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摘要：本文从市政给水排水管道布置原则、污水量及变化系数、管渠水力理算、污水管设计过程中的注意事项共四个方面梳理了市政给水排水管道的布置及埋深要点；围绕雨水管渠设计径流量、开槽及支撑施工要点三个方面分析了雨水管渠系统的设计施工措施，供参考。
关键词：市政给水排水管道；设计施工；雨水管渠
引言：给水排水管道的设计施工是现代城市给排水系统建设的重要环节。一般而言，给水管道以自来水厂为起点，以用户端出水口为终点，将经过自来水厂处理后达标的清洁水资源供应给城市居民；排水管道即俗称的“下水管道”，主要用于将雨水、城市生产生活污水排放至污水处理厂。
1.市政给水排水管道的布置及埋深
1.1管道布置
相较而言，市政排水管道在设计施工层面的复杂程度远远超过给水管道，原因在于：给水管道主要用于将自来水厂提供的清洁用水输送到城市各处，在输送期间只需保证管道的安全性即可。污水包含的种类较多，如居家生活中，厨房、厕所、洗衣房等产生的污水中，污染成分差异较大，不仅包含大量的有机物（如碳、氢、硫、磷铁等元素组成的脂肪、蛋白、糖类及衍生物等），同时还必然存在大量的细菌、寄生卵等[1]。作为传染病的主要传染介质，市政排水工程必须注重排水管道的设计与施工建造，希望能够对所有污水进行无害化处理。
市政给水排水的管道布置原则为：
（1）主干管道应尽量布置在坚硬、密实程度较高的土壤中。
（2）在条件允许的情况下，主管道应尽量避开河流穿越、铁路附近、山谷及高地等处。
（3）建筑群较为集中的区域，地下构筑物可能出现高密度交叉的情况，故在该类地区以及繁忙、狭窄的街道下方土层中均不宜布置给水、排水主管道。
（4）在同一条道路中，污水管道通常布置在污水产生量较大的一侧或地下管线较少的一侧；最优选择为人行道、绿化带、慢车道之下的土层中。如果道路的宽度超过了40m，则为了更好地排放污水，设计人员应该考虑在道路的两侧分别设置一条污水排放主管道。
（5）相较于北方城市多以平原地带为主，我国南方很多城市是典型的丘陵与山地地形。因此，设置管道时还需重点考虑坡度。一般而言：①管道纵坡应尽量与街道纵坡维持“平行”的关系；②水管的纵坡最小值应尽量大一些，不能小于0.3%，否则便有可能出现水分沉积，影响给水和排水速度；③雨水专用排放管道的流速设计通常采用“自清流速”，具体值普遍选用0.75m/s。
1.2污水量及变化系数
我国各地区的地形条件以及城市居民的生活方式、卫生条件等均存在较大的差异，故生活污水排除量也必然不同[2]。一般而言，居家生活中如果只有给水排水卫生设备（如只有洗漱出水口及抽水马桶），则每人每日污水额定排放量最低；若额外设有淋浴设备，则额定排放量需对应增长三分之一；若额外设有浴缸以及其他集中热水供应设备，则额定排放量进一步增加三分之一。
以年、月、日为单位对污水排放量进行统计时可以发现，在同一个周期内的不同时段，污水量是不同的。为了更加精确地掌控给水排水管道设计施工所在地区的污水量，需引入污水量变化系数概念。比如：一年之中，污水量最大日的具体值与平均日污水量具体值之间的比值被称为污水量日变化系数、一天内最高时污水量与该日平均时污水量之间的比值被称为时变化系数。具体的污水量计算公式为：
Q设=K总×F·q （1）
公式（1）中，Q设为污水管道预设污水排放量，K总为总变化系数，F为流域面积，q为面积比流量。按照该公式，可计算出污水管道在单位时间内流经的污水总量；将相关数值替换为给水量时也成立。
1.3管渠水力计算
计算出给水排水管道在单位时间内承受的总过水量之后，还需计算出管道承受的水力大小，具体公式为：
V=
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（2）
Q=A·v （3）
在公式（2）、（3）中，Q表示过水量（流量），A表示过水断面面积，v表示水的流速，R表示水力半径，及过水断面积与湿度之间的比值，i表示水力坡度（水面坡度，一般被视为等同于管底坡度），n为管壁的粗糙系数（雨水一般为0.013，污水为0.014）。
1.4污水管设计过程的注意事项
（1）管道的管径与坡度确定作业与管道起点终点埋深确定必须交替进行。
（2）管网系统的控制点位确定过程必须慎之又慎。通常而言，控制点应位于区域的最远或最低位置，各条管道的起点、低洼地区的个别街坊、污水出水口位置较深的工业企业、公共建筑等均为重点考虑对象。
（3）进行水力计算时，应从上游逐渐向下游进行。设计流量逐段增加的同时，设计流速也会逐渐增大（部分情况下会保持不变）。但当管道坡度突然变小时，设计流速需随之减小。
（4）跌水井的设置。如果地面坡度较大，则为了减小管内水流速度，防止管壁受到较大水力的冲刷，管道坡度设置应该尽量小于地面坡度。
（5）如果土壤环境较为干燥，则给水排水管道的埋深一般不超过8m；如果土壤含水量较高或存在大量的流砂、石灰岩，埋深应控制在5m左右。
2.市政给水排水管道设计中的雨水管渠系统设计施工措施
2.1雨水管渠设计径流量
2.1.1公式
专门排放雨水的管道面临的问题为：雨水径流的水质一般与流经地面的情况有关。具体而言，在刚刚下雨时，雨水排放管道“接收”的雨水中混有大量灰尘、杂质；地面经过一段时间的雨水冲刷后，灰尘几乎完全消失不见，径流水的清洁程度会大幅度提升。基于此，在设计雨水排放管渠时，应按照满流计算。具体的计算公式为：
Q=φqA （4）
公式（4）中，Q为设计径流量，φ为径流系数，q为降雨强度，F为汇聚水面积。
2.1.2径流系数
从云层中降落到地面上的雨水，流入雨水排放管道内的部分被称之为径流量；径流量与降雨量之间的比值被称为径流系数。该系数直接受地面种类的影响。具体而言：①屋面、混凝土、沥青路面的系数为0.9；②大块石铺砌的路面以及原本为沥青路面，经处理转变为碎石路面的系数为0.6；③干砌砖石路面的系数为0.4；④公园及绿地的系数为0.15。基于上述数据，在不同地形环境周边设置雨水排污管道时，需对管道的径流量加以区分。
2.3开槽及支撑施工要点
2.3.1开槽施工的注意事项
市政给水排水管道施工中，土方作业环节十分重要。在开槽施工期间的注意事项为：
（1）注意土质对沟槽断面产生的影响。土质即指土的粘着力和自然倾斜角度，直接影响土坡的稳定性；倾斜角是指土坡和水平面之间的夹角。通常而言，该倾斜角处于逐渐减小状态。当土坡达到稳定状态时的倾斜角被称为自然倾斜角，一旦倾斜角超出此临界值，则坡面的稳定程度会受到极大的影响，随时面临坍塌的风险。
（2）如果工程区段的土壤成分主要为粘土，则多开挖直槽；如果是砂土，则在无支撑条件的情况下，应开挖梯形槽；若砂土区段施工现场较为狭窄，则应考虑直槽加支撑的施工模式。
2.3.2“支撑”的作用、种类、适用条件
当开槽的槽底低于地下水位时，应采用直槽方式且必须增加支撑。支撑一般分为横撑、竖撑、钢板桩三种形式。前两种适用于土质较好，塌方几率较低的工况条件，后者的应用范围更广。支撑的验算一般分为撑板、方木、撑桩共三个部分，如果时间紧迫，可按照简支梁受均匀分布荷载的相关条件进行计算[3]。
结语：综上所述，在设计施工市政给水排水管道之前，技术人员必须对管道承载的水力、流量、用途等因素进行整合，在多项参数均得到确定的情况下，方可开始施工。不仅如此，在开槽及支撑施工方面，技术人员同样需要严格梳理注意事项，尽量提高施工效率。
参考文献：
[1]戴红.市政给水排水管道不开槽设计及施工技术[J].建筑技术开发，2020，47（05）：26-28.
[2]刘大峰.市政给水排水管道不开槽设计及施工技术探索[J].建筑技术开发，2020，47（01）：111-113.
[3]胡卫钢.论市政给水排水管道不开槽设计及施工技术[J].工程建设与设计，2018（08）：105-106.