異的根源在于，城市洪水的預(yù)防不僅僅局限于雨水管渠，而且需要采取多種措施，包括工程性和非工程性的方法。采取全面的措施，加強對排水系統(tǒng)的監(jiān)督和改造，并建立暢通的澇水行洪渠道，將能夠有效地預(yù)防和減輕城市澇災(zāi)的發(fā)生[2]。為了避免城市洪水問題，需要采取工程性措施，例如調(diào)蓄設(shè)施、雨水滲透設(shè)施、改造市政排水管網(wǎng)、整治城市河流。此外，還需要建立內(nèi)澇防治設(shè)施的運行監(jiān)控體系，并制定相關(guān)的法律法規(guī)。由于這一工程十分繁瑣、復(fù)雜，要想充分發(fā)揮系統(tǒng)功能，還需設(shè)計人員及各部門的協(xié)調(diào)配合。

3 給水排水工程的綜合設(shè)計

3.1 給水管選用

如今，社會經(jīng)濟與科技在飛速發(fā)展，塑料管材也廣泛應(yīng)用到室外給水管建設(shè)中。相較于金屬類管材，塑料管材的水質(zhì)更好、質(zhì)量更輕且耐腐蝕性高，而且造成的損失相對較小。特別是HDPE管材，其強度較高，能夠滿足各種地下管道鋪設(shè)的需求，所以在工程設(shè)計階段，最初選擇了這種管材，但是它也有一些缺點，例如價格昂貴，廠家只接受訂購生產(chǎn)。為了安裝室外HDPE管材，施工單位還需使用全自動電熔焊機和熱熔焊機，這些設(shè)備需要施工單位購買或租賃，并由經(jīng)驗豐富的技術(shù)人員進行管理。對于普通施工單位來說，其在經(jīng)濟性、技術(shù)性等方面提出了極大的挑戰(zhàn)。所以在技術(shù)條件與經(jīng)濟條件允許的情況下，應(yīng)盡可能使用HDPE管材建設(shè)室外給水管。

3.2 室外給排水系統(tǒng)的設(shè)計

3.2.1 生活和消防系統(tǒng)的設(shè)計

無論是小區(qū)建筑的室內(nèi)還是室外，所有的用水都是由市政水管來提供。由于小區(qū)位于郊區(qū)，距離城市中心較遠(yuǎn)，且供水管道的水壓不能滿足每個樓層的日常用水需求，因此，為了確保居民的居住安全和舒適，必須采取有效措施[3]。鑒于當(dāng)前的環(huán)境狀況，為了確保小區(qū)設(shè)施的全面性，建議在小區(qū)的核心位置建立一個集中式的變頻水泵房，并且配置一個蓄水池，以便滿足居民的日常飲用和用水需求。另外，設(shè)計人員也應(yīng)該根據(jù)當(dāng)?shù)氐奶厥馇闆r，合理安排生活和消防用水的系統(tǒng)，并將室外的消防栓安裝在給排水管的網(wǎng)絡(luò)處。

3.2.2 生活污水的相關(guān)處理

因該小區(qū)與城市有一段距離，受到地理位置的限制，小區(qū)生活污水的處理不在城市污水處理范圍，雖然小區(qū)內(nèi)部可以設(shè)計化糞池來預(yù)處理污水，但結(jié)合諸多實例，其使用效果并非最佳。而且長時間使用化糞池，而池中的淤泥沒有依照設(shè)定周期科學(xué)清理，這在很大程度上導(dǎo)致池內(nèi)的有效容積縮減，還易導(dǎo)致管道堵塞，長此以往，化糞池的污水處理能力、效果不斷降低，很難達(dá)到預(yù)期處理效果。此外，化糞池占地面積較大，需要人員定期管理、維護，這也會加大工作人員的工作量，還會耗費大量的時間。

生活污水和城市污水存在一定的區(qū)別，即不包括工業(yè)廢水，所以生活污水的污染濃度相對較低，而水質(zhì)變化程度偏大。根據(jù)國家有關(guān)排放和水質(zhì)的法律法規(guī)，建議在該小區(qū)附近建立一個小型的污水處理廠。采用無淤泥的技術(shù)，不僅可以提高污水處理的效率，還能更加嚴(yán)格地執(zhí)行管道施工流程。此外，這個系統(tǒng)還可以隨時隨地收集污水，并且能夠有效地保養(yǎng)和維護污水管道。為了進一步處理來自管道的污水，首先應(yīng)進行格柵過濾，將大顆粒的雜質(zhì)篩選出來，然后再將它們送入調(diào)節(jié)池，從而有效地控制和改善水質(zhì)。當(dāng)污水流入主體設(shè)備時，應(yīng)讓其停留120min，然后通過接觸氧化和沉淀等技術(shù)處理，并對其進行過濾和消毒。通過這些處理，可以使用消毒過的水來澆灌綠地，從而最大限度地提高水的利用效率。并且這一污水處理方法極少產(chǎn)生污泥，經(jīng)過濃縮處理，可定期填埋并用于農(nóng)肥。

3.2.3 雨水和排水系統(tǒng)設(shè)計

為了改善住宅區(qū)的排水狀況，建議采用分流的技術(shù)。一方面，在浴缸的端部安裝三根DE109管道，并將其隱藏在管道井內(nèi)。另一方面，在廚房安裝一根DE109排水立管，這樣就可以將水流引導(dǎo)到廚房的頂部，并避免地漏的出現(xiàn)。陽臺上的洗衣機和排水設(shè)備均采用DE70型號的立式排水管道，且與室外的污水處理設(shè)施建立了連接，以確保其正常運行[4]。根據(jù)建筑的整體設(shè)計，室外排水系統(tǒng)的布置應(yīng)嚴(yán)格根據(jù)道路的狀況、地勢的變化、污水和雨水的流動方向等進行科學(xué)設(shè)計，以確保系統(tǒng)安全、可靠的運作，同時要盡量減少管線的長度，使之具備較高的自流性。同時，為了更好地控制每一獨立系統(tǒng)或泵站的管道，應(yīng)該在其出口處安裝一個計量設(shè)備。為了解決屋頂雨水問題，單位還可采用天溝排水系統(tǒng)。雨水會被收集到86型雨水斗，然后通過DE109屋頂雨水管道流向一層建筑周圍的明溝。南陽臺的雨水會被收集到DE70陽臺雨水管道，而空調(diào)冷凝水則會被針對性收集并流向明溝。為了保證屋頂沒有積水，單位應(yīng)該在適當(dāng)?shù)奈恢冒惭b一定數(shù)量的小雨水口。

4 雨污分流管道的相關(guān)處理

4.1 科學(xué)布置給排水管道

在規(guī)劃外部排水系統(tǒng)時，不僅要考慮污水、雨水和給水管線的布局，還應(yīng)該將它們與城市的直埋電信、燃?xì)?、熱力、電力等管線和管道進行綜合考慮。在平面布局中，應(yīng)盡可能避免管線搶位現(xiàn)象的出現(xiàn)[5]。依據(jù)相關(guān)規(guī)范，精確確定各種管線的水平位置，以便為未來的管線改造或擴建提供充足的空間。在垂直范圍內(nèi)，單位還應(yīng)按照一定的順序來安裝所有的管道，同時還需要注意小區(qū)的排水系統(tǒng)和市政排水系統(tǒng)之間的連通性，盡可能提高檢修工作的合理性與可行性。因為小區(qū)的地形較為平坦，在安裝雨水和污水管道時，需要特別注意坡度的控制，以免出現(xiàn)偏差。并且為了保證污水和雨水能夠順利排放到城市主干道上，建議水力條件較好的住宅區(qū)應(yīng)盡可能增加排水管道的坡度，以確保排水暢通。

4.2 雨污分流的處理方法

為了提高小區(qū)的排水效率，應(yīng)進一步強化小區(qū)排水網(wǎng)道，最初設(shè)計過程中應(yīng)注重夏季雨量增加為排水系統(tǒng)造成的負(fù)擔(dān)。當(dāng)雨量突然增大時，小區(qū)內(nèi)的雨水容易滯留并出現(xiàn)內(nèi)澇，甚至發(fā)生雨水倒灌的情況，這將嚴(yán)重影響小區(qū)居民的生活。因此，在實際設(shè)計過程中，單位應(yīng)當(dāng)采取雨污分流制度，以確保污水得到有效處理，并減輕城市污水處理廠的負(fù)擔(dān)。在排水高峰期，為了保護城市水體，確保良好的環(huán)境，施工時還應(yīng)在污水、雨水的井蓋上進行相應(yīng)標(biāo)注，以防止雨污管道混接，從而給排水構(gòu)筑物帶來安全隱患。最后在道路上安裝的井蓋還應(yīng)采用優(yōu)質(zhì)的鑄鐵材料，以免鋼筋混凝土井蓋影響城市環(huán)境。

5 給排水節(jié)能設(shè)計

5.1 科學(xué)設(shè)置用水量定額

在工程設(shè)計中，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格遵守《建筑給水排水設(shè)計規(guī)范》的生活用水量定額標(biāo)準(zhǔn)，但不能僅僅依賴于超出規(guī)范的數(shù)值。為了有效地構(gòu)建建筑給水系統(tǒng)，應(yīng)當(dāng)采取多種措施，一種常見的方法是通過市政管道來直接向居民提供清潔、安全的水源。同時，單位還需要對水資源進行豎向劃分，以便在不同的地方都能得到充足的水資源。而為了更有效地利用資源，單位應(yīng)當(dāng)采取措施，比如安裝并聯(lián)的給排水系統(tǒng)，盡量避免使用減壓閥。同時，可以通過降低壓力來實現(xiàn)節(jié)能降耗，降低用水點的出水壓力。此外，單位也應(yīng)當(dāng)選擇節(jié)約型的衛(wèi)生設(shè)備，比如設(shè)置有效的排污口、安裝紅外線感應(yīng)龍頭和便器，而不是沒有控制的花管或者長時間的排污口。

5.2 充分利用雨水

通過采用先進的技術(shù)手段，如設(shè)備、藥劑等，將雨水進行有效的處理，使其達(dá)到特定的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，從而實現(xiàn)雨水的有效利用。這些雨水不僅可以用于廁所沖洗、城市綠化、景觀用水，還能有效降低污水處理的成本，從而節(jié)約資源，保護環(huán)境。

5.3 科學(xué)利用太陽能

太陽能作為一種具有重要意義的綠色能源，具有極高的環(huán)境友好性和經(jīng)濟性，尤其在一些地區(qū)，由于其日照時間長和強烈的太陽輻射，使得太陽能的應(yīng)用更加廣泛。例如，某一城市的太陽能熱水工程的相關(guān)資料顯示，小區(qū)內(nèi)每個家庭每年能夠節(jié)約2100kW的用電。隨著太陽能技術(shù)的發(fā)展，越來越多的省份和城市開始考慮在低層民宅的設(shè)計中使用太陽能熱水系統(tǒng)。同時在設(shè)計的過程中還應(yīng)同步設(shè)計太陽能熱水系統(tǒng)需要的冷熱水管道和屋頂預(yù)埋件，并且還要嚴(yán)格遵守相關(guān)規(guī)定完成安裝、驗收等工作。

5.4 合理應(yīng)用新型給水設(shè)備

為了保證小區(qū)建筑的可持續(xù)發(fā)展，單位應(yīng)盡量選擇節(jié)能、環(huán)保的產(chǎn)品，并且推廣使用優(yōu)質(zhì)的管道、閥門等。同時，單位還應(yīng)淘汰過時的產(chǎn)品，積極采用更加環(huán)保的建筑材料。此外，單位還要嚴(yán)格執(zhí)行國家有關(guān)建筑節(jié)能的規(guī)定，包括推廣應(yīng)用最先進的技術(shù)、工藝、設(shè)備、材料和產(chǎn)品，還要對那些可能導(dǎo)致能源浪費的技術(shù)、設(shè)備、材料和產(chǎn)品進行限。為了提高工業(yè)建筑的效率，還應(yīng)采用節(jié)水、節(jié)能的技術(shù)和設(shè)備。實際工作中加大對設(shè)備和管道的保護力度，選擇具有優(yōu)良理化性能的保溫材料，再保證其絕熱層厚度，這可提高小區(qū)建設(shè)的環(huán)保性。

6 結(jié)語

小區(qū)室外給水排水工程設(shè)計的時間緊、任務(wù)重，設(shè)計人員應(yīng)充分收集相關(guān)資料，執(zhí)行現(xiàn)行規(guī)范，再綜合考慮工程的相關(guān)因素，合理把控排水水量與排水管使用等環(huán)節(jié)，不僅能提高設(shè)計工作的合理性、有效性，還能進一步滿足小區(qū)居民的生活和用水要求。同時，不斷優(yōu)化資源的使用，可以滿足可持續(xù)發(fā)展的現(xiàn)代化要求，再全面開展給排水節(jié)能設(shè)計工作，生態(tài)、環(huán)保等目標(biāo)也能順利達(dá)成。