隨著經(jīng)濟的發(fā)展，城市建設(shè)中給排水工程無處不在，城市的雨量和生活水對給排水系統(tǒng)的壓力較大，如果給排水中的管線設(shè)計不夠恰當，會造成洪澇災害，直接影響經(jīng)濟損失和民生安全[1]。因此應(yīng)重視給排水的設(shè)計，分析其工藝，充分發(fā)揮其作用，保證城市建設(shè)的健康發(fā)展。

 

一、給排水管線設(shè)計的重點

 

（一）防洪排澇的設(shè)計。在城市給排水中，防洪排澇是工程的重點。在針對防洪排澇進行設(shè)計時，應(yīng)注意內(nèi)洪和外洪兩方面，內(nèi)洪應(yīng)以排出儲蓄為主，外洪應(yīng)以預防控制為主，例如設(shè)置修建防洪堤壩和水庫等。在城市給排水系統(tǒng)規(guī)劃中，不能以“澇”設(shè)計概念，只應(yīng)考慮到排除雨水和滯留水的問題。所以，為了提高對防洪排澇的認識，可以形象的稱之為排內(nèi)洪和防外洪。

 

最基本的排洪設(shè)施有：在滯留洪水區(qū)域加設(shè)雨水泵或者地面抬高。山區(qū)地區(qū)因其洪水來的快退的也快，就可以采用地面抬高的措施。另外，還可以在嚴重的局部進行抽排措施。而城市的排水一般針對短時間的暴雨水量，控制暴雨時間段一般設(shè)置在5-120min，取樣標準根據(jù)年最大值考慮。所以，在對防洪排澇進行規(guī)劃時，要考慮排水和排洪重現(xiàn)期的銜接，全面考慮城市洪流區(qū)域面積和其重要性，確定其排洪的重現(xiàn)期。

 

（二）管道的連接和流速的設(shè)計。城市街道布置污水主要干管管道是在小區(qū)規(guī)劃確定前布置的，不能確定排水點具體位置，所以在設(shè)計時，每隔一定距離就會在干管上接出連接管，以便旁水支管能與干管銜接。確定連接管間的距離標準是根據(jù)實際使用的要求，要避免連接管和其他的管線起沖突。在進行排水管設(shè)計使用局部增大和調(diào)節(jié)跌水井的方法時，保證斷面水不減少和不造成排水影響的情況下可以使用倒吸虹缸。設(shè)計中，污水管道的流水最小要達到0.6m/s，如果水管的起點處達不到要求，污水管應(yīng)做0.003的坡度設(shè)計，管道的直徑最小達到300mm，如果管道的坡度達不到要求，可適當?shù)慕档鸵?，但必須進行防淤和清淤處理[2]。

 

（三）處理污水方法的設(shè)計。處理城市污水時，可采用集中和分散相結(jié)合。以往的污水處理都是采用的集中處理，這種處理方式成本低、效率高，能保證污水的處理質(zhì)量，但隨時間推移，這種處理方式的缺點不斷明顯，主要有：第一，泵站多，能源消耗大；第二，投資管網(wǎng)的金額大，越往下游的管徑越大，投資增加；第三，不能就近的利用水資源。針對這些問題，污水的處理已經(jīng)開始bot的方式進行，此種方式可以對污水就近分散處理，節(jié)約了管線的投入，降低了成本，是未來污水處理的發(fā)展方向。

 

二、給排水管線的設(shè)計工藝

 

（一）注重前期的準備工作。給排水的管線根據(jù)專業(yè)分為：生活/生產(chǎn)給水管、消防給水管、廢水管、污水管等，生活給水管還可以細分為高區(qū)和低區(qū)給水[3]。各種給水管的專業(yè)不同，設(shè)計和施工部門也就不同，要在有限的城市空間中減少各類的關(guān)系碰撞，必須對前期的管線規(guī)劃工作進行合理的布置和詳細的設(shè)計，使各類管線按各自的設(shè)計位置敷設(shè)，避免后期施工的混亂和返工現(xiàn)象。

 

另外，在前期準備工作中，應(yīng)大量收集相關(guān)區(qū)域的管網(wǎng)資料，準確詳細的資料對管道設(shè)計方案起著重要的作用，例如了解歷史管線的敷設(shè)位置、控制點的標高、管徑的大小、供水的壓力等，以此確定合適管道設(shè)計的埋設(shè)深度、供水方式和排水方向。

 

（二）優(yōu)化互聯(lián)管網(wǎng)。在進行給水網(wǎng)設(shè)計時，對已經(jīng)確定的管線下組合配比水力參數(shù)和管徑大小，合理分配整個管網(wǎng)的流量。用優(yōu)化算法優(yōu)化管道的設(shè)計管徑，根據(jù)實際的城市情況，分布、組合供水區(qū)域。為降低給排水系統(tǒng)的成本費用，用不同的壓力進行范圍性供水，目前的系統(tǒng)中主要采用非線性規(guī)劃、動態(tài)規(guī)劃和純屬規(guī)劃優(yōu)化算法。

 

在城市給水系統(tǒng)的規(guī)劃中，對水資源要進行優(yōu)化配置。首先，預測好需水量，綜合考慮市政用水、生活用水、工業(yè)用水、農(nóng)牧業(yè)用水和江河流域的生態(tài)流量等因素。預測工業(yè)用水使用多用用地指標和萬元工業(yè)產(chǎn)值法進行設(shè)計，但因產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，工業(yè)的設(shè)備不斷的更新，這兩種方法都會帶來偏差。區(qū)域供水主要是針對城鎮(zhèn)的居民用水質(zhì)量，對地下水進行開發(fā)控制，置換水源，改良水質(zhì)，以防重復建設(shè)，保證供水的集約化發(fā)展。

 

（三）設(shè)計管線工藝。設(shè)計管線的人員應(yīng)在設(shè)計圖上標注出管道基礎(chǔ)、預埋預留位置、標高和管徑[4]。豎向設(shè)計時，保證管線不會出現(xiàn)因受外部的荷載影響產(chǎn)生損害的現(xiàn)象，冬季施工時管道不會出現(xiàn)凍結(jié)崩裂的情況，管道覆蓋土層要根據(jù)管材的不同設(shè)計不同的承受壓力，以免壓壞管線導致?lián)p毀。設(shè)計中的定線一般采用1：500地形圖，實際操作中，影響較小的管道可以減低凈距離，例如，給水管和熱水管的規(guī)定水平距離是1.5m，但在采用良好質(zhì)量管材的情況下，可以適當增加其管道間的水平距離。住宅小區(qū)設(shè)計給水時，要適應(yīng)物業(yè)管理的需要，根據(jù)具體的實際施工水平進行合理的設(shè)計，深入了解設(shè)計使用的管線、接頭的性能作用，標記出注意事項。如在管線豎向設(shè)計出現(xiàn)矛盾時，不能彎曲管道，遵循支管避讓主管道、壓力管避讓重力管、管徑小的避讓管徑大的原則。

 

（四）地域差別的工藝。在進行管線設(shè)計時，不僅要符合國家和行業(yè)的規(guī)范標準外，還應(yīng)結(jié)合管線所在地的有關(guān)資料和習慣，綜合兩者，設(shè)計才能更合理優(yōu)化。例如北方和南方的給排水管線設(shè)計就因氣候不同存在很大差異，北方氣候冷溫度低，管道易被凍結(jié)。按國家設(shè)計規(guī)范，生活污水管道的埋設(shè)深度不高于冰凍線0.15m，覆蓋土深度大于0.3m。但在實際的設(shè)計中，結(jié)合北方當?shù)貙嶋H凍土深度2.1m的情況，將排水管標高定在覆蓋土的2m深度。

 

（五）地下管道安裝。因有些給排水管道安裝在地下，因此應(yīng)注重安裝前的設(shè)計工藝。因安裝地下管道時需要先挖掘適合管道的地道線路，設(shè)計時綜合考量線路的走向和經(jīng)過地，要留夠足余的挖掘空間，使管道能順利敷設(shè)。根據(jù)實際的地下開挖情況選擇人工或者機械的方式，挖掘時應(yīng)嚴格按照設(shè)計圖紙方案進行，同時應(yīng)保證挖掘技術(shù)符合要求，確保管線設(shè)計線路的底部夯實，防止敷設(shè)管道時產(chǎn)生塌陷損害經(jīng)濟和安全。管道敷設(shè)時，還應(yīng)注重設(shè)置防腐層，防止管道的過度損毀，最后還應(yīng)設(shè)計密封管道的兩端，避免雜物進入堵毀管道。

 

（六）沉降因素的考慮。城市排水管線的敷設(shè)中，有些地方會出現(xiàn)沉降的情況，為了保證管線的安全，不僅要按規(guī)定的設(shè)計方法、標準進行，還要考慮沉降因素的情況處置。例如，某城市地勢平緩，中間有條從北向南的大河，經(jīng)過現(xiàn)場的考察，施工地容易出現(xiàn)沉降情況，最大值可能達到250mm，當管線穿過隔堤，容易造成破口，所以必須大量減少管線穿過隔堤的數(shù)量。為了減少沉降差異，可以在管道的隔堤上下游設(shè)置伸縮量為300mm的柔性接口；為了防止沉降情況出現(xiàn)的倒流，可以在第一個檢查井設(shè)置300mm的跌水，過渡段設(shè)置短管銜接；為了清淤可以設(shè)置沉泥井。管材和接口盡量選擇柔性管材材料，給水管道和消防管道使用HDPE復合管，排水管使用UPVC管。

 

結(jié)束語

 

給排水管線設(shè)計是給排水工程中的重要環(huán)節(jié)，如果給排水系統(tǒng)的設(shè)計缺乏科學性，在管網(wǎng)的敷設(shè)中就會失去合理性。在設(shè)計給排水管線時，應(yīng)考慮多方的因素，結(jié)合實際的施工情況，對問題進行預測，作出合理的規(guī)劃，為后期的施工提供質(zhì)量和經(jīng)濟的保證，為人居環(huán)境和城市建設(shè)發(fā)揮其作用。