摘要：给排水系统是现代城市的基础市政设施，该系统的设计效果很大程度上影响城市用水，需给予优化。市政给排水设计规划是城市规划建设中的重要内容，其与城市居民的日常生活有着密切关系，对城市的未来发展也会产生一定影响。市政给排水设计规划工作在开展期间，会受到多种因素的影响，无法保证规划设计的合理性，影响给排水系统的应用效果，也无法满足城市供水和排水需求。要对市政给排水规划设计进行深入分析，找出设计规划中存在的问题，并制定针对性的解决对策，结合城市发展需要进行科学的规划设计，保证市政给排水系统的稳定运行。
关键词：市政给排水设计；给水稳定性；分流模式；备用系统
前言：
给排水系统是为人们的生活、生产、市政和消防提供用水和废水排除设施的总称，消防系统也可纳入给排水系统之中，与给水、排水系统均作为独立工作系统。当前市政给排水设计存在一定问题，影响民众、各类组织的用水需求，也可能增加安全隐患，影响消防用水。本文就给排水系统设计问题和策略进行分析。
1市政给排水设计规划的具体内容
市政给排水工程涉及到多个领域，具有一定的复杂性，主要由供水、排水和循环水系统组成。对给排水系统进行设计规划，主要是为了促进以上三个子系统的相互协调，使其满足城市整体的规划建设需要，能够实现水资源的充分运用。而市政给排水工程规划主要可以分为城市整体工程规划、某区域整体排水规划和详细规划，要确定给排水的具体范围、数量和各项参数，规划内容也比较多，还包括城市污水污泥处理程度和城市给排水系统控制中心的具体位置和建设规模等。只有对设计和规划内容进行明确，才能结合具体情况进行针对性的规划设计。
2市政给排水规划设计的重要性
2.1有利于改善环境质量
生态城市背景下，对市政给排水进行规划设计，可有效改善城市环境质量。城市规模的扩大，以及居民数量的增多，增加了每日的生活用水的需求量，同样增加了污水管道的排放压力。如未对污水进行处理，极容易导致环境污染问题加剧，对居民的生活造成不良影响。对市政给排水系统进行规划设计，可有效提高给水的充足性，且能够提高污水处理水平，这对环境质量的改善，具有重要意义，且与生态城市建设理念以及“可持续发展”理念相符合。可见，对市政给排水规划设计，对城市的发展而言均较为重要。
2.2有助于促进城市建设
生态城市背景下，加强市政给排水规划设计，对城市建设水平的提高，同样具有重要价值。近些年来，居民物质生活丰富性显著提高，且城市居民对生活环境的要求不断提高。如给水不充足，或污水未有效排放，均会影响城市面貌，影响居民生活。对市政给排水系统进行规划设计，有助于使城市功能得到改善，使居民生活的便利性得到提高[1]。从长远的角度看，这对城市建设水平的提高，具有重要价值。此外，给排水规划设计，同样为城市发展的必经环节。因此，有必要积极分析城市的给排水规划设计需求，改善设计效果。
3市政给排水规划设计的原则
3.1环保性原则
环保性原则，是对市政给排水系统进行规划设计的主要原则之一。所谓环保性原则，指设计人员将环境污染、资源节约等理念应用到设计过程中，对给排水系统进行规划设计的原则。以环境污染问题：城市生活污水、工业废水的排放，是导致河流污染的主要原因。污水处理系统，属于市政给排水系统的重要组成部分，对该系统进行规划设计，有助于提高污水处理水平，改善处理效果，改善城市水质，解决河流污染问题，环保性良好。就资源节约问题而言，随着水资源使用量的增加，城市居民用水难的问题加剧。对城市雨水进行收集，可有效节约资源。而雨水处理系统的规划设计，则是确保上述目标能够达成的主要途径。可见，给排水规划设计的过程中，坚持环保性原则较为必要。
3.2协调性原则
协调性原则，同样为市政给排水系统规划设计的主要原则。所谓协调性，主要体现在人与自然相协调、城市地下管线相协调、设计与需求相互协调三方面。就人与自然的协调而言，城市给排水系统规划设计，应具有合理性，应充分尊重自然规律，并利用自然规律，以使人与自然能够和谐发展。就地下管线而言，随着城市发展速度的加快，地下管线数量不断增加，除给排水管线外，天然气管道、电缆等同样存在。设计给排水系统时，应注意明确上述管线所处位置，以免造成碰撞，影响设计效果[2]。就设计与需求问题而言，给排水规划设计的过程中，设计人员应考虑到居民的需求，以提高其生活便利性为主要目的，完成规划设计工作，这对城市生态文明建设速度的加快，具有积极意义。
4市政给排水设计存在的问题
4.1排水与排污共道
排水与排污共道的问题，可见于我国绝大多数城市，系指生活污水、雨水等共道排放[3]。在非暴雨条件下，大部分排水系统可满足作业要求，当地区降水量偏大时，雨水和污水需共道排放，排水系统压力短时间内增加，有可能出现排水不畅的问题，导致都市内涝。此外，排水与排污共道设计还存在其他弊端，如无法准确评估管道内径、无法充分契合区域内排水需求、增加运维支出等。
4.2给水稳定性不足
给水稳定性不足的问题相对少见，主要受到突发事件、用水量短时波动等不可控因素影响。如某地为开发区，给排水系统建设之初，设计的管道内径、分布特点等，能够满足当地5万户居民的使用要求，随开发区建设不断完善，大量工业企业和人口进入开发区，原有给排水系统难以满足供水要求，出现供水中断等问题，影响企业和民众用水。此外，材料选取不当的情况下，部分给排水系统管道也可能出现破裂、维护工作压力大等问题，降低给水稳定性。
4.3缺乏备用系统设计
备用系统，是指应急供水系统，如建筑内消防系统，往往不可与常规给水系统进行共道设计。而常规给排水系统一旦出现故障，往往出现给水困难、中断或排水不畅的情况。一方面现代都市内土地使用情况较为紧张，无法为所有建筑提供两套给排水系统；另一方面，给排水系统的修护开支较大，在非必要情况下各地往往不会设计两套工作系统，这也加剧了给排水系统设计上的问题。
4.4功能性需求问题
城市发展中的功能性需求问题是市政给排水设计的又一问题。以某地区为例，区域内与河流相连，整体地势平坦，无明显起伏，所以城市内部的防洪设计也应该结合实际的道路高程来确定[4]。但是城市规划方向与道路高程之间存在矛盾，导致排水设计的功能性需求无法发挥防洪作用，无法满足排水通畅的要求等。又例如很多城市在建设规划的过程中未做好有效的风险分析，缺乏对于工程建设的系统性指导，未考虑到城市公路、绿化、水体方面的用地规划问题。
5市政给排水设计策略
5.1应用分流设计模式
分流设计理念，最早提出于欧洲，西欧国家受到季风气候影响，降水量较大，因此设计雨污分流模式予以应对。我国国内采用分流设计模式的城市较少，但其经验可作为其他城市学习的参考。具体而言，建议各地在给排水设计的过程中分别考虑污水排放、雨水排放的需求，设计可独立工作的系统，在此基础上，为提升突发情况的应对能力，可进一步加强设计，为不同管道设计总阀。调取常规排雨、排污工作需求参数，确保独立作业的管道，可在正常情况下满足排雨、排污需求。
非降水情况下，仅开放排污管道，进行城区污水的排放；出现强降水天气时，同步开放排雨管道，使雨水经独立导管得到排出。与此同时，在排雨、排污管道交汇处，设置总阀[5]。当区域内短时间降水达到较高水平，或短时间产生了较多的生活污水，可开放总阀，同步应用两套工作系统进行排污、排雨。分流设计模式可应对都市内涝问题，具有较高的可行性。
5.2加强给水稳定性
给水稳定性的提升，强调以客观数据信息为依托，拟采用智能设计模式，借助智能工作设备改善给水效果。如某地区准备改造给排水系统，当地用水量呈现缓慢增加、长期稳定的特点，每年度用水量均有小幅增加，与此同时，不同时间段的用水情况又存在波动，冬季、夏季用水量大，秋季、春季用水量小，为提升供水稳定性，可在所有用户终端设计流量监测仪，监测仪智能化进行工作，收集对应用户当日用水信息并通过远程通信的方式，将该信息传输至管理端。实现对当地用水信息的长期收集，获取其用水量变化情况作为后续供水活动的基础。假定当地平均每日用水量为X吨，智能流量监测仪在n个工作日内收集的参数，必定围绕X出现带有模糊线性特点的变化，呈现为一个数集：X=[X-n……X-2；X-1；X；X1；X2……Xn]其中[X-n、Xn]是指n个工作日内当地用水的最小值和最大值。在相关数据的支持下，应确保当地给排水设计以每日提升Xn吨水作为最低标准。同时，结合历来年的工作信息，确定该地每年用水增加量，假定其为1.5%。则下一年度给水系统作业能力，应达到每日101.5%Xn吨的水平。设计给水系统工作时间为5年，则需要进一步进行迭代，在每年用水量的基础上增加1.5%，累计5年。以最终结果作为给水系统设计标准，进行当地给排水系统的重新改造。给水稳定性的增加，还体现在具体工作环节，如我国部分地区采用的水箱供水和远程供水结合模式，居民可通过水箱、远程供水系统获取生活用水，如果水箱或远程供水系统出现水资源枯竭、故障等问题，无法满足用水要求，也可通过另一个供水系统临时维持用水需求。该模式可提升区域内供水稳定性，但施工建设成本较高、技术较复杂，适用性上存在不足。
5.3设计备用工作系统
备用工作系统包括给水备用系统、排水备用系统和综合备用系统三类。给水备用系统，是指为提升给水能力设计的备用管道和附属工作单元，适用于用水量较大且具有独立排水系统的区域，如工厂等。该系统的作用在于，为某些特殊组织提供充足水源，避免因水源不足导致的生产中断等情况。如某工厂位于城郊地带，拥有独立排水系统，可满足高负荷模式下的排水需求。该工厂每年夏季作业繁忙，用水量大，可在其常规给水系统的基础上，设计一套备用系统，备用系统的作业能力（主要为供水能力），应达到常规作业系统的50%以上。在春季、秋季和冬季等淡季，工厂以常规作业系统进行供水，进入夏季后，启动备用系统进行辅助，企业可获取足够的生产用水，其独立排水系统也可满足排污需求。排水备用系统适用于存在较大排水作业需求，供水能力相对理想的区域，如大型企业以及其生活区、大学城等。上述区域存在用水量阶段内激增的特点，供水系统基本可满足工作要求，但排水系统可能在短时间内出现负荷骤增问题。可在其常规排水系统的基础上，设计备用系统，作业模式与给水备用系统相似，均强调阶段性开放，以减少运维开支[6]。综合备用系统是指兼具给水备用系统、排水备用系统的综合设施，适用于存在改造需求的老城区、大城市居民区等，上述区域给排水工作的特点在于用水量和排水量相对稳定，且呈现出给排水系统压力逐渐增加的趋势。如果大规模进行地下改造、管道改造，耗资较大，且可能扰动周边建筑。可在地区原有给排水系统的基础上，分别建立给水备用系统、排水备用系统，工作方式上，与独立给水备用系统、独立排水备用系统相同，如果区域内的用水、排水需求快速增加且维持稳定，备用系统也可长期投入使用。
5.4提高设计人员的整体素质
在市政给排水工程的施工过程中，施工人员是工程的主体，在施工中发挥着重要的作用，为了实现给排水工程的质量与效果，市政企业要提高施工人员的素质，企业要开展给排水工程施工技术的培训，或者多媒体远程培训等多种方式不断提高施工人员的整体素质。此外，施工人员也要对自己有较高的要求，不断地自我提升，在空闲时间多多学习，多多感悟，向优秀的企业学习先进的技术以及先进的管理理念，推陈出新[7]。其次，还可以招聘相关的优秀人才，开展培训，培养一批有质量、优秀的人才，加大市政施工队伍的建设。
5.5加强渗漏防范
渗漏是给排水中的常见问题，在设计中应加强渗漏防范。对由于管道基础质量问题产生的渗漏现象，应按设计要求对地基进行科学施工，根据现场的地质、自然条件等合理设计给排水管道，选择适合市政特点的管材，恰当设计管道接头处的处理，规避因管道接头处处理不当而引发的渗漏问题。
5.6优化给水系统的设计，提高节水意识
给水系统的设计是关系到市政特别是居民用水和节水的关键，设计规划要从发展的角度考虑，既要满足当前需要又要放眼未来，以可持续发展为基本出发点，使市政给水系统发挥出其应有的经济效益和社会效益。通过多种方式，加大节水宣传，提高人们的节水意识。
6模拟分析
6.1模拟对象
选取某老城区作为模拟对象，采用参数模拟法，借助计算机建立分析模型，可变参数为阶段供水量、供水总量、阶段排水量、排水总量，观察指标为供水是否中断、排水是否异常。为保证分析效率，所有参数均取固定值，不考虑管道老化和阶段内用水波动、其他原因导致的系统故障影响。应用分流设计模式，同时加强给水稳定性，设计备用工作系统，作为实验组，另以收集所获当地原始工作信息作为对照组。
6.2模拟过程和结果
模拟进行160次，分为两组（实验组和对照组），每组80次。实验组模拟又分为四个阶段，第一阶段默认阶段供水量、供水总量、阶段排水量不变，调整排水总量，使其超过当地排水总量，观察排水是否异常。第二阶段默认阶段供水量、供水总量、排水总量不变，调整阶段排水量，使其超过当地阶段排水量，观察排水是否异常。第三阶段默认阶段供水量、阶段排水量、排水总量不变，调整供水总量，使其低于当地供水总量，观察供水是否中断。第四阶段默认供水总量、阶段排水量、排水总量不变，调配阶段供水量，观察供水是否中断。对照组实验方式与此相同。结果上看，实验组出现1次供水异常，无排水异常，对照组出现7次供水异常、14次排水异常。两组差异明显。
总结：
综上，市政给排水设计中存在一定问题，针对问题分析设计策略具有一定的可行性。问题上看，排水与排污共道、给水稳定性不高、缺乏备用系统等，影响了市政给排水系统作业能力。可在后续工作中，应用分流设计模式，同时加强给水稳定性，设计备用工作系统。模拟分析中，采用实验室条件进行分析，结果表明智能技术、分流模式和综合设计的运用，可提升市政给排水系统作业能力。
参考文献：
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