李紅

室外給排水管網(wǎng)設(shè)計

李紅

在我國城市建設(shè)過程中，給排水管網(wǎng)設(shè)計的主要目標(biāo)是在確保低能耗高效率的基礎(chǔ)之上，將水資源送入住宅小區(qū)的居民家中，同時要保證整個水資源的衛(wèi)生，并確保水管中的壓力符合相關(guān)的施工標(biāo)準(zhǔn)。隨著我國城市化的不斷深入，城市中的水管面積不斷擴(kuò)大，人們的用水需求也不斷增多。在整個住宅小區(qū)建設(shè)施工中，給排水管網(wǎng)的設(shè)計是其中較為重要的有機組成部分，不僅需要建筑設(shè)計者具有極高的設(shè)計能力，還需要投入大量的施工資金和成本。換個角度來看，給排水管網(wǎng)設(shè)計的質(zhì)量好壞直接影響著居民的正常生活。

在新時期下，城市的發(fā)展以及廣大市民的生活需求，對住宅小區(qū)室外給排水管網(wǎng)設(shè)計也提出了較高的要求和標(biāo)準(zhǔn)。因此，作為住宅小區(qū)建設(shè)單位，要積極響應(yīng)黨和政府“節(jié)能降耗”的號召，堅持節(jié)約水資源的基本原則，充分發(fā)揮室外給排水管網(wǎng)的節(jié)能作用和功能，從根本上實現(xiàn)住宅小區(qū)室外給排水系統(tǒng)在經(jīng)濟(jì)效益和社會效益上的雙贏。

一、室外給排水管網(wǎng)輸水模式設(shè)計

1.給排水方式的種類介紹

一般情況下，住宅小區(qū)給排水模式和種類較多，主要包括重力輸水、壓力輸水以及重力和壓力二者相結(jié)合的給排水方式等，建筑工程單位需要結(jié)合具體的實際情況，采取最佳的給排水方式。其中，重力給排水主要利用地球重力而形成的水流，一旦發(fā)現(xiàn)水源處與需水用戶之間存在高度差，就適用于重力給排水的方式。可見，這就需要在給排水方式設(shè)計之前，對住宅小區(qū)附近的具體實際情況進(jìn)行深入了解，分析該處是否可以適用重力給排水的方式。如果住宅小區(qū)室外給排水管網(wǎng)的附近較為平坦，地形起伏較小，無法使用給排水輸水的方式，這種情況下建議選擇壓力給排水的方式。由于給排水附近地形較為平坦，為了確保水源能夠到達(dá)住宅小區(qū)居民的家中，可以結(jié)合具體的實際情況，在給排水過程中增加加壓泵，為水源輸送提供動力。在室外給排水管網(wǎng)設(shè)計方案確定之前，需要將得到的各類數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確計算和分析，以此來明確給排水管的型號和相關(guān)參數(shù)，根據(jù)具體的地形條件，結(jié)合多種因素，靈活選擇重力和壓力的給排水方式，還可以將二者進(jìn)行配合使用，以此來達(dá)到最優(yōu)化的室外給排水效果。

2.選擇合理的給排水方式

為了實現(xiàn)住宅小區(qū)給排水管網(wǎng)的合理優(yōu)化，給排水方式的選擇是整個室外給排水設(shè)計的關(guān)鍵。在選擇給排水方式時，需要充分結(jié)合該地區(qū)的地質(zhì)環(huán)境和水源現(xiàn)狀，可以利用下面這個計算公式：

其中，Hp表示水源泵站的揚程最大值，Z1表示水源的水位值，Z2表示水廠的水位，h代表輸水過程中的水頭損失值。

重力流給排水模式主要應(yīng)用于部分山區(qū)類住宅小區(qū)，在確保給排水線路短的基礎(chǔ)上，充分發(fā)揮重力作用，提高住宅小區(qū)居民與水源地之間的高度差。其中，給排水管徑的設(shè)計需要確保適應(yīng)最大給排水量。一旦途經(jīng)高度差較大的地方，需要在該位置設(shè)置減壓閥。如果選擇壓力給排水方式，需要提前對該地區(qū)進(jìn)行綜合分析，并對壓力給排水管進(jìn)行分級處理，設(shè)計好具體位置，放置加壓泵，根據(jù)具體情況，設(shè)置好相應(yīng)的壓力等級。

二、住宅小區(qū)室外給排水分區(qū)模式的設(shè)計

住宅小區(qū)室外給排水分區(qū)設(shè)計，直接關(guān)系著建筑物給排水性能的好壞，在具體設(shè)計中需要考慮以下因素：

1.科學(xué)合理的設(shè)計階層數(shù)

在住宅小區(qū)室外的給排水分區(qū)設(shè)計過程中，第一階層分區(qū)系統(tǒng)將功能定位于合理化的網(wǎng)管分布，第二、三階層分區(qū)系統(tǒng)主要是將空壓、減漏以及改壓作為目標(biāo)。就我國目前的現(xiàn)狀而言，大部分地區(qū)的住宅小區(qū)室外給排水系統(tǒng)實行兩個階層的管網(wǎng)系統(tǒng)，其分類主要由網(wǎng)管規(guī)模和設(shè)計成本等諸多因素影響。因此，在住宅小區(qū)室外給排水分區(qū)設(shè)計過程中，需要充分結(jié)合地區(qū)發(fā)展情況，并階層設(shè)計，同時進(jìn)行分步實施。

2.統(tǒng)一規(guī)劃區(qū)域規(guī)模

住宅小區(qū)室外給排水網(wǎng)管設(shè)計能夠確保居民對水壓的基本需求，那么就需要設(shè)計人員對給排水網(wǎng)管中的水壓均衡問題進(jìn)行深入分析，并盡量實行低壓供水方式，最大程度的降低安全事故的發(fā)生，并將漏失量保持在合理范圍內(nèi)，全面貫徹節(jié)約水資源的最終目標(biāo)。一般來說，在供水區(qū)域內(nèi)能夠?qū)λ畨簲?shù)值進(jìn)行有效控制，并在室外給排水管網(wǎng)設(shè)計中對區(qū)域規(guī)模進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃。根據(jù)管網(wǎng)設(shè)計工作人員的豐富設(shè)計經(jīng)驗，需要考慮區(qū)域地形中的標(biāo)高差，并結(jié)合相應(yīng)的水頭損失、人口等多種因素。同時，還需要考慮到經(jīng)濟(jì)的投入。在分區(qū)之后，需要對給排水管道的流量進(jìn)行計算，對漏失量進(jìn)行預(yù)估。

3.合理規(guī)劃污水管道布置

由于污水管道數(shù)量多，連接復(fù)雜，且為重力流，必須優(yōu)先布置。當(dāng)然，優(yōu)先布置并不是說就不考慮其他管道管線。我們最早在進(jìn)行每個單體的設(shè)計時，水專業(yè)就與暖通專業(yè)密切配合，根據(jù)室外總體與各棟單體的具體情況，確定單體的給排水與暖通專業(yè)管道的進(jìn)出口位置，做到排水管道與暖通管道在室外均能避開，尤其在室外總體做到管道不沖突，不交叉，這樣就可充分利用覆土層的有限高度，將所有管道合理有效的布置。

4.完善和優(yōu)化區(qū)域方案

一般情況下，設(shè)計者基于住宅小區(qū)室外給排水管網(wǎng)設(shè)計好的分區(qū)方案，需要由相關(guān)工作人員對該方案進(jìn)行科學(xué)論證，并堅持客觀性原則，借助仿真模擬的方式對方案進(jìn)行評估，從而實現(xiàn)對方案的不斷完善和優(yōu)化；此外，還需要對管道的閘斷以及相關(guān)設(shè)施等方案進(jìn)行逐條分析，使方案更加合理化。就目前的現(xiàn)狀而言，住宅小區(qū)室外給排水管網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計的優(yōu)化計算方法不斷成熟，傳統(tǒng)的閉環(huán)自動算法主要針對室外給排水管網(wǎng)設(shè)計中較典型的過程進(jìn)行建模。隨著城市的不斷發(fā)展，住宅小區(qū)室外給排水管網(wǎng)系統(tǒng)呈現(xiàn)非線性特征，針對這些管網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀，數(shù)學(xué)建模的難度在無形中加大，甚至無法使用建模的手段進(jìn)行。在現(xiàn)實情況下，傳統(tǒng)的閉環(huán)自動控制技術(shù)無法對住宅小區(qū)室外給排水網(wǎng)管進(jìn)行有效模擬和仿真。就目前而言，遺傳算法優(yōu)化在住宅小區(qū)室外給排水管網(wǎng)的應(yīng)用中較為廣泛，該算法適用于復(fù)雜性較強的住宅小區(qū)室外給排水網(wǎng)管中，并不需要數(shù)學(xué)建模，從而實現(xiàn)對網(wǎng)管的分析和優(yōu)化。針對目前城市的發(fā)展現(xiàn)狀，遺傳算法能夠?qū)ψ≌^(qū)室外給排水管網(wǎng)設(shè)計進(jìn)行完善和優(yōu)化，并在實際應(yīng)用中取得了較好的實際效果，從根本上激發(fā)了模糊控制理論的內(nèi)在潛力。在本世紀(jì)初期，日本有些遺傳算法的研究者表示，模糊技術(shù)中存在不確定性，正好以此來解決復(fù)雜住宅小區(qū)室外給排水管網(wǎng)中無法進(jìn)行數(shù)學(xué)建模的問題，將遺傳算法的發(fā)展提升到了一個新階段，同時得到了多個具有科學(xué)價值的應(yīng)用效果。

三、結(jié)語

住宅小區(qū)室外給排水管網(wǎng)作為城市建設(shè)發(fā)展中最為重要的環(huán)節(jié)，對城市化的進(jìn)程有著極為重要的作用和意義。其中，住宅小區(qū)室外給排水管網(wǎng)設(shè)計需要將技術(shù)因素與經(jīng)濟(jì)因素進(jìn)行充分結(jié)合，以地區(qū)實際情況為依據(jù)，從而有效確定和優(yōu)化整個給排水設(shè)計的根本方案。在住宅小區(qū)室外給排水管網(wǎng)分區(qū)的規(guī)劃和設(shè)計中，一方面需要利用模型對管網(wǎng)的成本和性能進(jìn)行預(yù)估，另一方面，需要針對不同的方案，將技術(shù)型與所對應(yīng)的成本進(jìn)行對比分析，并與地區(qū)周邊環(huán)境進(jìn)行有機結(jié)合，從而為住宅小區(qū)室外給排水管網(wǎng)確定最優(yōu)化的設(shè)計方案。

（作者單位：鄭州市天友建筑設(shè)計有限公司）