白振华
武汉市政设计研究院有限责任公司 湖北武汉 430000
摘要：科学的给排水管网能够很好的满足城市居民生产生活用水需求，提高其生活质量的同时，改善城市生态环境。文章讨论了给排水管网设计问题及优化措施，以此来促进城市给排水管网规划设计水平。
关键词：给排水；管网问题；优化设计
中图分类号：TU991 文献标识码：A
1市政给排水管网存在的问题
1.1管网布局不合理，缺乏统筹观念
随着城市化建设进程的不断推进，建筑数量不断增多，城市的整体规模也迅速扩大，给排水管网系统变得更加密集，在旧管网上增设了许多新的管道和管线，在连接过程中受到工艺技术、设计标准、时间等多方因素的影响，造成管网布局不合理。同时，在城市整体规划工作中，大多注重公路和绿化等地面上设施的建设工作，没有对给排水管网布局加以重视和关注。因城市地理环境、气候条件、规划布局等存在明显的差异，给排水管网系统需要通过合理设计来与之相适应，管网配置与其他设施之间存在着不协调的问题，缺乏统筹观念，在一定程度上限制了城市的经济发展。
1.2材料变化及材料优化问题
城市供水和排水管道材料一般以镀锌钢管和灰口铸铁居多。深埋在地下的管道在长时间的使用过程中会出现材料性能下降、增大腐蚀风险的问题，在后期的保养和维护上也存在着一定的困难。管道的泄漏、老化、破损等问题会造成水资源的严重浪费，增加系统管网运营管理的成本。此外，目前相关设计标准中要求供水主管道的覆土厚度应大于1.2m，然而随着城市的规划和发展，管道发生会结构裂缝和损坏[1]。现阶段，还有很多城市的给排水管道设施是几十年前建造的，在使用寿命上已经接近极限，管道材料的优化和创新力度不足，已经无法很好地满足当前的实际需要。
2给排水管网优化设计措施
2.1优化设计参数选择
城市给排水管网一般包括若干管道，每个管道并不是孤立存在的，上游管道水力计算参数往往会对下游管道优化设计产生一定程度的干扰。要实现整个给排水管网效率最大化，不能只分析某一个管道参数，应当确保各初始流速、管径、跌水等达到最优组合，具体原则如下：第一，坡度和流速平方呈正相关关系，流速大一定会引起坡度增加，从而导致管道埋深大，增加管网造价，故设计较小流速；第二，在符合给排水能力与流速的情况下，要对大管径和小管径进行技术性和经济性比选[2]；第三，对于给排水管道埋置深度小于规范要求的最小埋深地段或地形陡峭地段，应设计跌水。
2.2给排水管网的平面布置优化
（1）排水体制选择。城市排水系统需要满足雨水、生活或工业污水的排放需求。城市管网常见的排水体制有合流制和分流制两种，其中合流制是利用一个管道将雨水、生活或工业污水不经处理直接排至下游水体，这种排水方式较简单、工程造价低、施工工期短，但对水体污染严重，在传统的老旧城市排水管网中应用较多。目前，随着经济水平的快速发展和设计理念的进步，分流制排水在城市中的应用日益广泛。分流制排水管网可划分为完全分流和不完全分流，两者之间的区别在于是否布设雨水排放系统，即完全分流制布设了多条工业废水、生活污水、雨水排放管道，不完全分流制没有布设雨水排放管道，雨水往往是沿着天然地面、旧水渠等排除[3]。在确定排水管网体制时应当按照城市规划、环境保护要求、气象条件等因素综合考虑。
即使在同一城市，排水管网体制也不是固定不变的，也可能因各区域的外部环境差异，使分流制和合流制排水体制同时存在。
（2）管网平面布局方式确定。城市给排水管网的平面布局指的是给水管道、排水管道等的总体走向和布置形状，与沿线用地性质、地形地貌、施工技术等密切相关。给排水管网平面布局有垂直布置和平行布置两种方式。相关学者的研究表明，在管沟底宽和坡比不变的条件下，增加管沟的开挖深度，管沟的开挖断面积和土方量会不断增加，垂直布置使得各种给排水管道相互交叉垂直穿过，从而使管沟开挖深度大，施工技术要求高，增加了工程造价，同时在很大程度上影响了后期的城市规划建设。平行布置给排水管道是城市管网规划的常用方法，主要有鱼刺式、木梳式、篦子式，其中鱼刺式是双向平行布管，适用于道路两侧汇水面积相差不大的平坦地区；木梳式有单侧布管和双侧布管两种方式，单侧布管的布局简单，适用于道路横向坡度较大的单侧汇水区域，在丘陵地区较为常见。双侧布管管线交叉少，无主干管，设计施工方便；篦子式是双侧布管，适用于道路横向坡度较小的平原地形。
（3）管网竖向布局方式确定。①管道纵断面布局。在城市给排水管网设计期间，由于地形地貌、服务功能、地下管线等因素的干扰，管道纵断面设计较复杂，变化也较多。设计原则不同，管道纵断面的适用范围也各有差异。②管道纵向交叉方式。城市给排水管道之间的接口方法有管顶平接、管中接、管底平接等。当给排水管道和其他市政管线相遇时，可采用上跨和下穿两种交叉方式。如果采用上跨式，给排水管道开挖深度小，施工简单，工程造价低，但可能导致检查井高度不符合规范要求；如果采用下穿式，给排水管道埋深大，施工技术要求高，使检查井高度容易满足规范要求，但局部管道应顶管施工。
2.3优化管径和水资源配置
设计人员在优化给排水管道管径时应结合实际的水利参数信息，对管径进行准确把握。首先要对管网系统的具体流量进行合理的分配，并借助先进的算法技术对管径做进一步的完善处理，以此来增强系统整体的给排水性能。其次，在完成具体的设计工作之后，应按照城市规划内容和目标对每个区域展开准确划分，保证给排水系统运行的合理性，降低运营和维护成本。最后，根据后期的用水量检测信息对给排水系统进行合理的调节。现阶段，城市市政给排水管网建设一般是使用非线性规划法、动态规划法来实现算法的改进和升级。需加强水资源配置的优化，对不同区域的实际用水量信息展开调查和收集，对日常生活用水、工业用水、农业用水等进行细致划分，进而保证用水量勘测数据的可靠性，增强水资源配置的优化效果。
2.4防洪排涝设计
如果是山区城市，由于地形具有一定的优势，与其他平原地区相比其内部洪水泄出的速度相对更快，因此排洪措施要尽可能避免采用建设泵站的方式，可以采取的有效措施是在适宜的地方设置排水设置。另外，要以排洪以及排水的标准为依据。城市排水的主要目的是避免城市小流域出现汇合情况，强降雨的时段（暴雨样本要采用年超大值法进行科学选取）一般控制在 5 ～ 120min。通常情况下泄洪流域面积都比较大，因此一般会采取暴雨推力公式，以回水期的降雨量及具体的城市泄洪流域面积为依据确定洪水的回流期。
综上所述，通过对市政给排水管网的科学设计，有利于提高给排水管网设计工作效率及质量，逐渐实现市政规划建设目标，满足给排水系统高效运行要求，为现代城市发展中注入更多的活力。因此，未来在提升市政规划建设水平、加强给排水管网设计的过程中，应加深对其设计要点科学分析的重视程度，落实针对性强的设计工作，为给排水管网应用效果增强及给排水系统科学构建等提供专业保障，高效完成市政规划建设工作。
参考文献
[1]叶志远.市政工程给排水设计常见问题与对策研究[J].价值工程，2019，38(16):27-29.
[2]陶颖.关于给水排水管网信息管理系统的开发研究[J].计算机产品与流通，2019(05):130.
[3]曹云.城市市政给排水管网的优化配置与管理探讨[J].智能城市，2019，5(08):98-99.