市政道路给排水优化设计研究

苏 丹

（枣庄市政建设集团股份公司，山东 枣庄 277100）

1 研究市政道路给排水优化设计的现实意义

随着社会的不断进步，我国的科技水平也有了很大的提高，人们的生活方式不断发生着改变，市政道路给排水的设计是否合理将直接影响人们的日常。过去的市政道路给排水工程，在施工完成后会出现很多的问题，这些问题严重影响了道路的正常使用，甚至导致车辆无法正常出行。比如，道路给排水工程质量问题，使道路表面极易出现严重积水，导致车辆在行驶过程中出现侧翻、打滑的现象。特别是在多雨的季节，道路的积水情况更加严重，这不仅影响人们的使用，道路被长期浸泡还会使道路表面开裂，从而降低了道路使用的安全性。为了提高道路使用的安全性，负责道路给排水工程设计的技术人员必须不断优化给排水工程的设计方案，以此增强道路使用的质量及安全性。

2 市政道路给排水设计的任务

市政道路给排水设计要解决的问题有很多，总结起来可以分为以下两点：第一，人们生活和生产中会产生大量的污水和废水，污水和废水的大量积累不仅会破坏人们的生活环境，还会影响人们的身体健康。对此，市政道路给排水系统要能够有效地将城市中的污水及废水排出去。第二，市政道路给排水工程的设计比较复杂。给排水系统由给水系统、排水系统及雨水处理系统等多个系统组成，能够对城市中的废水进行收集并进行有效的处理。道路给排水工程中还包括合流管道系统以及分流管道系统。合流管道体系能够将各类废水污水等统一收集后再处理。分流管道体系分为雨水排水系统和污水排水系统。雨水排水系统收集的大部分是雨水和冷却水，这些是不需要经过特殊处理就可以直接排放的，而污水排水系统收集大部分污水污染程度比较高，只有经过严格的处理才能将其排放到相应的位置。

污水处理的目的是通过一定的程序除去水中的悬浮物以及各种有害物质，使水体能够达到对环境没有污染的程度。对于污染严重的水体，必须经过复杂的除菌杀毒等程序才可以排放到指定的位置。针对污染程度不同的污水，其处理方式有一定的区别，因而在道路及排水工程设计时，也会有一些差别。

3 市政道路给排水优化设计实例

3.1 工程概况

某市政道路工程施工长度486m，其中给排水工程设计工作主要涉及给水管道、污水管道及雨水管渠的设计。且因为该施工区域还要实施桥梁拓宽及河道占用等工程，所以在现实设计工作中，必须全面优化设计管道的开挖、回填、基础处理、过河处理及选材等工作，以保障该道路工程及其给排水工程能够高效优质地落实。

3.2 给排水管材的选择

该工程中，给水管选用管径为300～800mm的球墨铸铁管，以胶圈承插方式进行连接；雨水管使用管径为300～500mm的圆管，并利用浆砌石做雨水暗渠，净宽尺寸为1.6m，净高尺寸为2.8m；污水管选用管径为400～800mm的波纹管，其中高密度聚乙烯双壁波纹管（HDPE）的管径为400～800mm，环刚度＞8kN/m2，并以胶圈承插方式进行连接；钢带增强聚乙烯螺旋波纹管的管径为800mm，环刚度为N8级，并以承插电熔方式进行连接。

3.3 给排水水量的确定

（1）给水量确定。确定道路给水量的过程中，应综合考虑：①综合生活用水。综合生活用水主要由居民生活用水及公共建筑用水组成，并结合居民生活用水的定额情况和峰值的变化系数来分析和确定给水量。②工业生产用水及员工生活用水。结合生产工艺需要确定生产用水的量，依据车间性质来明确员工生活用水的量。③消防用水。结合当地有关规定确定消防用水的量、压力和延续时间等。④道路及绿地浇洒用水。结合该道路的路面情况、绿化面积和当地的气候及土壤等情况来确定具体的用水量。

（2）排水量确定。该工程设计中易分流制的方式来确定具体的排水量，方法如下：①污水设计总流量。污水设计总流量Q计算公式：

式中：Q1为居民生活污水的设计流量，L/s。Q1的计算公式如下：

式中：n为污水定额（依据当地用水定额的80%～90%来确定），L/（人·d）；N为设计人口数；K2为污水量的变化系数（结合规范标准及实际需要确定）；Q2为企业生活污水量，L/s；Q3为工业废水量（依据工业生产工艺特点及国家规范标准确定废水量级和变化系数），L/s。

②雨水设计流量。雨水设计量计算公式如下：

式中：F为水的面积（据现实的地形条件、雨水管布设等条件来确定汇水面积，如在地形平坦的情况下，按照尽可能接近雨水管的原则确定汇水面积，在地形坡度比较大的情况下结合地表雨水流动的方向确定汇水面积）；q为暴雨强度；W为径流系数（据现行给排水设计规范标准计取）。

3.4 给水工程的优化设计

（1）给水系统现状。通过现场勘查及相关规划图纸得知，该项目西边拟建一条供水干管，且与该项目的给排水管道相交。

（2）管材选择。当前，市政道路给排水工程所用管材种类主要包括球墨铸铁管、焊接钢管、预应力钢筋混凝土管及聚乙烯塑料管等。该项目中所用的给水管基本都是管径＜DN1000mm的管道，给水管设计首选球墨铸铁管，接口采用橡胶圈。而在需要穿越河流或者铁路的地方，则设计选用焊接钢管，这样有利于增强给水管的抗压性及整体性。在给水管配件（包括给水阀门井、消火栓、管道支墩及排气阀等）设计选择时，必须充分考虑安全及相匹配性。

（3）给水管优化设计。依据整个道路工程施工图纸及现实施工条件，针对给水管进行优化设计，以保障给水系统的合理性，实现能耗及漏损率的有效降低。具体而言，给水管优化设计过程中，必须结合该地区未来整体的建设发展规划方案，综合考虑近期及远期发展目标，保障给水管设计方案的可行性及合理性。并结合道路工程的路幅情况来布置及敷设给水管道，从实际角度出发，尽可能将给水管布设到道路西边、北边的人行道或非机动车道下面，并在每个地块上至少预留一根管道。

3.5 雨水工程的优化设计

（1）防洪及雨水系统现状。该道路给排水工程拟建区域内有几条河道流过，水源丰富，河网密集，且该区域内的来水均通过沟渠汇集之后排到外海。从雨水规划图中可以看出，在排入河流处均设有相应的排水设施。

（2）管材选择。通常雨水管埋设的深度比较浅，开挖方式也多是用大开挖方式进行施工，且常用的管道材料包括混凝土管、钢筋混凝土圆管及双壁波纹管等。该项目雨水设计中首选的是双壁波纹管，且以柔性承插的方式连接。

（3）雨水系统优化设计。该项目拟建区域地形平坦，且有许多的河流及沟渠。道路工程的设计标高也都高于常水位及河流的洪水位，雨水管道系统就近与河流相连接。因为该区域内河流比较多，为保障雨水系统和防洪系统的协调性，所以雨水排放系统设计选用多出口排放形式，以方便把雨水导流进河流中，并有助于减小雨水管埋设深度。同时，对汇水面积进行优化设计，以保障每个地块上的雨水均可以及时排入内河中。雨水管设计坡度和道路纵坡应保持统一，这样有利于减小雨水管埋设深度。设计独立的防洪系统，且不进入城市雨水系统，以便排泄山洪。

3.6 污水工程的优化设计

（1）污水系统现状。该道路污水工程拟建区域内有建成的污水处理厂、提升泵站和污水干管，且该污水系统设计拟通过提升泵站与东侧、西侧既有的污水干管相连。

（2）管材选择。污水工程对管材有着很高的抗渗性要求，因此用于排放污水的管材必须有着良好的抗渗性，且刚度及抗压能力也必须达到相应标准和要求。由于采用的施工工艺不一样，因此选用的污水管管材也存在差异。结合该项目实际需要，污水管首选的是HDPE缠绕结构壁管，以热熔方式进行接口连接。

（3）污水系统优化设计。由于该道路污水工程区域附近有污水处理厂，因此污水系统设计应围绕污水处理厂进行，将周围污水有效收集起来，再排进污水处理厂。同时，污水系统设计应注意依据道路的走向、布局及坡向等，尽可能不穿越河流、铁路或高速公路等障碍物，以确保布设路线的经济性及合理性。并采用雨水、污水分流制，对污水进行集中处理之后再排放。

在车道下面进行污水管道布设时，应确保预留的污水支管之间的距离在90m范围内，各地块上均预留至少一根管道。污水系统使用多大管径的管道，可依据污水量、设计充满度及水力坡度进行确定。

4 结束语

综上所述，市政道路给排水工程是一项重要的基础设施工程，且给排水工程施工建设涉及的内容比较多，施工使用的施工工艺比较多。为此，设计人员需结合给排水工程的实际使用情况，对给排水工程进行科学合理的优化，从而有效提升给排水工程质量。