市政给排水管线设计的优化措施

蒋 奇，谢云中，游 玮

1.中国市政工程中南设计研究总院有限公司,湖北 武汉 430010

2.同圆设计集团有限公司，山东 济南 250101

1 市政给排水管线运行现状

1.1 系统老化

当前，我国大部分城市相关给排水配套设施无法实现现代化、系统化建设。给排水管网系统是市政给排水管线设计中非常重要的部分，但是当前该部分存在应用性能不够完善等问题，有些城市甚至还在使用20世纪遗留的给排水管道。这些管网老化现象严重，并且接口处存在破损、渗漏等问题，严重影响了给排水的效率，使得给排水系统无法充分发挥其作用。

1.2 存在供水质量问题

通过调查研究我国一些城市的市政给排水管网发现，在部分管网系统中，管网实际承担的压力远高于设计的标准压力，这严重缩短了管网的使用寿命，而且使用安全问题也无法得到保证，容易出现排水管爆裂问题，从而导致停水问题。这些问题的存在不但影响了给排水系统的效果，而且会影响居民的生活水平。

1.3 防洪排涝能力较低

作为市政工程建设施工中的关键环节，给排水系统设计的施工质量会直接影响城市建设的整体效果。然而，部分设计人员在规划市政给排水管线过程中没有使给排水工程具有较好的防洪排涝功能，这直接降低了给排水工程的整体功效，使给排水工程和城市中其他的建设项目无法达到协调统一的状态，一旦出现暴雨天气，就会严重冲击到城市的给排水系统。如果相关设计人员不能确保工程建设发挥其基本作用，在暴雨天气状态下不仅会影响人们的出行，还会威胁到人们的安全。

1.4 管道连接不到位

在开展给排水管线设计时，要做好管道的选材工作，一旦管材出现问题，就会直接降低给排水设计的质量。给排水工程由于是在地下进行施工，因此要选择抗腐蚀能力比较强的材料。但是实际工作中，不同的施工环节其设计内容基本是由不同的分包商完成，在选择材料时，分包商一般不会针对材料选择问题进行专门的沟通，有些分包商甚至为了节省成本会选择一些成本偏低的质量不理想的材料。管道连接距离在设置过程中也很容易出现问题，一些设计人员在没有进入施工现场进行深入的勘察的情况下就直接展开给排水管线设计工作，仅凭借自身的经验来设置管道连接距离，致使设计规划脱离实际情况，无法保障管道连接能充分发挥作用。

2 市政给排水管线优化设计措施

2.1 优化整体管网布局

设计给水管网时，在确定线下情况的前提下，为了确保质量，要结合水力参数以及管道的直径选择最优的搭配组合。在确定管线之后，要对给排水管网的流量进行合理的分配，通过运用优化算法来优化管道的直径数据，以城市的规模以及给排水的需求为依据，针对不同的区域进行具体的布置，以确保分布组合效果达到最佳状态，确保管网系统在运行成本最低状态下实现运行效益的最大化。需要注意的是，可以通过运用非线性规划法、使用遗传算法、纯属规划法等多种方法对不同压力范围内的供水设计进行优化，但要严格遵循水资源的优化配置原则来规划城市给排水管网系统，在开始设计之前认真完成需水量的预测工作。另外，为了保障城市能够长远发展，在进行设计时要充分考虑到该城市未来的地下水开发、水质改善以及供水集约化等多种可能的发展方向，给这些城市地下发展预留一定的操作空间。

2.2 做好管道设计

为了确保管道设计的精准度，设计人员要在供水管道设计图纸中准确地标识出标高、预留、管径、管道基础等数据。同时，在进行管道垂直设计时，为了避免管道出现损坏，要确保在外部负载的情况下依然能够保持管道的完好度。在比较寒冷的天气，要采取一定的措施来避免供水管道冻结。最小土层要结合不同管道的承压能力来确定。在规划和设计相关图纸时，要使用1∶500的地形图。在进行具体的操作时，可结合实际情况降低供水管，如热水管和供水管之间的水平距离必须大于1.5m（如果采用的是质量比较好的管材，则可以适当缩短热水管和供水管之间的水平距离）。在规划和设计住宅小区供水系统时，要以物业管理规定为基础，在深入了解其供水原理以及性能之后再进行相关设计工作。重力管道、直径比较大的管道要分别避开压力管道、小直径管道。在进行管道以及接口设计时，要尽量使用软管，最好的选择是消防水带和HDPE管道相组合，采用UPVC管道作为排水管道，设置柔性管道接口。

2.3 管线综合设计

某工程项目能够对该地区的管线设置提供相应的载体，可以给市政提供配套的基础设施，可有效推动当地市政建设的发展。该工程主要从以下三个方面进行管线的综合设计。

第一，设计管位的横断面。该项目位于道路红线宽度范围内的路面，设有雨水管、给水管道、污水管道、燃气管道、有线电视管道、路灯电缆、通信电缆、交通信号缆、电力电缆及预留的横穿管廊，在该红线范围内的地下管道涉及雨水、给水、污水、电信、燃气、电力等，因此为确保道路上行驶车辆的舒适性，并未在机动车道以下布置管线。

第二，管线的平面布置，管道平面的间距设置要结合各专业管道的相关要求进行，而且未来的市政配套设施会进一步完善和发展，因此需要预留出相应的通道空间。另外，要统一协调该路段相交的规划路以及现状路口等管线之间的连接。对于其中存在问题的部分，需要及时纳入下一步的规划安排中，这样才能确保管线的设计和施工顺利进行。另外，要结合道路的坡向以及道路两侧的实际规划情况，预留出横穿管道。如果在一些地块已经做好了相应的管线设计，则需要按照情况预留接口。

第三，管道的竖向设计。管线之间如果出现交叉，从最底层往上的分层布置的顺序一般是污水管道→雨水管涵（或者雨水管涵→污水管道）→电信管道、燃气管道、给水管道→雨水口连接管、有线电视电缆、路灯电缆、电力套管。在进行管线竖向设计时，部分管线要结合各管线单位的要求来确定其垂直净距。如果无法达到标准要求，则需要做进一步的加固处理，以确保施工的安全性。

2.4 防洪排涝设计

如果是山区城市，由于地形具有一定的优势，与其他平原地区相比其内部洪水泄出的速度相对更快，因此排洪措施要尽可能避免采用建设泵站的方式，可以采取的有效措施是在适宜的地方设置排水设置。另外，要以排洪以及排水的标准为依据。城市排水的主要目的是避免城市小流域出现汇合情况，强降雨的时段（暴雨样本要采用年超大值法进行科学选取）一般控制在5～120min。通常情况下泄洪流域面积都比较大，因此一般会采取暴雨推力公式，以回水期的降雨量及具体的城市泄洪流域面积为依据确定洪水的回流期。

2.5 提高给排水系统的应急处理能力

（1）加强给排水管网监测。第一，要持续更新管网信息，及时清理历史性数据，不断完善和更新管网信息。为了便于查阅和管理，需要把管网信息录入计算机系统内。在进行工程施工过程中，可以采取有效的措施更新管网信息。第二，要加大流量监测力度。为了能够及时了解管网之中的液位以及流量信息，可以把排水接管系统以及给排水管网的流量监测系统等均纳入排水监管系统内，以保证在发生爆管情况时可以及时把信息反馈到抢修中心，有效提高问题处理的时效性。

（2）科学推算区域降水量。可以以当前的天气趋势为依据对历史数据进行适当的修整，并综合考虑城市的经济因素、城市的降水量情况以及市政给排水管网的排水能力。为了尽快展开雨污分流工作，可以适当提高水泵站、排水管道以及出水口的参数，以有效提高工作效率。

（3）做好管网污染的防范工作。要提高对小区、学校等城市重要地段的闭合管网相关设计工作的重视程度，以确保出现紧急状况时可以只关闭外网就可解决问题，不影响内网应用备用水源。

2.6 积极应用BIM 技术进行市政给排水管线设计

可以结合相关的数据，合理地对市政给排水管道进行分类以及预算管线的工程量。以管线数据为依据，构件相应的虚拟模型，通过反复的运行试验，发现可能存在的问题并提出针对性的预防措施。相关设计人员在运行数据时，各个管线之间通过不断的碰撞能发现可能存在的问题，然后针对问题对管线的运行参数进行合理的调整，从而有效提升运行的效率。另外，相关设计人员通过不断的优化以构建出更加科学合理的管线模型，并结合排水管线以及给水管线的运行特点不断改进和完善设计方案，从而减少管线出现渗漏现象，有效降低管道更换和维修的概率，进而确保市政给排水管线运行的稳定性。

3 结束语

由于市政给排水会直接影响人们的生活质量，因此为确保工程质量符合要求，在施工过程中要加大对管线优化设计和施工的重视程度，加大对施工工艺的检验力度，以提高工程施工的水平，从而确保工程质量达标，进而推动整个城市的发展。