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城市市政排水管網(wǎng)設計要點(diǎn)
市政排水管網(wǎng)有如城市的靜脈,輸送著(zhù)一個(gè)城市的排水,城市的水浸街、水污染等現象與其密切相關(guān)。一個(gè)合理設計的排水管網(wǎng)系統,可以最大程度避免城市內澇、城市水體污染等現象,是排水系統正常運行的前提,也體現著(zhù)一座城市的良心。本文從設計環(huán)節入手,系統地對設計過(guò)程中容易忽視的重要問(wèn)題進(jìn)行分析,使排水管網(wǎng)設計更加合理完善,以期更好地指導設計實(shí)踐。
1 市政排水管網(wǎng)設計的主要環(huán)節
市政排水管網(wǎng)設計工作,一般的包括以下幾個(gè)步驟:平面布線(xiàn)、高程控制、設計流量及管道計算、細節設計等。相應的,設計的一般流程如下:①結合道路豎向、防洪排澇要求等,對排水管網(wǎng)進(jìn)行合理的布局,同時(shí)劃定合理的匯流面積,確定排水方向和排水路徑,明確排水的最終歸宿地。②根據實(shí)際情況,對相關(guān)的參數(比如暴雨重現期、地面集水時(shí)間、徑流系數、排污量標準等)進(jìn)行選取并校核,確定排水管道的設計流量,進(jìn)行管道水力計算。③根據確定的管網(wǎng)布局、控制點(diǎn)高程、走向、管徑、坡度等對管網(wǎng)進(jìn)行細節設計,從而最后得以實(shí)施。順著(zhù)這個(gè)流程,可以梳理出城市排水管網(wǎng)的設計要點(diǎn),他們的執行與否關(guān)乎整個(gè)管網(wǎng)設計的質(zhì)量。
2市政排水管網(wǎng)設計的要點(diǎn)分析
2.1與系統的排水規劃相協(xié)調
在城市規劃過(guò)程中,對城市地下排水的重視程度不足,導致排水規劃不合理,在具體實(shí)施排水管網(wǎng)設計時(shí),缺乏相應精度的規劃指導,從而使排水設計只見(jiàn)樹(shù)木不見(jiàn)森林,設計中往往只考慮設計道路兩側局部范圍內的排水,孤立地對道路排水管進(jìn)行設計?;蛘哂行┢瑓^沒(méi)有整體的排水規劃,而只在進(jìn)行市政道路設計時(shí)才孤立地進(jìn)行排水管設計,最后導致排水管網(wǎng)的不合理性。特別是對一些分期實(shí)施的成片開(kāi)發(fā)地區,雖有上層次排水規劃,但如果沒(méi)有相應的分期排水實(shí)施專(zhuān)項規劃,將造成建設了管道卻排不出去的尷尬,從而導致剛建好又挖開(kāi)重建的不必要現象。因此,為避免排水管道頻繁改造,編制一個(gè)系統的排水規劃指導排水設計落地實(shí)施極為必要。
2.2與合理的城市用地豎向規劃相協(xié)調
豎向規劃應遵循安全、適用、經(jīng)濟和美觀(guān)的原則,合理利用現狀地形、地質(zhì)條件,滿(mǎn)足城市各類(lèi)用地開(kāi)發(fā)的使用要求,盡可能地減小地形改造,節省土方工程投資,注重保護城市生態(tài)環(huán)境,增加與自然的協(xié)調,形成具有特色的城市景觀(guān)效果,同時(shí)還應具有可操作性,符合城市規劃建設管理的有關(guān)要求,以便于建設的實(shí)際操作。但豎向規劃還應充分考慮防洪排澇與排水的要求,否則,城市豎向高程無(wú)法保證,將使排水管網(wǎng)設計無(wú)法滿(mǎn)足防洪排澇要求,從而導致內澇等城市問(wèn)題。因此,必須將排水與防洪排澇的需求與道路豎向規劃進(jìn)行互相反饋,使得豎向、排水與防洪排澇統一協(xié)調。
2.3與合理的管線(xiàn)綜合規劃相協(xié)調
城市道路市政管線(xiàn)包括:雨水、污水、照明、給水、中水、電力、燃氣及通信、地下綜合管廊等多種專(zhuān)業(yè)管線(xiàn),在設計排水管網(wǎng)時(shí)需充分考慮雨水管道、污水管道與其他市政管線(xiàn)及綠化帶等道路元素之間在地下與地面的空間關(guān)系,根據道路的功能定位,給各種管線(xiàn)預留位置,使其避免發(fā)生碰撞。而在管網(wǎng)設計過(guò)程中,往往僅對排水管線(xiàn)的位置進(jìn)行布置,而忽略了其他管線(xiàn),從而導致排水管線(xiàn)擠占了其他管線(xiàn)空間的情況時(shí)有發(fā)生。在設計中,當排水管道布置在車(chē)行道上時(shí),盡可能使排水檢查井避開(kāi)輪痕線(xiàn),避免井蓋受車(chē)輪碾壓而造成沉降變形,同時(shí)應當考慮排水管線(xiàn)與綠化植物設施在空間上的避讓。
2.4合理確定市政排水管網(wǎng)設計流量
雨水管網(wǎng)設計流量主要受匯水面積、暴雨強度、徑流系數等參數的影響;污水設計流量計算方法主要有:城市綜合指標法、不同用地性質(zhì)指標法、綜合生活用水量指標法等,因此污水設計流量主要受城市綜合指標(人口或用地)、不同性質(zhì)用地用水量指標、人均綜合生活污水量指標、人均綜合生活污水量指標、規劃人口數量、污水排放系數、工業(yè)廢水排放系數等參數影響。合流管渠的總設計流量為排入管渠的平均日城市設計污水量與設計雨水量之和。結合城市具體情況,一般選取較大值作為設計依據,以保證管網(wǎng)具備充足的容量。對于影響設計流量的參數選取,不該習慣性的使用經(jīng)驗值,而應該結合經(jīng)濟效益分析等具體分析,科學(xué)地選取參數,同時(shí)留有適當的富余量,使得設計的管網(wǎng)在具備安全邊際的同時(shí)具備較高的社會(huì )經(jīng)濟效益。
2.5充分考慮與周?chē)貕K排水的銜接
市政排水管網(wǎng)收集周邊地區的雨污水,需要排水管道要有足夠的埋深,以便其周邊地塊的雨污水能順暢排入,在設計當中,應充分考慮周邊地塊排水管網(wǎng)的銜接,避免埋深過(guò)淺而需要泵站提升或管網(wǎng)改造的現象。但埋深不是越大越好,隨著(zhù)管道埋深的增加,溝槽開(kāi)挖深度必將增加,施工難度也隨之增大,工程造價(jià)隨之提升,因此,確定合理的管道埋深以銜接周?chē)貕K排水十分重要。
2.6充分考慮與現狀管道、周邊水系的銜接
在進(jìn)行排水管網(wǎng)設計時(shí),應充分摸查清楚周邊存在的現狀排水管線(xiàn)及水系情況,復核其尺寸標高,處理好設計管道與現狀管網(wǎng)、水系之間的關(guān)系,做好銜接或交叉,理順設計管網(wǎng)、現狀管網(wǎng)、水系等排水系統之間的關(guān)系。
2.7管道交叉時(shí)注意的問(wèn)題
排水管交叉時(shí),往往會(huì )忽略了排水管道的壁厚以及管道基礎的厚度,在排水管道設計時(shí),應充分考慮這些因素,避免設計出來(lái)的管道因避讓管壁和管道基礎而導致標高無(wú)法滿(mǎn)足設計要求,保證整個(gè)系統在細節上的連續性。
2.8合理選用排水管道管材
管道材料的選擇取決于管道承受的內部壓力、外部荷載、施工及地質(zhì)條等。排水管材選擇不合理,可能會(huì )加大施工難度,容易造成經(jīng)濟上的不合理,工程上的管道變形,甚至引起管道周邊水土流失、路面塌陷等情況。
根據管道材質(zhì)不同,市政排水管道,可分為鋼管、鑄鐵管、混凝土管和鋼筋混凝土管、塑料管(包括鋼塑復合管、HDPE管等)四大類(lèi)。隨著(zhù)技術(shù)的進(jìn)步及推廣,主流設計越來(lái)越多的應用HDPE等塑料管道。然而在實(shí)際使用中,塑料管道因為制造商生產(chǎn)工藝差異及質(zhì)量管控問(wèn)題,導致在實(shí)際使用中會(huì )出現強度達不到設計要求,容易損壞等現象,而鋼筋混凝土管具備質(zhì)量受制造商差異影響較小,質(zhì)量較為穩定等特點(diǎn)。所以,在進(jìn)行排水管道選材時(shí),需充分考慮這些隱性因素的影響,從經(jīng)濟性與實(shí)用性來(lái)綜合考慮。
2.9充分考慮與低影響開(kāi)發(fā)建設理念的銜接
低影響開(kāi)發(fā)雨水設施設計是一個(gè)系統工程,需要結合城市規劃、給排水、道路工程、風(fēng)景園林等專(zhuān)業(yè)的相互融合完成,以便充分發(fā)揮每個(gè)子系統的功能,同時(shí)建設地塊低影響開(kāi)發(fā)雨水設計還應考慮上下游排水關(guān)系,處理好低影響開(kāi)發(fā)雨水系統與城市雨水管渠系統的關(guān)系。在空間上,也不能僅僅從市政道路本身去考慮低影響開(kāi)發(fā),而應該從區域、城市和街區等多個(gè)尺度系統去解決問(wèn)題。在措施上,不僅僅以鋪滲透地磚、管道及修建蓄水罐等措施區解決問(wèn)題,更要綜合考慮,通過(guò)疏通自然筋絡(luò ),建立生態(tài)基礎設施,深入貫徹低影響開(kāi)發(fā)建設理念。具體的,城市排水管網(wǎng)的設計應從“蓄、滯、滲、凈、用、排”等方面融入低影響開(kāi)發(fā)設計因子,采用下凹式綠地、在雨水排出口處設置雨水調蓄設施以延緩暴雨徑流和面源污染、利用自然地形的低洼地作為匯水區域、建造雨洪公園等措施,在排水收集、傳輸、處理等環(huán)節全過(guò)程地與低影響開(kāi)發(fā)建設指引銜接。
3總結
市政排水管網(wǎng)是一個(gè)復雜完整的系統。影響排水管網(wǎng)設計的因素不僅涉及到管網(wǎng)系統本身的各種參數,還與道路豎向、城市防洪、低影響開(kāi)發(fā)建設、經(jīng)濟性及社會(huì )效益密切相關(guān)。一個(gè)完善合理的管網(wǎng)設計應該有考慮整體區域系統的排水規劃、考慮防洪排澇規劃的合理豎向規劃、管線(xiàn)綜合規劃等外部因素作為系統支撐,同時(shí)科學(xué)地選取管網(wǎng)內部的各種參數確定管道尺寸規格坡度,最后以確定的管材、細部的構筑物作為實(shí)現載體,從理論設計到工程實(shí)施,最終在城市水循環(huán)中發(fā)揮重要的作用。
1 市政排水管網(wǎng)設計的主要環(huán)節
市政排水管網(wǎng)設計工作,一般的包括以下幾個(gè)步驟:平面布線(xiàn)、高程控制、設計流量及管道計算、細節設計等。相應的,設計的一般流程如下:①結合道路豎向、防洪排澇要求等,對排水管網(wǎng)進(jìn)行合理的布局,同時(shí)劃定合理的匯流面積,確定排水方向和排水路徑,明確排水的最終歸宿地。②根據實(shí)際情況,對相關(guān)的參數(比如暴雨重現期、地面集水時(shí)間、徑流系數、排污量標準等)進(jìn)行選取并校核,確定排水管道的設計流量,進(jìn)行管道水力計算。③根據確定的管網(wǎng)布局、控制點(diǎn)高程、走向、管徑、坡度等對管網(wǎng)進(jìn)行細節設計,從而最后得以實(shí)施。順著(zhù)這個(gè)流程,可以梳理出城市排水管網(wǎng)的設計要點(diǎn),他們的執行與否關(guān)乎整個(gè)管網(wǎng)設計的質(zhì)量。
2市政排水管網(wǎng)設計的要點(diǎn)分析
2.1與系統的排水規劃相協(xié)調
在城市規劃過(guò)程中,對城市地下排水的重視程度不足,導致排水規劃不合理,在具體實(shí)施排水管網(wǎng)設計時(shí),缺乏相應精度的規劃指導,從而使排水設計只見(jiàn)樹(shù)木不見(jiàn)森林,設計中往往只考慮設計道路兩側局部范圍內的排水,孤立地對道路排水管進(jìn)行設計?;蛘哂行┢瑓^沒(méi)有整體的排水規劃,而只在進(jìn)行市政道路設計時(shí)才孤立地進(jìn)行排水管設計,最后導致排水管網(wǎng)的不合理性。特別是對一些分期實(shí)施的成片開(kāi)發(fā)地區,雖有上層次排水規劃,但如果沒(méi)有相應的分期排水實(shí)施專(zhuān)項規劃,將造成建設了管道卻排不出去的尷尬,從而導致剛建好又挖開(kāi)重建的不必要現象。因此,為避免排水管道頻繁改造,編制一個(gè)系統的排水規劃指導排水設計落地實(shí)施極為必要。
2.2與合理的城市用地豎向規劃相協(xié)調
豎向規劃應遵循安全、適用、經(jīng)濟和美觀(guān)的原則,合理利用現狀地形、地質(zhì)條件,滿(mǎn)足城市各類(lèi)用地開(kāi)發(fā)的使用要求,盡可能地減小地形改造,節省土方工程投資,注重保護城市生態(tài)環(huán)境,增加與自然的協(xié)調,形成具有特色的城市景觀(guān)效果,同時(shí)還應具有可操作性,符合城市規劃建設管理的有關(guān)要求,以便于建設的實(shí)際操作。但豎向規劃還應充分考慮防洪排澇與排水的要求,否則,城市豎向高程無(wú)法保證,將使排水管網(wǎng)設計無(wú)法滿(mǎn)足防洪排澇要求,從而導致內澇等城市問(wèn)題。因此,必須將排水與防洪排澇的需求與道路豎向規劃進(jìn)行互相反饋,使得豎向、排水與防洪排澇統一協(xié)調。
2.3與合理的管線(xiàn)綜合規劃相協(xié)調
城市道路市政管線(xiàn)包括:雨水、污水、照明、給水、中水、電力、燃氣及通信、地下綜合管廊等多種專(zhuān)業(yè)管線(xiàn),在設計排水管網(wǎng)時(shí)需充分考慮雨水管道、污水管道與其他市政管線(xiàn)及綠化帶等道路元素之間在地下與地面的空間關(guān)系,根據道路的功能定位,給各種管線(xiàn)預留位置,使其避免發(fā)生碰撞。而在管網(wǎng)設計過(guò)程中,往往僅對排水管線(xiàn)的位置進(jìn)行布置,而忽略了其他管線(xiàn),從而導致排水管線(xiàn)擠占了其他管線(xiàn)空間的情況時(shí)有發(fā)生。在設計中,當排水管道布置在車(chē)行道上時(shí),盡可能使排水檢查井避開(kāi)輪痕線(xiàn),避免井蓋受車(chē)輪碾壓而造成沉降變形,同時(shí)應當考慮排水管線(xiàn)與綠化植物設施在空間上的避讓。
2.4合理確定市政排水管網(wǎng)設計流量
雨水管網(wǎng)設計流量主要受匯水面積、暴雨強度、徑流系數等參數的影響;污水設計流量計算方法主要有:城市綜合指標法、不同用地性質(zhì)指標法、綜合生活用水量指標法等,因此污水設計流量主要受城市綜合指標(人口或用地)、不同性質(zhì)用地用水量指標、人均綜合生活污水量指標、人均綜合生活污水量指標、規劃人口數量、污水排放系數、工業(yè)廢水排放系數等參數影響。合流管渠的總設計流量為排入管渠的平均日城市設計污水量與設計雨水量之和。結合城市具體情況,一般選取較大值作為設計依據,以保證管網(wǎng)具備充足的容量。對于影響設計流量的參數選取,不該習慣性的使用經(jīng)驗值,而應該結合經(jīng)濟效益分析等具體分析,科學(xué)地選取參數,同時(shí)留有適當的富余量,使得設計的管網(wǎng)在具備安全邊際的同時(shí)具備較高的社會(huì )經(jīng)濟效益。
2.5充分考慮與周?chē)貕K排水的銜接
市政排水管網(wǎng)收集周邊地區的雨污水,需要排水管道要有足夠的埋深,以便其周邊地塊的雨污水能順暢排入,在設計當中,應充分考慮周邊地塊排水管網(wǎng)的銜接,避免埋深過(guò)淺而需要泵站提升或管網(wǎng)改造的現象。但埋深不是越大越好,隨著(zhù)管道埋深的增加,溝槽開(kāi)挖深度必將增加,施工難度也隨之增大,工程造價(jià)隨之提升,因此,確定合理的管道埋深以銜接周?chē)貕K排水十分重要。
2.6充分考慮與現狀管道、周邊水系的銜接
在進(jìn)行排水管網(wǎng)設計時(shí),應充分摸查清楚周邊存在的現狀排水管線(xiàn)及水系情況,復核其尺寸標高,處理好設計管道與現狀管網(wǎng)、水系之間的關(guān)系,做好銜接或交叉,理順設計管網(wǎng)、現狀管網(wǎng)、水系等排水系統之間的關(guān)系。
2.7管道交叉時(shí)注意的問(wèn)題
排水管交叉時(shí),往往會(huì )忽略了排水管道的壁厚以及管道基礎的厚度,在排水管道設計時(shí),應充分考慮這些因素,避免設計出來(lái)的管道因避讓管壁和管道基礎而導致標高無(wú)法滿(mǎn)足設計要求,保證整個(gè)系統在細節上的連續性。
2.8合理選用排水管道管材
管道材料的選擇取決于管道承受的內部壓力、外部荷載、施工及地質(zhì)條等。排水管材選擇不合理,可能會(huì )加大施工難度,容易造成經(jīng)濟上的不合理,工程上的管道變形,甚至引起管道周邊水土流失、路面塌陷等情況。
根據管道材質(zhì)不同,市政排水管道,可分為鋼管、鑄鐵管、混凝土管和鋼筋混凝土管、塑料管(包括鋼塑復合管、HDPE管等)四大類(lèi)。隨著(zhù)技術(shù)的進(jìn)步及推廣,主流設計越來(lái)越多的應用HDPE等塑料管道。然而在實(shí)際使用中,塑料管道因為制造商生產(chǎn)工藝差異及質(zhì)量管控問(wèn)題,導致在實(shí)際使用中會(huì )出現強度達不到設計要求,容易損壞等現象,而鋼筋混凝土管具備質(zhì)量受制造商差異影響較小,質(zhì)量較為穩定等特點(diǎn)。所以,在進(jìn)行排水管道選材時(shí),需充分考慮這些隱性因素的影響,從經(jīng)濟性與實(shí)用性來(lái)綜合考慮。
2.9充分考慮與低影響開(kāi)發(fā)建設理念的銜接
低影響開(kāi)發(fā)雨水設施設計是一個(gè)系統工程,需要結合城市規劃、給排水、道路工程、風(fēng)景園林等專(zhuān)業(yè)的相互融合完成,以便充分發(fā)揮每個(gè)子系統的功能,同時(shí)建設地塊低影響開(kāi)發(fā)雨水設計還應考慮上下游排水關(guān)系,處理好低影響開(kāi)發(fā)雨水系統與城市雨水管渠系統的關(guān)系。在空間上,也不能僅僅從市政道路本身去考慮低影響開(kāi)發(fā),而應該從區域、城市和街區等多個(gè)尺度系統去解決問(wèn)題。在措施上,不僅僅以鋪滲透地磚、管道及修建蓄水罐等措施區解決問(wèn)題,更要綜合考慮,通過(guò)疏通自然筋絡(luò ),建立生態(tài)基礎設施,深入貫徹低影響開(kāi)發(fā)建設理念。具體的,城市排水管網(wǎng)的設計應從“蓄、滯、滲、凈、用、排”等方面融入低影響開(kāi)發(fā)設計因子,采用下凹式綠地、在雨水排出口處設置雨水調蓄設施以延緩暴雨徑流和面源污染、利用自然地形的低洼地作為匯水區域、建造雨洪公園等措施,在排水收集、傳輸、處理等環(huán)節全過(guò)程地與低影響開(kāi)發(fā)建設指引銜接。
3總結
市政排水管網(wǎng)是一個(gè)復雜完整的系統。影響排水管網(wǎng)設計的因素不僅涉及到管網(wǎng)系統本身的各種參數,還與道路豎向、城市防洪、低影響開(kāi)發(fā)建設、經(jīng)濟性及社會(huì )效益密切相關(guān)。一個(gè)完善合理的管網(wǎng)設計應該有考慮整體區域系統的排水規劃、考慮防洪排澇規劃的合理豎向規劃、管線(xiàn)綜合規劃等外部因素作為系統支撐,同時(shí)科學(xué)地選取管網(wǎng)內部的各種參數確定管道尺寸規格坡度,最后以確定的管材、細部的構筑物作為實(shí)現載體,從理論設計到工程實(shí)施,最終在城市水循環(huán)中發(fā)揮重要的作用。
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