楊　揚

【摘要】 簡述了供水管網(wǎng)布置和供水管網(wǎng)優(yōu)化要點,具體分析了城市道路的雨水和污水管的設(shè)計要點。做到充分保證城市給排水管網(wǎng)的正常運用,滿足人民生產(chǎn)、生活需要的同時,結(jié)合實際情況,主動適應(yīng)城市建設(shè)發(fā)展需要,優(yōu)化管網(wǎng)設(shè)計減少管網(wǎng)建設(shè)費用,發(fā)揮給排水工程的最大經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境效益。

【關(guān)鍵詞】 城市;給排水管網(wǎng);優(yōu)化設(shè)計要點

城市給排水管網(wǎng)是保證城市供水安全和雨污廢水排除的重要基礎(chǔ)設(shè)施。給排水管網(wǎng)的正常運行是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支撐,管網(wǎng)的建設(shè)費用在城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中占有重要比重。因此,在保證管網(wǎng)正常運用和市民生活的同時應(yīng)進(jìn)一步減少管網(wǎng)建設(shè)費用。在給排水工程方案比較中,要主要考慮非數(shù)量化社會效益的因素,節(jié)約水泥鋼材、節(jié)約勞動力以及合理利用國家資源和原有設(shè)備的利用。

一、城市供水管網(wǎng)設(shè)計要點

一般來說,許多城市的供水管網(wǎng)建設(shè)都滯后于城市水廠建設(shè),存在管徑過小、布局凌亂、管網(wǎng)老化、管材較差等諸多問題,從而造成管道漏損嚴(yán)重,用戶的供水壓力和供水安全得不到保證。

1.管線設(shè)計

一般在定線所用圖至少是本市最近的實測1:500地形圖,并且有必要時通過現(xiàn)場的踏勘來確定或修正。如果是改造工程,注意最理想的管位是和老管道的凈距1.5m。在實際操作中,有些管道之間影響比較小,凈距可酌情減少。如規(guī)范中規(guī)定熱力管與給水管的水平凈距為1.5m,而如今管材的質(zhì)量提高后,根據(jù)實際情況也可以酌情減少兩管道水平凈距,而并不影響管道正常運行。設(shè)計人員應(yīng)加強對管道基礎(chǔ)、預(yù)留預(yù)埋、管徑、標(biāo)高等的標(biāo)注和說明,給出盡可能多的標(biāo)準(zhǔn)圖或詳圖,以避免不必要的損失。在豎向設(shè)計時,要按照以下原則進(jìn)行合理布置,保證管線在荷載作用下不被壓壞;在天氣寒冷地區(qū)或是冬季,要保證管道介質(zhì)不凍結(jié),滿足豎向規(guī)劃要求,按照規(guī)范要求布置各個管線之間的垂直間距。值得注意的是,各個管材對壓力的承受力是不一樣的,設(shè)計最小覆土要根據(jù)所選擇的管材實際情況而定。

當(dāng)工程管線豎向之間發(fā)生矛盾時應(yīng)遵行如下原則:支管避讓干管;可彎曲管避讓不可彎曲管;規(guī)劃管線讓現(xiàn)狀管線;壓力管避讓重力管;管徑小的管線避讓管徑大的管線。在設(shè)計過程中,這些原則也不是固定的,主要是根據(jù)實際情況而定,盡量減少不必要的損失和麻煩。

在住宅區(qū)給水設(shè)計應(yīng)注意:系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)充分結(jié)合物業(yè)管理需要;設(shè)計應(yīng)考慮當(dāng)?shù)厥┕に降囊蛩?運用新產(chǎn)品應(yīng)慎重,要深入了解其原理性能,掌握其優(yōu)缺點,明確安裝使用的注意事項等;注意其它專業(yè)對給排水設(shè)計的要求,如建筑構(gòu)造、結(jié)構(gòu)構(gòu)件對管徑、標(biāo)高的限制。

2.管網(wǎng)優(yōu)化

給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計是在已定線下尋求管徑與水力參數(shù)的最優(yōu)化組合的解。在已定管線中,合理分配管網(wǎng)流量,采用優(yōu)化算法,優(yōu)化管道設(shè)計管徑,根據(jù)城市地形特點,優(yōu)化組合和分布供水區(qū)域,采用不同壓力范圍供水,使整個系統(tǒng)的運行費用最低。目前在給排水中常用的優(yōu)化算法有如下幾類:純屬規(guī)劃法、非線性規(guī)劃法、動態(tài)規(guī)劃法和遺傳算法。

一般在解決中小型管道系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計時,可以選擇遺傳算法求得最優(yōu)化設(shè)計方案。綜合地運用直接式管網(wǎng)疊壓供水技術(shù)和無負(fù)壓管網(wǎng)增壓穩(wěn)流給水設(shè)備,當(dāng)市政供水管網(wǎng)水量充分,供水壓力相對穩(wěn)定時,可采用無負(fù)壓管網(wǎng)增壓穩(wěn)流給水設(shè)備。用水非常集中、瞬時用水量過大的地方,則應(yīng)使用直接式管網(wǎng)疊壓供水,以減少峰值流量對管網(wǎng)造成的影響,保證無負(fù)壓設(shè)備的正常工作。

二、城市道路排水設(shè)計要點

道路路面積水,會降低車輛的運行能力,甚至使車輛發(fā)生液面滑移,容易造成交通安全隱患。其次,居民住宅區(qū)、工礦企業(yè)以及事業(yè)單位的雨水和污水管道系統(tǒng)投資一般占整個排水系統(tǒng)的投資70%左右。因此在道路設(shè)計中應(yīng)合理設(shè)計、綜合考慮,安排排水設(shè)施,在保證排水系統(tǒng)能及時、迅速地排除各種污、廢水的同進(jìn)還應(yīng)該考慮合理優(yōu)化以減少工程造價。

1.雨水排水設(shè)計

在計算雨量時,對雨水管渠設(shè)計重現(xiàn)期的確定,應(yīng)根據(jù)匯水地區(qū)性質(zhì)、地形特點和氣候特征等因素確定。用傳統(tǒng)方法難以做到暴雨強度公式多個參數(shù)的直接優(yōu)化進(jìn)?？梢赃\用遺傳算法的全局隨機(jī)搜索技術(shù)和對目標(biāo)函數(shù)的直接操作,可以避免使用多階導(dǎo)數(shù)、直接推導(dǎo)與高階方程的麻煩,提高了公式的精度,優(yōu)化暴雨強度公式參數(shù)。重要干道、重要地區(qū)或短期積水即能引起較嚴(yán)重后果的地區(qū),特別是地勢低洼的交叉路口的重現(xiàn)期的確定應(yīng)酌情增加,一般采用3～5年。

在城市市區(qū)或工廠內(nèi),由于建筑密度高,交通量大,雨水管一般采用暗管,在地形平坦區(qū),可采用加蓋板渠道排除雨水的方案,比較經(jīng)濟(jì)有效,且維護(hù)和管理方便。在郊區(qū)或建筑密度低,可考慮采用明渠,可以節(jié)約工程投資,降低管道造價。此時道路雨水盡可能采用道路邊溝,干管起始端利用道路的邊溝排除雨水,通?？梢詼p少暗管約100～150m.對減少工程造價是非常有意義的。

2.污水排水設(shè)計

街道下的污水干管經(jīng)常是在住宅小區(qū)規(guī)劃沒有完全確定的情況下布置的,即排水點位置并不確定。為了更好的銜接排水干管和支管,設(shè)計在排水干管上每隔一定距離接出連接管,建筑紅線外和伸入人行道,可以避免以后支管接人時破損路面,減少施工量和節(jié)省投資。為有利于區(qū)域內(nèi)建筑物就近排水,連接管的間距要根據(jù)需要,適可而止,避免浪費。要注意避免與其他地下管線發(fā)生沖突。解決措施有:排水管線采用跌水井調(diào)節(jié)、采用局部增大斷面的方式,確保過水?dāng)嗝娌粶p少,不影響排水和在特殊的情況下,可采用倒吸虹管。《室外排水設(shè)計規(guī)范》第3.2.6條規(guī)定:污水管道在設(shè)計充滿度下的最小流速應(yīng)為0.6 m/s。當(dāng)起點污水管段中的流速不能滿足以上規(guī)定時,應(yīng)符合規(guī)范第3.2.9條要求,即在街道下,污水管道的最小管徑為300 mm,最小設(shè)計坡度為0.003。當(dāng)管道坡度不能滿足上述要求時,可酌情減小,但應(yīng)有清淤或防淤措施。

為了盡可能地減少工程造價,在設(shè)計管道時在不違背規(guī)范和正常運行的情況下應(yīng)減少管道埋深。在地勢平坦,且管道起點(控制點)離市政污水管網(wǎng)的接入點距離較長的住宅小區(qū)或廠區(qū),可以設(shè)截留池法來減少埋深。排水管道在埋設(shè)時遇到現(xiàn)狀管道或雨污水管發(fā)生交叉時,采用管道穿井法,既可減小管道埋深又不易堵塞。

目前,我國的城市基礎(chǔ)建設(shè)發(fā)展迅速,給排水系統(tǒng)在快速建立和完善,給排水管網(wǎng)在迅速延伸,而城市的給排水設(shè)施的安全、可靠、完善是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的有力保證。在進(jìn)行城市給排水設(shè)計時應(yīng)根據(jù)各個工程的復(fù)雜性、特殊性、具體情況具體分析,在保證安全可靠、合理的前提下提倡選擇更經(jīng)濟(jì)的給排水方案。特別是在城市新區(qū)的建立、舊城區(qū)的改擴(kuò)建過程中、城市道路的修建,越來越多地涉及到給排水管網(wǎng)的科學(xué)規(guī)劃設(shè)計問題。在管網(wǎng)設(shè)計中抓住主要矛盾,克服設(shè)計缺陷,結(jié)合實際情況,主動適應(yīng)城市建設(shè)發(fā)展需要,優(yōu)化管網(wǎng)設(shè)計,發(fā)揮給排水工程的最大經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境效益。

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