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

 

一、給排水管線(xiàn)設計的重點(diǎn)

 

（一）防洪排澇的設計。在城市給排水中，防洪排澇是工程的重點(diǎn)。在針對防洪排澇進(jìn)行設計時(shí)，應注意內洪和外洪兩方面，內洪應以排出儲蓄為主，外洪應以預防控制為主，例如設置修建防洪堤壩和水庫等。在城市給排水系統規劃中，不能以“澇”設計概念，只應考慮到排除雨水和滯留水的問(wèn)題。所以，為了提高對防洪排澇的認識，可以形象的稱(chēng)之為排內洪和防外洪。

 

最基本的排洪設施有：在滯留洪水區域加設雨水泵或者地面抬高。山區地區因其洪水來(lái)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(jìn)行抽排措施。而城市的排水一般針對短時(shí)間的暴雨水量，控制暴雨時(shí)間段一般設置在5-120min，取樣標準根據年最大值考慮。所以，在對防洪排澇進(jìn)行規劃時(shí)，要考慮排水和排洪重現期的銜接，全面考慮城市洪流區域面積和其重要性，確定其排洪的重現期。

 

（二）管道的連接和流速的設計。城市街道布置污水主要干管管道是在小區規劃確定前布置的，不能確定排水點(diǎn)具體位置，所以在設計時(shí)，每隔一定距離就會(huì )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實(shí)際使用的要求，要避免連接管和其他的管線(xiàn)起沖突。在進(jìn)行排水管設計使用局部增大和調節跌水井的方法時(shí)，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。設計中，污水管道的流水最小要達到0.6m/s，如果水管的起點(diǎn)處達不到要求，污水管應做0.003的坡度設計，管道的直徑最小達到300mm，如果管道的坡度達不到要求，可適當的降低要求，但必須進(jìn)行防淤和清淤處理[2]。

 

（三）處理污水方法的設計。處理城市污水時(shí)，可采用集中和分散相結合。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(shí)間推移，這種處理方式的缺點(diǎn)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(wèn)題，污水的處理已經(jīng)開(kāi)始bot的方式進(jìn)行，此種方式可以對污水就近分散處理，節約了管線(xiàn)的投入，降低了成本，是未來(lái)污水處理的發(fā)展方向。

 

二、給排水管線(xiàn)的設計工藝

 

（一）注重前期的準備工作。給排水的管線(xiàn)根據專(zhuān)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和低區給水[3]。各種給水管的專(zhuān)業(yè)不同，設計和施工部門(mén)也就不同，要在有限的城市空間中減少各類(lèi)的關(guān)系碰撞，必須對前期的管線(xiàn)規劃工作進(jìn)行合理的布置和詳細的設計，使各類(lèi)管線(xiàn)按各自的設計位置敷設，避免后期施工的混亂和返工現象。

 

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

 

（二）優(yōu)化互聯(lián)管網(wǎng)。在進(jìn)行給水網(wǎng)設計時(shí)，對已經(jīng)確定的管線(xiàn)下組合配比水力參數和管徑大小，合理分配整個(gè)管網(wǎng)的流量。用優(yōu)化算法優(yōu)化管道的設計管徑，根據實(shí)際的城市情況，分布、組合供水區域。為降低給排水系統的成本費用，用不同的壓力進(jìn)行范圍性供水，目前的系統中主要采用非線(xiàn)性規劃、動(dòng)態(tài)規劃和純屬規劃優(yōu)化算法。

 

在城市給水系統的規劃中，對水資源要進(jìn)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(wàn)元工業(yè)產(chǎn)值法進(jìn)行設計，但因產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，工業(yè)的設備不斷的更新，這兩種方法都會(huì )帶來(lái)偏差。區域供水主要是針對城鎮的居民用水質(zhì)量，對地下水進(jìn)行開(kāi)發(fā)控制，置換水源，改良水質(zhì)，以防重復建設，保證供水的集約化發(fā)展。

 

（三）設計管線(xiàn)工藝。設計管線(xiàn)的人員應在設計圖上標注出管道基礎、預埋預留位置、標高和管徑[4]。豎向設計時(shí)，保證管線(xiàn)不會(huì )出現因受外部的荷載影響產(chǎn)生損害的現象，冬季施工時(shí)管道不會(huì )出現凍結崩裂的情況，管道覆蓋土層要根據管材的不同設計不同的承受壓力，以免壓壞管線(xiàn)導致?lián)p毀。設計中的定線(xiàn)一般采用1：500地形圖，實(shí)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。住宅小區設計給水時(shí)，要適應物業(yè)管理的需要，根據具體的實(shí)際施工水平進(jìn)行合理的設計，深入了解設計使用的管線(xiàn)、接頭的性能作用，標記出注意事項。如在管線(xiàn)豎向設計出現矛盾時(shí)，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(jìn)行管線(xiàn)設計時(shí)，不僅要符合國家和行業(yè)的規范標準外，還應結合管線(xiàn)所在地的有關(guān)資料和習慣，綜合兩者，設計才能更合理優(yōu)化。例如北方和南方的給排水管線(xiàn)設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。按國家設計規范，生活污水管道的埋設深度不高于冰凍線(xiàn)0.15m，覆蓋土深度大于0.3m。但在實(shí)際的設計中，結合北方當地實(shí)際凍土深度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，因此應注重安裝前的設計工藝。因安裝地下管道時(shí)需要先挖掘適合管道的地道線(xiàn)路，設計時(shí)綜合考量線(xiàn)路的走向和經(jīng)過(guò)地，要留夠足余的挖掘空間，使管道能順利敷設。根據實(shí)際的地下開(kāi)挖情況選擇人工或者機械的方式，挖掘時(shí)應嚴格按照設計圖紙方案進(jìn)行，同時(shí)應保證挖掘技術(shù)符合要求，確保管線(xiàn)設計線(xiàn)路的底部夯實(shí)，防止敷設管道時(shí)產(chǎn)生塌陷損害經(jīng)濟和安全。管道敷設時(shí)，還應注重設置防腐層，防止管道的過(guò)度損毀，最后還應設計密封管道的兩端，避免雜物進(jìn)入堵毀管道。

 

（六）沉降因素的考慮。城市排水管線(xiàn)的敷設中，有些地方會(huì )出現沉降的情況，為了保證管線(xiàn)的安全，不僅要按規定的設計方法、標準進(jìn)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(guò)現場(chǎng)的考察，施工地容易出現沉降情況，最大值可能達到250mm，當管線(xiàn)穿過(guò)隔堤，容易造成破口，所以必須大量減少管線(xiàn)穿過(guò)隔堤的數量。為了減少沉降差異，可以在管道的隔堤上下游設置伸縮量為300mm的柔性接口；為了防止沉降情況出現的倒流，可以在第一個(gè)檢查井設置300mm的跌水，過(guò)渡段設置短管銜接；為了清淤可以設置沉泥井。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。

 

結束語(yǔ)

 

給排水管線(xiàn)設計是給排水工程中的重要環(huán)節，如果給排水系統的設計缺乏科學(xué)性，在管網(wǎng)的敷設中就會(huì )失去合理性。在設計給排水管線(xiàn)時(shí)，應考慮多方的因素，結合實(shí)際的施工情況，對問(wèn)題進(jìn)行預測，作出合理的規劃，為后期的施工提供質(zhì)量和經(jīng)濟的保證，為人居環(huán)境和城市建設發(fā)揮其作用。