市政給排水設計中常見的問題與解決措施

趙政

（中鐵工程設計咨詢集團有限公司濟南設計院，濟南250022）

1 市政給排水設計中的常見問題

1.1 給排水工程系統整體設計不合理

市政給排水設計需結合城市的地形地貌、地質條件、城市建設與居住情況等復雜因素科學規(guī)劃與布局，但當前，部分市政給排水工程設計未能切實從水資源供需與利用角度予以合理設計，例如，市政排水系統中的污水包括工業(yè)廢水和生產生活污水，雨水主要為自然降水，但現狀是大量老舊排水系統采用雨污合流模式， 將雨水與污水共用排水管網匯集排放，雨水、污水分流分級不合理，這不僅增加了市政排水系統的排水壓力，導致城市排水不暢，出現淤積、降雨、強度較大時地面漫流等內澇問題，同時亦不利于雨水資源的循環(huán)利用[1]。此外，市政給排水設計中的節(jié)點泵站設計也存在不合理之處，例如，排水提升泵站是區(qū)域排水系統的重要構成部分， 能在重力自流無法實現的環(huán)境中，解決污水、雨水調蓄、轉輸、排泄等排水問題。 但是，不少城市由于在設計排水提升泵站時，未能充分、客觀地調研并適當結合規(guī)劃遠期需求綜合考慮排水提升泵站的設計排水量，對當地的降雨歷時、降雨重現期等水文數據的采集或分析歸納不夠準確，對泵站大小、管道坡度、水泵流量揚程等參數的設計不符合實際需求， 均會導致排水提升泵站設計不合理、實用性達不到預期[2]。

1.2 給排水工程系統與城市建設不匹配

市政給排水系統并非獨立的城市給水與排水管網， 而要與城市其他功能區(qū)的給排水管網有機銜接，為城市居民生活、工農業(yè)生產等提供給水與排水服務。 當前，城市建設與擴張的腳步雖有所放緩，但不少城市陸續(xù)推出城市更新計劃，對城區(qū)老舊小區(qū)及其配套設施進行改造與升級， 同步驅動市政給排水系統更新升級與合理完善， 以更好地適配城市更新后的居民生產生活給水與排水需求，但是，部分設計人員在進行市政給排水管網設計時， 對排水管道未來要承受的壓力與能力未能以前瞻性的視角準確估算， 導致后期實際給水量與排水量超出設計范疇[3]。 此外，市政給排水設計方案大多依附市政道路設計方案， 給排水管網敷設施工也大多與市政道路改造或修建同步實施， 如果市政給排水設計人員對城市市政道路建設的相關規(guī)劃與設計方案了解不清， 設計出的給排水管網方案極易與市政道路設計方案存在偏差，甚至沖突；更有不少排水管網設計方案，未能充分結合當地的氣候特征、歷史內澇情況以及防洪需求，尤其是在沿海地區(qū)，突發(fā)性的暴雨會給城市市政排水系統在短時間內造成極大的挑戰(zhàn)， 未充分考慮突發(fā)性的排水峰值徑流量，將會導致嚴重的城市內澇，危及當地民眾的生命安全。

1.3 給排水設計中的節(jié)水意識薄弱

當前， 我國各級城市的市政給排水設計多側重于供排水能力的保障，隨著城市化進程的不斷加快，城市各功能區(qū)，尤其是集中居住區(qū)與辦公生產區(qū)的用水需求量將日益增加，然而，給排水設計時，未能充分貫徹節(jié)約、環(huán)保、綠色、低碳等理念，城市水資源浪費現象愈發(fā)顯著，不容忽視。 例如，城市雨水系統設計時，未能充分融合海綿城市理念，未能對地表徑流雨水進行有效截留與循環(huán)利用，造成了水資源的浪費，以及衍生效應引起清潔水源受到污染、生態(tài)環(huán)境遭到破壞。 此外，還有不少設計人員在選用給排水管道管材時， 未能充分調研選用先進、優(yōu)質、綠色、低碳的環(huán)保材料，管道材料的性能無法達到預期給排水工況的需求，在高溫、低溫、一定荷載壓力下出現爆裂、彎折等問題，引起管道內介質泄漏，造成水資源的浪費，雨污水外溢更會對周邊生態(tài)環(huán)境造成污染。

2 市政給排水設計常見問題的解決措施

針對上述市政給排水設計中的常見問題， 有必要從統籌城市規(guī)劃建設可持續(xù)發(fā)展與綠色節(jié)能設計的視角， 對給排水設計常見問題加以研究與解決， 從而切實響應城市綠色低碳發(fā)展與科學發(fā)展的號召。

2.1 增強市政給排水設計的全局重視意識

市政給排水管網的合理設計離不開城市規(guī)劃單位、 供排水運營管理單位、給排水設計單位，以及建設單位等各參建單位群體對給排水設計方案的高度重視。 各相關部門以及給排水設計人員應注重對常見給排水管網問題的收集與歸納，例如，對城市歷年給排水管網爆裂情況進行調研，分析給排水管網爆裂的具體原因，包括管道材質問題、管網設計年限問題；對城市內澇區(qū)域進行實地踏勘與調研分析， 歸納城市內澇的地形地貌、水文條件、氣候條件影響因素，為給排水管網合理設計提供參考、奠定基礎。 同時，市政給排水的合理設計同樣依賴于設計人員對城市建設情況和市政工程建設情況的前瞻性、 全局性統籌把握。 設計人員還應對城區(qū)進行功能合理分區(qū)， 對不同功能分區(qū)科學估算其未來一定時期內的給水量與排水量，從而合理設計給排水管道路徑與管徑等參數，有效消除未來城市更新與市政設施改造時出現給水量供應不力、排水量超出設計的問題； 有效避免市政給排水管網及相關配套設施重復建設、資源浪費問題，在給排水主基調不動搖的基礎上，保障城市功能微調整、城市面貌微更新。

2.2 夯實市政給排水設計的綠色與環(huán)保理念

市政給排水工程的基礎性功能是為城市居民生產生活提供充足的清潔水源，以及穩(wěn)定可靠的排水渠道，其附加功能可能為城市防災減災、有效規(guī)避城市內澇、推動城市生態(tài)系統有機更新，以及生態(tài)環(huán)境有效保護提供助力。 在綠色生活的理念下，市政給排水工程的附加價值愈發(fā)凸顯，給排水設計需要融入更多的綠色、節(jié)能、環(huán)保理念，夯實綠色節(jié)水舉措才能真正適配未來城市規(guī)劃與建設的發(fā)展需求。

1）市政給排水設計要立足全局性的城市建設與發(fā)展規(guī)劃，在滿足城市基本給排水需求的基礎上，通過對給排水管網布局與走向的合理規(guī)劃與設計， 減少對城市現有建設成果的破壞，避免對城市建設的無端消耗，充分體現給排水工程設計與實施的經濟性。

2）市政給排水設計要科學利用管網最優(yōu)設計算法，對管網布局進行科學規(guī)劃，綜合考量管網的建設成本、自來水公司與污水運營管理單位的運維養(yǎng)護成本、 給排水管網的社會效益與生態(tài)效益，并為其生態(tài)效益賦予更大權重，保護城市的飲用水源以及生態(tài)紅線區(qū)， 提高市政排水管網設計的環(huán)保性與生態(tài)性。

3）市政給排水設計人員要充分引入新材料、新技術理念，管網、管材優(yōu)先采用綠色環(huán)保材料，例如，采用性能優(yōu)、壽命長、強度高的管材與管件，合理布設管網系統，避免管道因材質不佳、布設不合理而污染管網內水質，造成生活用水二次污染，危及城市飲水安全。

2.3 按照城市實際情況確定市政給排水設計方案

城市水資源在空間與時間方面存在明顯的分布不均衡現象，合理調度與利用城市水資源，需要針對城市的實際用水需求，合理制訂給排水設計方案。

1）需對城市片區(qū)內的用水需求進行準確預估計算，綜合考量當地的工業(yè)用水量、農業(yè)用水量、居民生活用水量以及其他未預見用水量，并比對當地實際的供水能力，從空間層面合理調度水資源， 并積極利用凈水措施對收集到的雨水進行處理回用，切實保障居民的飲用水安全。

2）要嚴禁隨意開挖地下水，避免地下水位下降帶來的海水倒灌或地面塌陷等問題。

3）結合城市結構、地下設施、區(qū)域的水資源含量以及城市污水處理能力，確定管道流量與管徑大小，要充分考慮給排水管道與其他地下管道，如供電、通信、燃氣等管線之間的交叉設計， 減少其他管線設施日常運轉與運維養(yǎng)護對給排水管道帶來的損耗。

4）在市政排水管網系統的設計過程中，需結合城市實際情況與自然地形地貌， 嚴格貫徹落實城市總體規(guī)劃要求，科學、嚴謹地確定排水管道的路徑與規(guī)格，充分利用自然地形條件，確保城市排水的順暢性。 在市政排水管網系統的設計過程中，為避免對機動車道有效空間的占用，盡量將管道布設于綠化帶、人行道和非機動車道范圍內，并保證排水末端出水口高于水域溝渠常水位，并充分考慮洪水位、內澇水位控制高程，結合水體水位頂托問題進行合理設計，才能科學、有效地提升管道排水能力。

5）在市政給水管網系統的設計過程中，本著供水經濟合理、保證供水安全和創(chuàng)造良好水力條件的原則，結合城區(qū)各類不同功能分區(qū)用水模式的特殊性，進行合理、可行以及人性化的給排水設計，合理布置給排水及消防的配套設施，盡可能減少對有效土地資源的占有，節(jié)約投資。

6）市政給水管道設計總體布局應整體形成環(huán)狀管網聯合供水，盡量采用兩路及以上供水水源，確保城市供水的安全可靠。

2.4 采用分流關鍵技術實現精細化分流

對于當前市政給排水系統中存在的雨污水合流混排、排水分流不當等問題，可采取以下措施：（1）在排水管網設計時，要充分融入智慧城市理念，充分利用現代化、信息化技術，例如，在管網系統中采用水質、水量在線監(jiān)測設備，動態(tài)監(jiān)測排水管網的徑流量以及排水特征， 為科學估算市政給排水管網的給排水壓力提供精準的數據參考。 （2）要充分引入新型精細分流裝置，通過分流裝置有效區(qū)分生產生活各類污水、初期棄流雨水，以及降水中后期地表徑流排水，充分融入海綿城市建設理念，合理建設低影響開發(fā)（LID）系統,通過降峰減流、涵養(yǎng)水源改善城市生存環(huán)境，減緩城市內澇的影響，建立“滲、蓄、滯、用、排”新型城市雨水排水系統，實現城市生存環(huán)境的提升。 （3）充分考慮精細分流裝置與老舊排水管網的鏈接問題、改造建設可行性問題，例如，將既有雨污合流管網充分利用為污水系統管網，重新規(guī)劃建設雨水管網，收集區(qū)域雨水進行雨污分流，從而有效改善雨污合流帶來的水資源污染浪費問題。

3 結語

科學、 高效的市政給排水管道是確保整個城市生產生活水資源供給與排放的重要渠道， 能夠在節(jié)約用水的基礎上提高用水質量,確保城市生產生活用水供應,符合低碳經濟時代的要求，因此，在進行設計時，要特別全面細致。 在設計前期，需要對城市管網建設地區(qū)進行深入調查分析，與城市規(guī)劃、供排水運維管養(yǎng)單位等各參建單位充分對接， 掌握城市最新相關數據，為提高市政給排水系統的設計質量打下基礎，確保市政給排水管道設計的科學合理性。 同時，還要依據給排水管網系統特點與自然地形地貌等工程特征統籌設計， 綜合考慮建設成本、后期運維管養(yǎng)難度等因素，采用新型精細分流裝置實現對雨水、生產生活污廢水的精細化分流；應用分流關鍵技術優(yōu)化調控，對雨污水進行分級、分類排放，優(yōu)化市政給排水管網設計，確定合理的雨污水處理及回用方案，更好地提高市政給排水管網運行效率。