市政給排水管網(wǎng)優(yōu)化配置研究

摘要：市政給排水管網(wǎng)優(yōu)化配置研究旨在提升城鎮(zhèn)居民生活品質與促進城市可持續(xù)發(fā)展。針對當前給排水管網(wǎng)設計存在的標準低、管理難等問題，本文分析了給排水管網(wǎng)的作用與特點，采用技術經(jīng)濟性原則，提出整體設計改進策略。通過優(yōu)化選材與施工方案，確保給排水系統(tǒng)高效穩(wěn)定運行，減少內澇風險，提高水資源利用率。研究結果表明，優(yōu)化配置策略有效解決了給排水管網(wǎng)運行中的問題，為城市基礎設施建設提供了科學指導。

關鍵詞：市政給排水；管網(wǎng)優(yōu)化配置；工程規(guī)劃

中圖分類號：TU991"""""""" 文獻標志碼：A""""""""""" 文章編號：

Study on the Optimal Allocation of Municipal Water Supply and Drainage Pipe Network

XU Chongzheng

（Rizhao City Investment Group Construction and Development Co.， Ltd.，Rizhao Shandong 276800，China）

Abstract：The study on the optimal allocation of municipal water supply and drainage pipe network aims to improve the living quality of urban residents and promote the sustainable urban development.In view of the problems of low standard and difficult management in the current design of water supply and drainage pipe network，this paper analyzes the functions and characteristics of water supply and drainage pipe network，adopts the principle of technology and economy，and puts forward the overall design improvement strategy.By optimizing the material selection and construction scheme，ensure the efficient and stable operation of the water supply and drainage system，reduce the risk of waterlogging and improve the utilization rate of water resources.The results show that the optimal allocation strategy effectively solves the problems in the operation of water supply and drainage network and provides scientific guidance for urban infrastructure construction.

Keywords： municipal water supply and drainage; optimal allocation of pipe network and project planning

城市化的發(fā)展對基礎設施建設提出更高的要求，市政給排水管網(wǎng)是城市中的重要基礎設施，包括給水與排水系統(tǒng)，供水系統(tǒng)是保障人民生活與發(fā)展經(jīng)濟的重要物質基礎，給水管網(wǎng)系統(tǒng)投資占供水系統(tǒng)的50%～80%，直接影響運行管理與供水系統(tǒng)可靠性[1]。市政給排水管網(wǎng)可以及時排出城市內積水，防止出現(xiàn)內澇，在維護城市穩(wěn)定運行中發(fā)揮重要的作用。隨著我國城市建設的發(fā)展，市政給排水工程中暴露出許多問題，給排水管網(wǎng)配置不當會影響居民的生活質量[2]。目前一些城市給排水管網(wǎng)呈現(xiàn)許多弊端，如設計方法不合理、管網(wǎng)設計標準低等，導致城市內澇嚴重，影響人居環(huán)境。市政給排水管網(wǎng)優(yōu)化配置需要從設計選材與施工等方面開展，根據(jù)用戶需求科學制定設計施工方案，保障給排水管網(wǎng)運行的穩(wěn)定性。

1 市政給排水管網(wǎng)配置設計問題分析

安全飲水是城市重要的基礎功能保障，是關系城市建設質量的重要民生工程。市政給排水管網(wǎng)結構復雜，由于缺乏合理規(guī)劃導致鋪設隨意，地下管線隱蔽性增加運行管理難度。隨著城市化深入推進，市政給排水管線規(guī)模不斷擴大，導致管網(wǎng)改擴建更加困難、運行管理難度加大、引發(fā)地面基礎設施損壞、管網(wǎng)運行中產(chǎn)生各種問題，造成較大經(jīng)濟損失。如何優(yōu)化給排水管網(wǎng)配置設計、保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行成為市政工程建設面臨的重要問題[3]?；诖?，本文分析市政給排水管網(wǎng)配置設計現(xiàn)狀，探索市政給排水管網(wǎng)配置優(yōu)化設計策略。

1.1 市政給排水管網(wǎng)運行中的問題

給排水管網(wǎng)是由不同材料的管道和附屬設施構成的輸水網(wǎng)絡，給排水系統(tǒng)模塊關系見圖1。近年來，我國大力發(fā)展智慧城市，在城市文明建設中積極利用大數(shù)據(jù)技術升級改造市政給排水管網(wǎng)，若想全面建設新建管網(wǎng)同時升級改造原有給排水管網(wǎng)，需調研管網(wǎng)中管道使用情況，并有效銜接新舊管網(wǎng)[4]。市政給排水管網(wǎng)施工中，應有序安裝主支管道傳感器等。由于市政給排水管網(wǎng)建設工作復雜，需要全面分析，確定相關影響因素，制定科學的建設方案。目前我國市政給排水管網(wǎng)運行存在管網(wǎng)布局不合理、給排水系統(tǒng)設計不完善、應急能力較差、給排水設施老化等突出問題。

①管網(wǎng)系統(tǒng)負責排放城市居民用水污水，雨季泄洪工作會增加給排水管網(wǎng)運行壓力。管線發(fā)生老化問題無法保障整體排水能力，市政工程給排水管網(wǎng)應急能力不足無法處理災害事故會引發(fā)城市內澇。②我國不斷擴大城市發(fā)展規(guī)模，提高市政工程給排水管網(wǎng)檢核效率，但一些老城區(qū)給排水設施無法保障整體排水效果，破壞整體排水管道結構引發(fā)道路塌陷等事故。長期使用的給排水管道發(fā)生老化，內部積累水垢污漬，降低了管道的排水能力。③隨著市政給排水管網(wǎng)密度的不斷加大，市政工程給排水管網(wǎng)建設中利用不同設計方案施工導致矛盾較多，未對給排水管網(wǎng)合理布局；未結合區(qū)域氣候條件等，進而影響城市的運行。④市政給排水管網(wǎng)管理不到位，存在管材質量不合格等問題；施工階段定位缺乏精確性，地下建筑物容易影響管網(wǎng)施工，進而引發(fā)質量問題。

1.2 市政給排水管網(wǎng)設計問題原因

目前我國城市給排水管網(wǎng)缺乏完善的系統(tǒng)，市政給排水管網(wǎng)設計存在配置材料、系統(tǒng)布置等方面的問題[5]。①現(xiàn)有管網(wǎng)系統(tǒng)基于舊管網(wǎng)系統(tǒng)更新改擴建，大多數(shù)城市使用主管網(wǎng)存在管材老化超期服役，管線附屬設施管理不善，上方壓力過大等問題，導致供水管網(wǎng)漏失。②城市化進程加快，給排水管網(wǎng)覆蓋密度不斷增加，新舊管網(wǎng)系統(tǒng)對接配合出現(xiàn)新的問題，在工程管線設計中缺乏長遠考慮，未結合現(xiàn)場實際進行綜合管線設計，主要基礎設施規(guī)劃設計與管理工作滯后，僅憑經(jīng)驗對管道容量、管徑等進行調整。多數(shù)工程技術人員采用圖集等模式設計，工作效率較低。給排水系統(tǒng)設計未考慮特殊功能優(yōu)化，導致系統(tǒng)布局規(guī)劃不科學，加大給排水系統(tǒng)使用維護成本，擴大事故影響范圍。③給排水系統(tǒng)面臨爆管污染與泄洪突發(fā)事件，部分水廠排澇期間水源水惡化，如水源附近被污染，由于管網(wǎng)子系統(tǒng)功能不發(fā)達只能大面積停水。若工程資料數(shù)據(jù)不全會增加爆管的風險，爆管后大多數(shù)管道系統(tǒng)僅根據(jù)排水量變化在系統(tǒng)中的反映，導致水資源浪費，影響正常生產(chǎn)生活。

2 市政給排水管網(wǎng)優(yōu)化配置

水資源是人類生產(chǎn)生活中的重要資源，我國淡水資源總量占全球的6%。城市水系統(tǒng)是城市穩(wěn)定發(fā)展的有力保障，是建設政治穩(wěn)定、經(jīng)濟繁榮、生活富?，F(xiàn)代化城市的基本條件[6]。隨著人口基數(shù)不斷增長，市政給排水管網(wǎng)改擴建項目日益增加。給排水管網(wǎng)系統(tǒng)是關系人民生活質量的重要生命線工程，科學完善的給排水管網(wǎng)配置設計對我國可持續(xù)發(fā)展具有深遠意義。市政給排水管網(wǎng)優(yōu)化配置需要做好系統(tǒng)科學規(guī)劃，根據(jù)實際情況采取合理的優(yōu)化技術，合理測算本地降水量，做好管網(wǎng)污染監(jiān)控。

2.1 市政給排水管網(wǎng)優(yōu)化設計

市政給排水工程與建筑結構等工程構成建筑物整體，在促進生產(chǎn)正常運行與保障生命財產(chǎn)安全方面發(fā)揮重要作用[7]。市政給排水涵蓋內容廣泛，是由多個子系統(tǒng)有效連接的系統(tǒng)。市政給排水管網(wǎng)設計中可以運用現(xiàn)有知識技術對可控項優(yōu)化設計，針對外部系統(tǒng)不確定性，需要了解可變因子在項目中的狀態(tài)，減小設計任務難度，避免外部條件改變帶來的返工。市政給排水管網(wǎng)優(yōu)化設計需要考慮多種因素，要把握工程整合意識，兼顧社會效益的指導思想。注意加大系統(tǒng)優(yōu)化配置力度，重視管網(wǎng)間協(xié)調工作，完善監(jiān)管流程，提升處理突發(fā)事件的能力。圖2給排水管網(wǎng)監(jiān)控流程圖。

①給排水管線布局優(yōu)化需要結合工程實際條件，做好給排水系統(tǒng)科學優(yōu)化，結合城市功能升級考慮給排水系統(tǒng)配合，采用先進的優(yōu)化技術輔助給排水設計。給排水管道布置要符合城市區(qū)域總體規(guī)劃要求，給排水管道建設時間較長的城市應分新舊管網(wǎng)區(qū)域編制規(guī)劃。管網(wǎng)要綜合考慮給排水區(qū)域，地形、水源條件，兼顧河流渠道及公鐵路等其他市政設施的影響，做到線路簡短、管網(wǎng)布置呈環(huán)狀[8]。②現(xiàn)有管網(wǎng)優(yōu)化改造與新建系統(tǒng)配套優(yōu)化需要選擇合格的建材，結合管道環(huán)境的改變進行綜合處理。配合舊城改造有計劃進行摸排，摒棄原有嚴重老化漏損的管道。采用耐壓性較好、抗腐蝕性強的管道，按照給水工程設計運行要求，保證管材性能可靠。③提高給排水系統(tǒng)應急處理能力需要合理測算本地最大降水量，完善雨污分流，提高監(jiān)測水平，及時處理爆管。用科學合理的技術手段進行流量監(jiān)控并及時預警，及時更新管網(wǎng)信息，加大專項投入，工程施工中取得最新管網(wǎng)信息，提前做好防護工作。根據(jù)最新氣象趨勢對未來歷史數(shù)據(jù)進行修正，可適當加大排水管道及泵站的標準系數(shù)。

2.2 市政給排水管網(wǎng)系統(tǒng)管理

給排水管網(wǎng)的優(yōu)化關系到合理的供水耗電，涉及提高供水可靠性、合理投資等。市政給排水管網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化要求做到總體布線，整體考慮，階段配合協(xié)同工作，改進工作方式，提高工作效率。給水系統(tǒng)功能是通過管道及輔助設備將市政水安全輸送到用水點，根據(jù)給水系統(tǒng)功能明確系統(tǒng)優(yōu)化目標。高層建筑分區(qū)供水包括水箱減壓、水泵并聯(lián)供水等，需進行大量設計計算、比較分析，以達到節(jié)能目的。市政給排水管網(wǎng)優(yōu)化管理需要加強現(xiàn)場施工管理，強化安全文明施工管理，協(xié)調市政管網(wǎng)現(xiàn)場管理，優(yōu)化完善管網(wǎng)分區(qū)方案。

①為保證城市水環(huán)境治理管網(wǎng)工程項目有效開展，需要加強對現(xiàn)場施工管理。市政管網(wǎng)施工是系統(tǒng)工程，需要綜合考慮管網(wǎng)走向布置與施工時間等，以保證高質量、高效率完成施工。②市政給排水管網(wǎng)分區(qū)方案完善需要全面考慮所處地區(qū)的特殊環(huán)境，實現(xiàn)管網(wǎng)分區(qū)科學性與合理性設計，做好疏通管道管網(wǎng)等方面設計工作。進行管網(wǎng)分區(qū)方案設計需要加強施工技術優(yōu)化，將分區(qū)方案與外部植被密切配合使用。③市政管網(wǎng)工程中要求文明施工，需要專業(yè)技術人員在一線指導施工，出現(xiàn)問題及時處理。施工人員需要注意文明施工，在非休息時間施工降低噪聲污染。提前設置施工標志牌避免交通擁堵。④工程施工中要確保全員具有安全意識，水處理中相關部門需要考慮經(jīng)濟成本下，引進先進的環(huán)保技術，定期邀請相關領域專家現(xiàn)場指導，查漏補缺，設置獎勵機制，加強對管理人員技術安全培訓工作。

3 市政給排水管網(wǎng)優(yōu)化配置工程實踐

濟南市市政工程開發(fā)區(qū)雨污分流小區(qū)項目北李社區(qū)工程依據(jù)建筑給排水設計規(guī)范等現(xiàn)有設計規(guī)范開展，小區(qū)南鄰大連路，內部排水體系為雨污分流，但存在雨污水混接等問題。雨水綜合徑流系數(shù)取0.5～0.6。污水管道通常采用高密度聚乙烯雙壁波紋管，管道接口采用承插連接。雨水口采用預制混凝土裝配式偏溝單箅雨水口，連接支管采用高密度聚乙烯雙壁波紋管管徑DN300 mm。若管道覆土厚度＜0.7 mm，則在車行道下的管道需加強處理。排水管道施工前校核設計管道排出口現(xiàn)狀溝渠。雨污水井蓋應具有防盜防滑等功能，下游管頂覆土厚度＜5 m，管道直徑＜600 mm時選用φ1 000 mm的井蓋.人行道綠化帶下選用輕型球墨鑄鐵井蓋。圖2排水管道和檢查井柔性連接圖。

管道與檢查井相接部位外表面頂部應做好中介土處理工作，用毛刷將管壁外表面清理干凈，在上面使用干燥粗砂固化12 min～20 min形成表面粗糙的中介層。管槽開挖完成驗收合格后采用人工回填，管頂500 mm以上部位可用機械從管道軸線兩側同時夯填，管底下部鞍形基床施工不得吊起管道。推薦放坡系數(shù)為土質良好時采用，瀝青混凝土路面壓實度應＞96%，工程瀝青混凝土路面抗滑標準中橫向系數(shù)SFC應＞50，構造深度＞0.54 mm。施工現(xiàn)場瀝青混合料應均勻一致為五花白，符合施工規(guī)范溫度要求。瀝青路面基層上應設置透層及粘層油，澆灑瀝青后灑布S14預拌石屑。水泥穩(wěn)定碎石上下基層壓實度＞98%，低劑量水泥穩(wěn)定碎石底基層壓實度＞97%，人行道相關技術參數(shù)嚴格按照行業(yè)標準，城鎮(zhèn)道路施工質量驗收按規(guī)范執(zhí)行。

4 結語

市政給排水系統(tǒng)是城市規(guī)劃設計的重要內容，給水系統(tǒng)任務是從水源中取水，并按照用戶對水質要求處理，將水輸送到配水管網(wǎng)。市政給排水管網(wǎng)的合理配置直接影響城市居民日常生活，對促進工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與保障人民健康具有深遠影響。當前，在我國水資源短缺的背景下，市政給排水管網(wǎng)配置設計需要建立網(wǎng)絡系統(tǒng)信息化管理平臺，實現(xiàn)對管網(wǎng)數(shù)據(jù)采集操作分析，為城市規(guī)劃設計等提供基礎數(shù)據(jù)支撐。市政給排水管網(wǎng)優(yōu)化配置是長期系統(tǒng)的工程，要強調系統(tǒng)穩(wěn)定合理、成本最優(yōu)化，綜合考慮管網(wǎng)改造升級配套與緊急情況處理，給排水工程系統(tǒng)需要優(yōu)化設計，合理確定參數(shù)，確保滿足城市建設發(fā)展需求，發(fā)揮有限資金的最大效益，從而達到降低投資、節(jié)約能源、保障安全運行的目標。

參 考 文 獻

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編輯：楊 洋

收稿日期：2023-11-23

作者簡介：許崇政（1966～），男，山東省日照市人，工程師，從事工程施工工作。