探寻城市排水管网的合理设计措施

　　摘要：本文论述国内城市排水管网存在的问题与科学有效进行城市排水管网的设计依据，结合个人工作经验分析城市排水管网的合理设计措施，希望为有效控制水污染贡献自己一份力量。
　　关键词：排水管网，规划设计，排水系统
　　一．引言
　　伴随着我国经济的发展，城市化建设的脚步也在不断加速。然而城市化进程的加快过程中城市工业与生活污水问题日益突出。我国城市排水管网存在不少问题，包括：污水直接排入河道导致水体污染；排水管网的建设跟不上污水处理厂的建设，两者的不协调导致污染等等。本文从这些制约着城市排水设施的发展的问题入手，探索城市排水管网的合理设计措施。
　　二．科学有效进行城市排水管网的设计依据
　　1．摸清市政排水管网所处出水口地质
　　如果排水管网在设计前对相应的管道沿线的水文地质、工程地质勘察不够深入，那么设计过程中就会因遇到一些特殊地质条件（如淤泥、流砂、涌水）而无法保证施工质量。排水管网全部是埋于地下的，线路长的工程作业中遇到水文工程地质条件往往变化很大，只有对每个情况都有针对性的设计，才成采用最为有效的施工方法来保障排水管网的施工质量。排水管网在遇到特殊地质条件地段管道往往需要“基础加固、接口特殊处理”等措施，一旦前期勘察不够深入导致缺少相应的详细设计，在施工过程中施工人员无法作出相应合理的施工案，一旦遇到“强涌水、强流砂、塌方”等等诸多不利的情况时就会往往因为准备不足而无法保障施工质量。
　　2．设计前需要对其地下设施埋设情况深入了解
　　城市道路下有着各种不同功能的管线，包括：“电力电缆、煤气管道、给水管道、污水管道”等等。如何进行合理的安排管线是个复杂的问题，如果设计前没有深入了解地下设施的埋设情况，施工过程中就将遇到不少麻烦。例如，当施工过程中管道走向、坡度、高程很难重新调整，而又遇到相关障碍时就不得不采用“倒虹吸”处理，这就使排水管网在容易堵塞的同时其输水能力大幅度下降。建议城市规划中心应该运用电脑网络建立一个地下设施数据管理系统，这样在具体施工前相关设计部门就可以通过网络查询来获得地下设施数据，经核实后最方便快节的进行相应设计工作。
　　三．城市排水管网的合理设计措施
　　1．以发展性的眼光进行规划设计
　　伴随着我国经济的不断发展，我国城市的进程也在不断加快，城市面貌和规模都有很大发展。但是，城市基础设施建设中依然存在大量问题，城市排水管网的建设就是其中一项。城市排水管网的规划是作为城市规划中非常重要的一部分的，排水管网的规划在城市排水领域起着举足轻重的作用，城市排水管网规划设计实施后大多要经历几十年不再改变的时间，而我国城市的迅速发展让工业与生活污水的排放量也迅速增大，这就注定区域内的排水管网很难满足实际需要。因此，城市排水管网的规划宜有超前意识，需要合理进行统筹安排，克服短期行为。建议个人认为城市排水规划设计要以总体规划为前提，在实际规划中要确定合理的城市污水量。合理确定城市污水量大体分成三个阶段，首先，通过总体规划阶段估算出排水区域内主干管和干管的污水量，以此为依据确定“大致的管径、泵站的规模、污水处理厂的规模”，这个阶段中需要考虑城市污水再利用的可能性等。其次，以第一步的估算为依据较精确地计算出污水设计流量，从而确定“管径、布置敷设管道、确定泵站的位置规模、进行投资造价估算”，这一步是为专业设计作准备工作的。最后，以前两步为依据，把污水量的计算介于两者之间。笔者对城市排水管网的建设还有个自己的建议，由于城市排水管网有着自身的特点，且建设后使用期限在几十年到上百年期间，如果其建设严格按照总体规划的年限、污水量标准、居住人口密度、土地服务范围等为依据是很难满足城市的发展需求的。因此为城市排水管网规划设计应从多方面预测并留出发展余地，任何规划都不应该是一成不变的，需要依据实际情况进行相应调整。
　　2．进行管线平面优化设计，合理设置污水支管
　　排水管网的布置有着自身的特点需求，一般包括“工程量最小、水流畅通、节省能量”三点要求。因此其排水管网设计的的首要条件就是正确的定线，定线正确了才能确保设计的合理经济。定线的基本原则包括三点：“首先，干管支管的设计尽量采用直线布局，也就是不要拐弯。其次，排水管网的定线应尽量利用地势，从而合理的使污水在重力作用下流人污水厂，避免其它定线的浪费。最后，排水管网设计时应尽量减少管道埋深，并且在管道布置的中途位置应该尽量减少提升泵站的设置。”排水管网的平面优化设计经过实践也是逐步在发展的，早期的设计方法是“假定每一段管径相同，优选依据是挖方费用的多少，通过先选择一初始布置方案，后期通过算法来逐步调整。”中期的设计方法是“运用排水线的概念将排水区域内与最终出水口节点相距同样可行管数的节点用一根排水线连接起来，将问题转化成最短路问题后运用动态规划法求解”。后期的设计方法是“首先把城市排水系统排水布置抽象为由点和线构成的决策图，运用三种权值来解决问题。”目前所采用的三种权值是指：“各管段地面坡度的倒数、各管段的管长、各管段在满足最小覆土条件下，按最小坡度设计时的挖方量。”目前管线平面优化设计是：“分别对这三种权值运用最短路生成树算法求管线平面布置方案，通过进行管径、埋深和提升泵站的优化设计，最后得出投资费用最小的平面布置方案作为最优设计方案。”
　　城市排水管网的污水干管以往大多是在住宅小区规划没有完全确定的时期就已经布置的，这就直接导致了排水点位置不确定性。在城市排水管网设计中为了便于排水支管与干管衔接，则应该在设计排水干管上每隔一定距离接出连接管，使之伸入人行道与道路红线外，最大程度上避免日后支管接入时破损路面等情况。连接管的间距设计应该以为区域内建筑屋就近排水为原则，理论上讲连接管的间距一般以100m~150m为宜，太松散了达不到要求，太密集了会造成浪费。当然设计的间距主要还是依据具体排水点而定的，对于有集中流量排入的地方，要运用水力计算来确定其管径大小、坡度等，排水面积的分配要考虑到地面坡度、面积等等多方面。同时要求避免与其它地下管线发生冲突。充分保证使用的同时设置合理。

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