摘要：隨著城市的發(fā)展城市排水管網(wǎng)系統(tǒng)逐漸形成，無(wú)論新老城區(qū)的建立與修復(fù)，排水系統(tǒng)也在迅速的建立，排水管網(wǎng)的普及率在逐年提高。由于其規(guī)劃的不合理性，造成了諸多問(wèn)題的存在，制約了城市排水設(shè)施的發(fā)展。所以說(shuō)對(duì)于市政排水管網(wǎng)的規(guī)劃與優(yōu)化設(shè)計(jì)的分析有著非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　隨著城市化的迅猛發(fā)展，城市基礎(chǔ)建設(shè)也在不斷的發(fā)展起來(lái)，由于市民生活的需要，給水排水管網(wǎng)也隨之被迅速的延伸開(kāi)來(lái)。目前，如何科學(xué)的設(shè)計(jì)給水排水管網(wǎng)的問(wèn)題在許多建設(shè)中都被涉及到，如：城市道路的修建、舊城區(qū)的改建以及新城區(qū)的建設(shè)等。因而，在進(jìn)行給水排水的規(guī)劃時(shí)，我們需用發(fā)展的眼光去看待，同時(shí)在選擇給水排水體系時(shí)需根據(jù)城市的實(shí)際情況出發(fā)，堅(jiān)持污水廠(chǎng)與給水排水管網(wǎng)同時(shí)設(shè)計(jì)、施工和投產(chǎn)。此外，還需做好小區(qū)污水的處理、給水排水管網(wǎng)的維護(hù)與管理。
　　一、合理選擇排水系統(tǒng)的體制
　　排水系統(tǒng)的體制一般分為合流制和分流制，混合制也是城市中常有的系統(tǒng)，是具有合流制的城市需要擴(kuò)建排水系統(tǒng)時(shí)出現(xiàn)的。在一些大城市中，因各區(qū)域的自然條件以及修建情況相差較大，因此要因地制宜的在各區(qū)域采用不同的排水體制。排水系統(tǒng)的選擇不僅從根本上影響排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、施工和維護(hù)管理，而且影響排水系統(tǒng)工程的總投資和維護(hù)管理費(fèi)。環(huán)境保護(hù)和保證城市可持續(xù)發(fā)展則是選擇排水體制時(shí)所要考慮的主要問(wèn)題。
　　（1）從環(huán)境保護(hù)方面來(lái)看，如果采用全處理式合流制，效果較好，但這要求主干管尺寸很大，污水廠(chǎng)容量也增加很多，建設(shè)費(fèi)用也相應(yīng)地增高。另外一種是采用截流式合流制，雨天有部分混合污水通過(guò)溢流井直接排入水體，對(duì)環(huán)境影響較大。目前國(guó)際上對(duì)這一部分污水的水質(zhì)、水量控制和處理途徑的研究十分活躍。（2）從控制和防止水體的污染來(lái)看，采用分流制可以將城市污水全部送至污水廠(chǎng)進(jìn)行處理，但初降雨水徑流未加處理直接排入水體，這是它的缺點(diǎn)。分流制雖然具有這一缺點(diǎn)，但它比較靈活，比較容易適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的需要，一般又能符合城市衛(wèi)生的要求。所以新建的排水系統(tǒng)一般應(yīng)采用分流制，它是城市排水系統(tǒng)體制發(fā)展的方向。（3）從造價(jià)方面來(lái)看，合流制排水管道的造價(jià)比完全分流制一般要低20％一40％：可是，合流制的污水廠(chǎng)卻比分流制的造價(jià)要高。還有一種不完全分流制，其初期只建污水排水系統(tǒng)。投資均比采用全處理合流制和完全分流制要小，因而可節(jié)省初期投資費(fèi)用，又可縮短施工期，發(fā)揮工程效益也快。（4）從維護(hù)管理方面來(lái)看，晴天時(shí)污水在合流制管道中只是部分流，雨天時(shí)可達(dá)滿(mǎn)管流，因而晴天時(shí)合流制管內(nèi)流速較低，易于產(chǎn)生沉淀。晴天和雨天流入污水廠(chǎng)的水量變化很大，增加了合流制排水系統(tǒng)污水廠(chǎng)運(yùn)行管理中的復(fù)雜性。而分流制系統(tǒng)可以保持管內(nèi)的流速，不致發(fā)生沉淀。同時(shí)，流入污水廠(chǎng)的水量和水質(zhì)比合流制變化小得多，污水的運(yùn)行易于控制。
　　二、排水管網(wǎng)的規(guī)劃與布置形式
　　城市排水管網(wǎng)的主要是指是收集和輸送雨、污水的一整套工程設(shè)施和構(gòu)筑物。排水管網(wǎng)的規(guī)劃是在區(qū)域規(guī)劃以及城市和工業(yè)企業(yè)的總體規(guī)劃基礎(chǔ)上進(jìn)行的，排水管網(wǎng)規(guī)劃與設(shè)計(jì)的有關(guān)基礎(chǔ)資料，應(yīng)以區(qū)域規(guī)劃以及城市和工業(yè)企業(yè)的規(guī)劃與設(shè)計(jì)方案為依據(jù)。排水管網(wǎng)的設(shè)計(jì)規(guī)模、設(shè)計(jì)期限，應(yīng)根據(jù)區(qū)域規(guī)劃以及城市和工業(yè)企業(yè)規(guī)劃方案的設(shè)計(jì)規(guī)模和設(shè)計(jì)期限而定。 排水管網(wǎng)的布置應(yīng)根據(jù)地形、道路建設(shè)情況、土質(zhì)、原有和規(guī)劃的地下設(shè)施，施工條件以及城市污水處理廠(chǎng)的位置等因素進(jìn)行綜合考慮確定。其布置形式可分為平面布置和高程布置。
　　1．平面布置形式
　　平面布置形式又可分為：正交式排水系統(tǒng)、分區(qū)式排水系統(tǒng)、分散式排水系統(tǒng)和小區(qū)排水系統(tǒng)、平行式排水系統(tǒng)。在地勢(shì)向水體適當(dāng)傾斜的地區(qū)，干管以最短距離沿與水體垂直相交的方向布置，這種布置也稱(chēng)正交布置。正交布置的干管長(zhǎng)度短、管徑小，因此較為經(jīng)濟(jì)。在現(xiàn)代城市中，這種布置形式僅用于排除雨水。在地勢(shì)高低相差很大的地區(qū)，當(dāng)雨、污水不能靠重力流流至污水廠(chǎng)或出水口時(shí)，可采用分區(qū)布置形式?？煞謩e在高地區(qū)和低地區(qū)鋪設(shè)獨(dú)立的管道系統(tǒng)。高地區(qū)的雨、污水靠重力流直接流入污水廠(chǎng)或出水口，而低地區(qū)的污水用水泵抽送至高地區(qū)干管或污水廠(chǎng)，低區(qū)雨水用泵站排入水體。這種布置只能用于個(gè)別階梯地形或起伏很大的地區(qū)，它的優(yōu)點(diǎn)是能充分利用地形排水，節(jié)省能源。
　　城市周?chē)泻恿?，或城市中央部分地?shì)高、地勢(shì)向周?chē)鷥A斜的地區(qū)，各排水流域的干管常采用輻射狀分散布置、各排水流域具有獨(dú)立的排水系統(tǒng)。這種布置具有干管長(zhǎng)度短、管徑小、管道埋深較淺、便于雨水排放等優(yōu)點(diǎn)，但污水廠(chǎng)和泵站的數(shù)量將增多。小區(qū)內(nèi)排水管網(wǎng)的平面布置形式主要與建筑物的分布和道路規(guī)劃情況有關(guān)。應(yīng)注意把管道敷設(shè)在較低的一邊，在地勢(shì)較平時(shí)可在小區(qū)四周或內(nèi)部多設(shè)管道以便能方便接管。另外管道在相接時(shí)最好能銳角接入，以保證良好的水流條件。在地勢(shì)向河流方向有較大傾斜的地區(qū)，為了避免因干管坡度及管內(nèi)流速過(guò)大，使管道受到嚴(yán)重沖刷，可使干管與等高線(xiàn)及河道基本上平行、主干管與等高線(xiàn)及河道成一定斜角敷設(shè)，這種布置也稱(chēng)平行式布置。其優(yōu)點(diǎn)是減少跌水井?dāng)?shù)量，降低工程總造價(jià)。
　　一個(gè)城市的地形是非常復(fù)雜的，加之城市豎向規(guī)劃的限制，在平面布置時(shí)很難只用上述某一種形式進(jìn)行布置，而必須根據(jù)實(shí)際條件靈活掌握。
　　2．高程布置形式
　　排水管網(wǎng)的高程布置應(yīng)根據(jù)城市的豎向規(guī)劃，保證排水區(qū)域內(nèi)各點(diǎn)的雨水、污水都能夠排出，并應(yīng)留出余地以便有利于以后發(fā)展。在確定具體方案時(shí)，應(yīng)保證最小覆土厚度，減少管道的埋深，降低工程造價(jià)，并綜合考慮環(huán)境衛(wèi)生、地質(zhì)、電源和施工條件等因素。
　　三、管線(xiàn)平面的優(yōu)化設(shè)計(jì)
　　對(duì)于排水管道的優(yōu)化設(shè)計(jì)而言，其主要內(nèi)容一般為：在某一管段設(shè)計(jì)中，當(dāng)設(shè)計(jì)流量確定后，在滿(mǎn)足設(shè)計(jì)規(guī)范要求的管徑和坡度的各種組合下，所取得的管材費(fèi)用和數(shù)設(shè)費(fèi)用的平衡。然而在整個(gè)市政給水排水管網(wǎng)中，其優(yōu)化設(shè)計(jì)的措施必須做到多層次、多角度的優(yōu)化。
　　工程量小、流水暢通、能量節(jié)省是給水排水管網(wǎng)的布置原則。正確的定線(xiàn)決定著設(shè)計(jì)管網(wǎng)的合理性，定線(xiàn)的基本原則是：在設(shè)計(jì)干管支管時(shí)應(yīng)盡量做到直線(xiàn)布局;同時(shí)，定線(xiàn)應(yīng)盡量借助地理優(yōu)勢(shì)使污水在重力的作用下流入污水廠(chǎng);在設(shè)計(jì)管道時(shí)應(yīng)盡量減小其埋深，并在管道的中途減少提升泵站的設(shè)置。在以往的研究中，通常假定管徑的每一段都相同，依據(jù)挖方的費(fèi)用來(lái)對(duì)初始布置的方案進(jìn)行選擇，然后依據(jù)算法對(duì)其進(jìn)行不斷的調(diào)整;之后又引出了排水線(xiàn)的概念，在排水區(qū)域內(nèi)與最終出水口節(jié)點(diǎn)相距同樣可行管數(shù)的節(jié)點(diǎn)處用一根排水線(xiàn)連接起來(lái)，使問(wèn)題變?yōu)樽疃搪穯?wèn)題，并用動(dòng)態(tài)規(guī)劃法對(duì)其進(jìn)行求解，然而此法限制了尋優(yōu)的范圍，使得在設(shè)計(jì)過(guò)程中人們很容易排除最優(yōu)方案。而后，人們?yōu)榱朔奖悖殉鞘信潘到y(tǒng)抽象為由點(diǎn)和線(xiàn)組成的決策圖，在圖中可以尋找到合理的方法。后來(lái)在1986年間又開(kāi)始利用三種權(quán)值來(lái)解決問(wèn)題，這三種權(quán)值分別是各管段的管長(zhǎng)、各管段地面坡度的倒數(shù)以及在滿(mǎn)足各管段最小覆土的條件下按最小坡度設(shè)計(jì)時(shí)的挖方量，對(duì)這三種權(quán)值分別進(jìn)行管徑、埋深和提升泵站的優(yōu)化設(shè)計(jì)，運(yùn)用最短路生成樹(shù)算法求管線(xiàn)平面布置方案，最后取投資費(fèi)用最小的平面布置方案作為最優(yōu)設(shè)計(jì)方案。
　　結(jié)束語(yǔ)
　　市政排水管道因承擔(dān)著整個(gè)城市的雨污水收集和排放功能，是人們生產(chǎn)和高質(zhì)量生活必不可少的城市基礎(chǔ)設(shè)施。合理、完善、暢通的排水系統(tǒng)是服務(wù)區(qū)內(nèi)其他工程設(shè)施得以正常使用的重要前提，它好比人體的排泄系統(tǒng)，一旦發(fā)生淤積或堵塞，將對(duì)城市環(huán)境造成嚴(yán)重的污染和破壞，嚴(yán)重影響城市的市容市貌，給市民的生活和出行帶來(lái)極大的不便，因此這就要求我們工作人員要科學(xué)、合理的規(guī)劃設(shè)計(jì)排水管網(wǎng)。