市政给排水设计中常见的问题与解决措施

赵政

（中铁工程设计咨询集团有限公司济南设计院，济南250022）

1 市政给排水设计中的常见问题

1.1 给排水工程系统整体设计不合理

市政给排水设计需结合城市的地形地貌、地质条件、城市建设与居住情况等复杂因素科学规划与布局，但当前，部分市政给排水工程设计未能切实从水资源供需与利用角度予以合理设计，例如，市政排水系统中的污水包括工业废水和生产生活污水，雨水主要为自然降水，但现状是大量老旧排水系统采用雨污合流模式， 将雨水与污水共用排水管网汇集排放，雨水、污水分流分级不合理，这不仅增加了市政排水系统的排水压力，导致城市排水不畅，出现淤积、降雨、强度较大时地面漫流等内涝问题，同时亦不利于雨水资源的循环利用[1]。此外，市政给排水设计中的节点泵站设计也存在不合理之处，例如，排水提升泵站是区域排水系统的重要构成部分， 能在重力自流无法实现的环境中，解决污水、雨水调蓄、转输、排泄等排水问题。 但是，不少城市由于在设计排水提升泵站时，未能充分、客观地调研并适当结合规划远期需求综合考虑排水提升泵站的设计排水量，对当地的降雨历时、降雨重现期等水文数据的采集或分析归纳不够准确，对泵站大小、管道坡度、水泵流量扬程等参数的设计不符合实际需求， 均会导致排水提升泵站设计不合理、实用性达不到预期[2]。

1.2 给排水工程系统与城市建设不匹配

市政给排水系统并非独立的城市给水与排水管网， 而要与城市其他功能区的给排水管网有机衔接，为城市居民生活、工农业生产等提供给水与排水服务。 当前，城市建设与扩张的脚步虽有所放缓，但不少城市陆续推出城市更新计划，对城区老旧小区及其配套设施进行改造与升级， 同步驱动市政给排水系统更新升级与合理完善， 以更好地适配城市更新后的居民生产生活给水与排水需求，但是，部分设计人员在进行市政给排水管网设计时， 对排水管道未来要承受的压力与能力未能以前瞻性的视角准确估算， 导致后期实际给水量与排水量超出设计范畴[3]。 此外，市政给排水设计方案大多依附市政道路设计方案， 给排水管网敷设施工也大多与市政道路改造或修建同步实施， 如果市政给排水设计人员对城市市政道路建设的相关规划与设计方案了解不清， 设计出的给排水管网方案极易与市政道路设计方案存在偏差，甚至冲突；更有不少排水管网设计方案，未能充分结合当地的气候特征、历史内涝情况以及防洪需求，尤其是在沿海地区，突发性的暴雨会给城市市政排水系统在短时间内造成极大的挑战， 未充分考虑突发性的排水峰值径流量，将会导致严重的城市内涝，危及当地民众的生命安全。

1.3 给排水设计中的节水意识薄弱

当前， 我国各级城市的市政给排水设计多侧重于供排水能力的保障，随着城市化进程的不断加快，城市各功能区，尤其是集中居住区与办公生产区的用水需求量将日益增加，然而，给排水设计时，未能充分贯彻节约、环保、绿色、低碳等理念，城市水资源浪费现象愈发显著，不容忽视。 例如，城市雨水系统设计时，未能充分融合海绵城市理念，未能对地表径流雨水进行有效截留与循环利用，造成了水资源的浪费，以及衍生效应引起清洁水源受到污染、生态环境遭到破坏。 此外，还有不少设计人员在选用给排水管道管材时， 未能充分调研选用先进、优质、绿色、低碳的环保材料，管道材料的性能无法达到预期给排水工况的需求，在高温、低温、一定荷载压力下出现爆裂、弯折等问题，引起管道内介质泄漏，造成水资源的浪费，雨污水外溢更会对周边生态环境造成污染。

2 市政给排水设计常见问题的解决措施

针对上述市政给排水设计中的常见问题， 有必要从统筹城市规划建设可持续发展与绿色节能设计的视角， 对给排水设计常见问题加以研究与解决， 从而切实响应城市绿色低碳发展与科学发展的号召。

2.1 增强市政给排水设计的全局重视意识

市政给排水管网的合理设计离不开城市规划单位、 供排水运营管理单位、给排水设计单位，以及建设单位等各参建单位群体对给排水设计方案的高度重视。 各相关部门以及给排水设计人员应注重对常见给排水管网问题的收集与归纳，例如，对城市历年给排水管网爆裂情况进行调研，分析给排水管网爆裂的具体原因，包括管道材质问题、管网设计年限问题；对城市内涝区域进行实地踏勘与调研分析， 归纳城市内涝的地形地貌、水文条件、气候条件影响因素，为给排水管网合理设计提供参考、奠定基础。 同时，市政给排水的合理设计同样依赖于设计人员对城市建设情况和市政工程建设情况的前瞻性、 全局性统筹把握。 设计人员还应对城区进行功能合理分区， 对不同功能分区科学估算其未来一定时期内的给水量与排水量，从而合理设计给排水管道路径与管径等参数，有效消除未来城市更新与市政设施改造时出现给水量供应不力、排水量超出设计的问题； 有效避免市政给排水管网及相关配套设施重复建设、资源浪费问题，在给排水主基调不动摇的基础上，保障城市功能微调整、城市面貌微更新。

2.2 夯实市政给排水设计的绿色与环保理念

市政给排水工程的基础性功能是为城市居民生产生活提供充足的清洁水源，以及稳定可靠的排水渠道，其附加功能可能为城市防灾减灾、有效规避城市内涝、推动城市生态系统有机更新，以及生态环境有效保护提供助力。 在绿色生活的理念下，市政给排水工程的附加价值愈发凸显，给排水设计需要融入更多的绿色、节能、环保理念，夯实绿色节水举措才能真正适配未来城市规划与建设的发展需求。

1）市政给排水设计要立足全局性的城市建设与发展规划，在满足城市基本给排水需求的基础上，通过对给排水管网布局与走向的合理规划与设计， 减少对城市现有建设成果的破坏，避免对城市建设的无端消耗，充分体现给排水工程设计与实施的经济性。

2）市政给排水设计要科学利用管网最优设计算法，对管网布局进行科学规划，综合考量管网的建设成本、自来水公司与污水运营管理单位的运维养护成本、 给排水管网的社会效益与生态效益，并为其生态效益赋予更大权重，保护城市的饮用水源以及生态红线区， 提高市政排水管网设计的环保性与生态性。

3）市政给排水设计人员要充分引入新材料、新技术理念，管网、管材优先采用绿色环保材料，例如，采用性能优、寿命长、强度高的管材与管件，合理布设管网系统，避免管道因材质不佳、布设不合理而污染管网内水质，造成生活用水二次污染，危及城市饮水安全。

2.3 按照城市实际情况确定市政给排水设计方案

城市水资源在空间与时间方面存在明显的分布不均衡现象，合理调度与利用城市水资源，需要针对城市的实际用水需求，合理制订给排水设计方案。

1）需对城市片区内的用水需求进行准确预估计算，综合考量当地的工业用水量、农业用水量、居民生活用水量以及其他未预见用水量，并比对当地实际的供水能力，从空间层面合理调度水资源， 并积极利用净水措施对收集到的雨水进行处理回用，切实保障居民的饮用水安全。

2）要严禁随意开挖地下水，避免地下水位下降带来的海水倒灌或地面塌陷等问题。

3）结合城市结构、地下设施、区域的水资源含量以及城市污水处理能力，确定管道流量与管径大小，要充分考虑给排水管道与其他地下管道，如供电、通信、燃气等管线之间的交叉设计， 减少其他管线设施日常运转与运维养护对给排水管道带来的损耗。

4）在市政排水管网系统的设计过程中，需结合城市实际情况与自然地形地貌， 严格贯彻落实城市总体规划要求，科学、严谨地确定排水管道的路径与规格，充分利用自然地形条件，确保城市排水的顺畅性。 在市政排水管网系统的设计过程中，为避免对机动车道有效空间的占用，尽量将管道布设于绿化带、人行道和非机动车道范围内，并保证排水末端出水口高于水域沟渠常水位，并充分考虑洪水位、内涝水位控制高程，结合水体水位顶托问题进行合理设计，才能科学、有效地提升管道排水能力。

5）在市政给水管网系统的设计过程中，本着供水经济合理、保证供水安全和创造良好水力条件的原则，结合城区各类不同功能分区用水模式的特殊性，进行合理、可行以及人性化的给排水设计，合理布置给排水及消防的配套设施，尽可能减少对有效土地资源的占有，节约投资。

6）市政给水管道设计总体布局应整体形成环状管网联合供水，尽量采用两路及以上供水水源，确保城市供水的安全可靠。

2.4 采用分流关键技术实现精细化分流

对于当前市政给排水系统中存在的雨污水合流混排、排水分流不当等问题，可采取以下措施：（1）在排水管网设计时，要充分融入智慧城市理念，充分利用现代化、信息化技术，例如，在管网系统中采用水质、水量在线监测设备，动态监测排水管网的径流量以及排水特征， 为科学估算市政给排水管网的给排水压力提供精准的数据参考。 （2）要充分引入新型精细分流装置，通过分流装置有效区分生产生活各类污水、初期弃流雨水，以及降水中后期地表径流排水，充分融入海绵城市建设理念，合理建设低影响开发（LID）系统,通过降峰减流、涵养水源改善城市生存环境，减缓城市内涝的影响，建立“渗、蓄、滞、用、排”新型城市雨水排水系统，实现城市生存环境的提升。 （3）充分考虑精细分流装置与老旧排水管网的链接问题、改造建设可行性问题，例如，将既有雨污合流管网充分利用为污水系统管网，重新规划建设雨水管网，收集区域雨水进行雨污分流，从而有效改善雨污合流带来的水资源污染浪费问题。

3 结语

科学、 高效的市政给排水管道是确保整个城市生产生活水资源供给与排放的重要渠道， 能够在节约用水的基础上提高用水质量,确保城市生产生活用水供应,符合低碳经济时代的要求，因此，在进行设计时，要特别全面细致。 在设计前期，需要对城市管网建设地区进行深入调查分析，与城市规划、供排水运维管养单位等各参建单位充分对接， 掌握城市最新相关数据，为提高市政给排水系统的设计质量打下基础，确保市政给排水管道设计的科学合理性。 同时，还要依据给排水管网系统特点与自然地形地貌等工程特征统筹设计， 综合考虑建设成本、后期运维管养难度等因素，采用新型精细分流装置实现对雨水、生产生活污废水的精细化分流；应用分流关键技术优化调控，对雨污水进行分级、分类排放，优化市政给排水管网设计，确定合理的雨污水处理及回用方案，更好地提高市政给排水管网运行效率。