现代城市排水系统规划设计及管网建设分析

蓝佳幸

摘 要：随着我国城市扩张速度的加快，排水系统规划设计与管网建设的不足问题日益凸显。近年来，暴雨频繁引发城市内涝，人民的生命和财产安全受到了严重威胁。为了提升人民群众的生活质量，满足生态环境需求，本文以福建省福州市为例，分析城市内涝与排水系统规划设计及管网建设的关系，提出排水系统规划设计及管网建设的优化建议，助力建设海绵城市。

关键词：排水系统;规划设计;管网建设

中图分类号：U417.3 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2021）31-0064-03

Planning Design and Pipeline Network Construction Analysis of

Modern Urban Drainage System

LAN Jiaxing

（Fuzhou City Drainage Co.， Ltd.， Fuzhou Fujian 350000）

Abstract： With the acceleration of urban expansion in China， the shortage of drainage system planning and design and pipe network construction has become increasingly prominent， in recent years， heavy rains have frequently caused urban waterlogging， and people's lives and property safety have been seriously threatened. In order to improve the quality of life of the people and meet their ecological and environmental needs， this paper takes Fuzhou as an example to analyze the relationship between urban waterlogging and drainage system planning and design and pipe network construction， then puts forward optimization suggestions for drainage system planning and design and pipe network construction to promote the realization of sponge cities.

Keywords： drainage system;planning and design;pipe network construction

城市排水系统是为了满足城市排水需求而设计建设的，当难以满足城区排水需求时，应及时进行改进和优化。城市内涝是指来水量大于排水量，导致部分区域排水不畅而严重积水。海绵城市概念的提出为城市排水系统的优化指明了方向，同时对城市污水处理提质增效具有重大指导意义。

1 福州市内涝原因及应对措施

1.1 內涝原因

从地形地貌来看，福建省福州市中心城区呈三面环山、一面临江的半包围状态，极易发生山洪入城的情况。从水文气象条件来看，福州市地处中国东南沿海，属典型的亚热带季风气候，每年5—10月台风活动频繁，容易产生强降水;而城区排水受纳水体为闽江，闽江水位受潮汐影响，会出现潮水顶托现象。从城市建设来看，老城区管网排水能力难以满足城市发展需要，尤其是近年来，城市建设密度不断加大，可用于调蓄排水的空间越来越少，部分河道被侵占、排水不畅，城市排水能力严重不足。

1.2 采取措施

为解决山洪入城问题，福州市研究并启动了高水高排项目，通过将山洪截流后直排入闽江，减轻城区河道行洪压力，降低山洪入城的风险。为改善河道行洪能力，福州市学习和借鉴国内外城市先进治水经验，开展水系综合治理，包括扩充河道加快排水速度，优化河道进行水量分流，联通河道提升行洪能力，调蓄雨水开展生态利用等。为提升管网收水能力，对中心城区所有排水管网进行详细排查和建档，并安排修复和改造施工。

2 现代城市排水系统规划设计及管网建设

2.1 城市污水量计算

城市污水量等于城市生活污水量、工业废水量之和。对于拥有较高地下水位的城市而言，还需要将地下水渗入量纳入进来。需要说明的是，城市污水量要结合城市用水量和污水排放系数来确定。根据城市发展程度不同、工业种类不同和基础设施不同，要合理选取城市分类污水排放系数。一般城市污水排放系数为0.70～0.85，城市综合性生活污水排放系数为0.80～0.90，城市工业废水排放系数为0.60～0.80。另外，要明确地下水渗入量，主要考量污水是否污染地下水和是否对城市水系产生影响。

2.2 排水管道系统设计

2.2.1 排水管道设计原则。排水管道设计要遵循4项原则：①布置在主干管、干管和支管时，应保持顺直，水流不能绕弯;②充分利用地形优势，尽可能选择重力流形式;③对于起伏较大的地区，需要将低区系统与高区系统分开，高区位置处不可随便跌水，应直接利用重力流入污水厂中，同时应保证管道埋深，实现高水高排;④尽量减少中途提升泵站的个数[1]。

2.2.2 排水管道设计。一是污水管道管径。通常在一个排水区域设计1～2条污水管道，按照污水流量确定，一般管道内径为1 000～2 400 mm;城市主干道设置污水主干管，管道内径多为600～1 400 mm;按照相应规范，基于当地管养部门要求，在城市规划道路下的污水管道最小管道内径是400 mm。通过计算与统计，12～20 m宽道路上的污水管道可选择400 mm内径;道路宽度为25～30 m时，管道可以选择500～800 mm内径。二是最大设计充满度。当管道内径为400 mm时，最大设计充满度为0.65;当管道内径为500～1 000 mm时，最大设计充满度为0.7;当管道内径为1 100～2 400 mm时，最大设计充满度为0.75。三是最小设计坡度。只有满足最小设计坡度要求，才能满足最小流速和不淤流速要求。不同管径的最小设计坡度如表1所示。

2.3 污水排水规划设计

2.3.1 污水排水规划原则。污水排水规划总原则是雨污分流、分区治理、分期实施和统一规划。基于可持续发展战略，在系统性和区域性要求下，对水资源进行保护，进一步提高环境质量，满足社会经济发展需求。具体原则如下：在城市总体规划下，保证供水规划与环保规划相协调;实现建设与管理结合、集中与分散结合、远期与近期结合，适当留有发展余地;扩大分区，重点放在分流体制上，形成重力流管网布局;污水处理厂布局需要与区域水域规划相匹配[2]。

2.3.2 污水排水规划分区。在排水区域划分上，将中心城区划分为5大排水区，所有排水区均配备了污水处理厂。按照水环境综合整治建议和城市发展情况，进行污水排水规划分区。

2.3.3 污水流量计算。一方面，结合供水规划中的人均综合生活用水标准和工业用水回收率，综合分析国内大城市用水量标准，最终确定综合排水定额。另一方面，为利于管网规划估算，污水管道规划选用单位面积定额法。

2.4 污水泵站设计

污水泵站需要以服务对象日最高污水排放量为基准，远离居民区，同时需要根据泵站建设规模规划用地。泵站污水处理量和占地面积的关系如表2所示。

另外，城市污水处理厂是确保污水得到治理的关键主体，需要与居民区保持安全防护距离。根据污水处理规模，可设置150～300 m的安全防护距离。该安全防护距离指的是污水处理厂到保护区边界的距离。

2.5 雨水系统设计

雨水系统设计中比较重要的环节是雨水量的计算。在具体计算中，考虑福州市降水历史记录，选择暴雨雨型。其中，综合径流系数的确定十分关键，分为雨水排放系统系数和防涝系统系数。一般而言，城市建筑密集区、较密集区、稀疏区的综合径流系数是不同的。3个区的雨水排放系统系数和防涝系统系数分别为：0.6～0.7、0.8～1.0，0.45～0.60、0.6～0.8，0.20～0.45、0.4～0.6。此外，城市防涝空间、城市雨水泵站以及雨水径流污染控制也需要按照《城市排水工程规划规范》（GB 50318—2017）中的有关影响因素和指数等综合计算。

3 提升现代城市排水系统规划设计及管网建设水平的策略

3.1 提高规划设计质量

3.1.1 充分利用城市建设档案。我国各个城市都没有存储城市发展数据的档案馆，会存放一些城市降雨量、生活污水量、汇水面积等数据，或者存放与城市排水系统有关的资料。这些数据和资料都是城市排水系统规划设计的依据。可将这些数据采集到位，整理成资料，提交给规划设计部门[3]。

3.1.2 展开详细数据采集和监测。在城市各个关键节点展开水文监测，要对有关建筑、小环境特点、降水量、局部径流及地下水位等展开动态监测，并积极汇总数据，将数据保存于数据库，以便提供给城市排水系统规划设计部门作为数据依据。

3.1.3 积极探查取证并组织听证会。规划设计人员要积极进入基层，前往管网泄漏处，对存在的泄漏问题进行深度研究，以确认是涉事单位私自改变管道还是市政排水管道已经不能满足泄漏地带排污要求。同时，积极对接附近企业、事业单位、居民区、园林单位等主体，对排水量进行监测。等采集工作基本完成后，组织相关单位展开听证，了解这些主体未来10～20年的发展规划，确认这一周期内其排水增减量。另外，要将该数据记录在案备用。

3.1.4 城市规划时需要同步进行排水系统规划。规划人员要改变传统觀念，结合海绵城市理论，提升排水系统设计能力。必须考虑城市发展规划，确保排水系统在未来20～50年里能够持续发挥良好的排水作用，同时认真考虑城市的发展速度和排水管道的压力。保证管道拥有足够好的质量和足够大的管径十分关键。

待到规划部门将以上数据和资料整理后，可以融入建筑信息模型（Building Information Model，BIM）技术将有关数据输入其中，对城市排水系统展开预测，形成拥有一定容量空间的排水系统，避免以往排水系统局部反复修堵、反复重建带来的负面影响[4]。

3.2 提升管网建设质量

3.2.1 提高节能减排意识。积极促进城市排水系统规划设计部门和施工部门的对接，及早引入工程监理部门，集合三方专业人士对施工展开全面分析。积极贯彻节能减排理念，将能用的管道纳入施工材料之内。

另外，在土方工程中，必须积极确认地下其他管线位置，避免挖断燃气、供水、供热、网络等线缆给市民生活带来影响。这样的精细化管理也是节能减排所必需的，否则会造成各系统彼此影响，不断拉升城市建设成本，因此需要施工企业和自来水、供热、通信等企业加强联系。在如今管网一体化建设背景下，多方主体需要积极沟通，合理设计和分析具体管网施工方案[5]。

3.2.2 实现管道施工标准化。可融入信息化手段（BIM技术）虚拟演示整个城市排水管网布局，有效规避管道碰撞，找到各级管网对接处，使对接方案更加明晰。尤为关键的是，BIM系统内存在市政给排水施工标准和一些与海绵城市建设有关的资料和数据，最终可以为施工者提供比较全面的施工组织设计方案，确保各类施工有条不紊，实现大小管道的有序对接和接口的严密处理，杜绝渗漏。

3.2.3 管理主体明晰化，减少施工阻力。城市需要有统一的排水管道建设行政管理部门，从区、街道到社区一一成立派出机构，专门负责管理辖区内管道建设事宜，进行管道数据监测和管网维护，并积极上报数据，以保证所有资料档案统一于一个部门，便于城市排水系统规划设计以及后续建设和维护。这样的统一管理让建设部门、施工单位都有据可依，避免各自为政带来条块状、分散化的建设局面。

4 结语

现代城市排水系统规划设计及管网建设必须依靠信息化手段实现规建管合一，以城市总体规划为蓝本，以排水系统规划为依据，根据统一标准统筹规划设计、施工，最终形成材质、管径、技术等方面都高度协同的管理文件，实现排水系统的精细化管理，有效降低城市内涝风险，实现城市的可持续发展。

参考文献：

[1]杜旭杰.现代城市市政给排水规划设计分析[J].智能城市，2019（1）：104-105.

[2]闫新星.有关现代城市市政给排水规划设计探讨[J].建材发展导向，2019（7）：398.

[3]邱宏俊，孟庆杰.现代城市市政给排水规划设计分析[J].中华建设，2020（3）：104-105.

[4]王天玖.市政排水管网规划和科学性设计分析[J].房地产导刊，2019（8）：25.

[5]李敬文.市政排水工程管网设计与施工质量控制研究[J].建材发展导向，2019（5）：395.