廖新亮
(新疆烏魯木齊市城建設計研究院,新疆烏魯木齊830092)
所謂“城中村”,是指在城市高速發(fā)展的進程中,由于農(nóng)村土地被征用,農(nóng)村集體成員由農(nóng)民身份轉變?yōu)榫用裆矸莺螅跃幼≡谟稍迓涓脑於葑兂傻木用駞^(qū),亦稱為“都市里的村莊”。
城中村主要分布在城市周邊,城市規(guī)劃初期沒有將其納入城市范圍,隨著城市不斷擴大,逐步劃入城市,成為城市居民區(qū)。城中村最初按照農(nóng)村標準建設,沒有從城市規(guī)劃和發(fā)展的角度統(tǒng)籌考慮,以至于出現(xiàn)了很多問題,城中村原有給水排水設施存在自備水源水質(zhì)不達標、管徑小、管材質(zhì)量差、供水量不足、雨天內(nèi)澇、排水不暢等突出問題。
一些城中村依靠原自建取水和凈水設施供水,沒有納入到城市供水管理系統(tǒng)。隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展,工業(yè)企業(yè)對城市周邊水體的污染也在加劇,原有水源地保護措施不全,致使水源水質(zhì)難以達到國家標準,自建水處理設施整體水平不高,水處理設施管理不到位,也是造成水質(zhì)不達標的原因。
多數(shù)城中村給排水管網(wǎng)無統(tǒng)一規(guī)劃,管線布置混亂,給排水管道埋深、間距不滿足規(guī)范要求,管理難度大。
城中村建設初期多依據(jù)自身使用經(jīng)驗選定管徑,沒有通過專業(yè)規(guī)范來計算需水量和排水量,也沒有結合城市規(guī)劃考慮遠期發(fā)展需求,管徑普遍偏小,無法滿足居民生活和生產(chǎn)需求。
原有給排水管道多為村民籌資建設,可能選擇了非專業(yè)設計和施工單位,或采用了比較便宜的管材,造成工程質(zhì)量不佳,主要問題表現(xiàn)在給水管道漏失率高、水壓不穩(wěn)定、用水高峰期沒水;排水管道滲漏量大,管道破損后堵塞造成污水上路,影響周邊環(huán)境。
北方一些地區(qū)凍土深度較大,然而農(nóng)村管道往往因為節(jié)省工程投資,根據(jù)經(jīng)驗確定覆土或埋深,造成極端天氣管道凍結損壞或流量減少。
城中村建筑密度很大,火災隱患大,但多數(shù)城中村沒有消火栓等消防設施,有的給水管道缺少支墩,給水閥門井和排水檢查井數(shù)量也不夠,造成局部管道出現(xiàn)問題時維修困難。
雨污水分流工程近年來才在城市中大規(guī)模建設完善,北方地區(qū)城中村有完善的雨水排水系統(tǒng)的不多見,雨天雨水漫流,造成內(nèi)澇,有的雨污水合流造成雨天污水上路,影響居民生活。
在近些年的建設發(fā)展過程中,許多城中村內(nèi)建起了小型企業(yè),產(chǎn)生了部分工業(yè)廢水,但沿用的老舊管網(wǎng)和排水系統(tǒng)建設不完善,一些污水通過地下滲坑滲水或未經(jīng)處理排入自然水體,有的通過化糞池等簡單的處理構筑物處理后排入自然界,影響周邊環(huán)境。
經(jīng)充分調(diào)查了解城中村給排水設施存在的問題后,應在設計中針對這些問題提出解決方案。下面就如何解決城中村給排水設施及管網(wǎng)存在的問題進行設計要點分析。
依據(jù)《室外給水設計規(guī)范(GB50013-2006)》7.1.9條規(guī)定,城鎮(zhèn)生活飲用水管網(wǎng)嚴禁與自備水源的供水管道直接連接,以防止污染城鎮(zhèn)給水管網(wǎng)。城中村已納入城市居住范圍,原有水源地和凈水廠周邊環(huán)境不容樂觀,水源水質(zhì)會因為城市的發(fā)展不斷惡化,應盡可能關閉原有小型水源地和水處理設施,或通過水廠改擴建和移交管理權將城中村給水系統(tǒng)納入城市管理體系。這是改善給水水質(zhì)、減輕水處理費用和管理負擔的最有利途徑。
城市給排水管網(wǎng)依據(jù)供水和匯水范圍布置,城中村一般只考慮了原村莊范圍的管網(wǎng)建設,沒有考慮與周邊區(qū)域管網(wǎng)之間的聯(lián)系,這就需要給排水管網(wǎng)設計前充分調(diào)查現(xiàn)狀管網(wǎng)情況,結合城市和城中村規(guī)劃方案統(tǒng)一設計,以適應發(fā)展的需要。設計中應進行各類地下管線綜合設計,統(tǒng)一布置管網(wǎng),對可以繼續(xù)使用的管線進行利用,對存在問題的管線進行改造更換。管線布置應滿足《城市工程管線綜合規(guī)劃規(guī)范(GB50289)》要求,盡量將管線敷設在道路下,與建筑物基礎保持一定的安全距離。
農(nóng)村供水工程以往按照《村鎮(zhèn)供水工程技術規(guī)范》計算需水量,由于城中村生活和生產(chǎn)方式已發(fā)生變化,沒有了農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)生產(chǎn),該技術規(guī)范已不適用,應依據(jù)《室外給水設計規(guī)范(GB50013-2006)》4.0.1條計算綜合生活用水、工業(yè)企業(yè)用水、澆灑道路和綠地用水、管網(wǎng)漏失水量、未預見水量和消防用水,通過管網(wǎng)平差計算后確定給水管道管徑,也可以依據(jù)《建筑給水排水設計規(guī)范(GB50015-2003)》規(guī)定進行計算,但兩個規(guī)范計算出的需水量會有差異,下面以兩種方法分別舉例計算水量(見表1~表3)。
表1 兩個規(guī)范基本情況對照表
表2 最高日水量計算比較表(單位:m3/d)
表3 最高日秒流量計算比較表(單位:L/S)
《建筑給水排水設計規(guī)范》規(guī)定,室外管網(wǎng)供水時設計流量應按設計秒流量計算;《室外給水設計規(guī)范》規(guī)定,配水管網(wǎng)的設計流量按最高日最高時用水量計算,通過兩種方法比較,小時變化系數(shù)取值差異較大,采用設計秒流量計算出的水量大于最高日最大時計算出的流量。由于城中村供水規(guī)模小,配水管段長等特點,導致采用最高日最大時計算出的配水管段及其節(jié)點設計流量計算值偏低,不能滿足城中村居民在用水高峰時段的實際用水需求,所以,對于城中村給水工程,可將其配水管網(wǎng)視為服務一個居住小區(qū),按“設計秒流量”計算需水量,計算值更符合其使用特征。但當城中村人口過多,超過1萬人時,計算值過大,應采用最高日最大時計算設計流量。
城中村應選擇技術成熟、安全可靠、使用壽命較長的管材,同時還要考慮便于施工和維護管理等因素。給水管材一般采用承壓管道,需考慮管材的公稱壓力,排水管材主要考慮外壓荷載。常用的給水管道有金屬和非金屬材料。金屬管道中球墨鑄鐵管抗內(nèi)外壓強度高,耐腐蝕,但價格較高,一般用于較大口徑管道;非金屬管道中聚乙烯給水管公稱壓力可以達到0.4~1.6 MPa,其重量輕、耐腐蝕,施工簡便,一般用于小口徑管道。排水管道常采用非金屬管,包括鋼筋混凝土和塑料類管道,鋼筋混凝土管抗外壓能力高,但重量大,需采用機械安裝,城中村道路比較狹窄,機械進入困難,所以常選用聚乙烯排水管道。
管道豎向設計要控制好埋深,埋深主要考慮外壓荷載、管材強度、各類管道交叉及地基等因素。給排水管道盡量淺埋以減少工程投資,但要滿足冰凍和荷載的要求,排水管線還應考慮建筑物地下一層污水能夠排出。管道豎向設計應避免頻繁的上下起伏,給水管道坡度變化過大會增大水頭損失,排水管道坡度變化過大會造成雜物沉積,降低流速損失流量。
北方寒冷地區(qū)給水管道設計要避免管道受凍脹破壞,《給水排水設計手冊》第三冊第2.5節(jié)提出,管道埋深應依據(jù)土壤的冰凍深度通過熱力計算確定,無計算資料時可參照其要求確定,城中村給排水管徑小、用水量小,更容易發(fā)生凍脹,所以給水管道應參照設計手冊提出的要求(見表4)敷設。
表4 管底在冰凍線以下的距離一覽表(單位:mm)
污水管道一般敷設在給水管道下,且管道埋設深度不應高于最大凍土深度以上15 cm。
城中村建筑密度很大,給水閥門井和排水檢查井數(shù)量會比市政管網(wǎng)多,以便管道出現(xiàn)問題維修時減少對相鄰用戶的影響?!督ㄖO計防火規(guī)范(GB50016—2006)》第 8.1.2條規(guī)定,在城市、居住區(qū)、工廠、倉庫等的規(guī)劃和設計時,必須同時設計消防給水系統(tǒng),所以城中村作為城市居住區(qū)應有消防設施設計,應設置室外消火栓,消火栓宜按保護半徑不大于150 m考慮,且室外負擔消防給水的管道直徑不應小于DN100 mm。
埋地給水管道在水平或垂直轉彎處、三通、堵頭和閥門處還應設置支墩,聚乙烯管及管件管徑≥de90(DN80)時,球墨鑄鐵給水管采用膠圈承插接口管徑≥DN100 mm時均應設置支墩。管道支墩一般套用通用圖集,但是在城中村給水管網(wǎng)改造工程中,由于道路狹窄,路面下各類管道較多,管位緊張,支墩制作過程中沒有圖集中需要的施工空間,簡單套用國標圖集不能完全滿足現(xiàn)場的實際要求,應考慮在管道轉角的反向受力點處設置錨固支墩或拖拉支墩。
污水管網(wǎng)系統(tǒng)的作用就是及時可靠地排除區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生的生活污水、工業(yè)廢水,以免環(huán)境受污水之害。城中村沿用的老舊管網(wǎng)和排水系統(tǒng)建設不完善,有的地區(qū)污水沒有出路,所以,在城中村給排水管網(wǎng)改造過程中,為污水找到適合的出路非常重要,應詳細了解周邊市政管網(wǎng)情況,將污水管道接入市政管網(wǎng)或建設污水處理設施,將污水達標排放。
規(guī)劃設計階段對排水體制的選擇非常重要,一般城區(qū)規(guī)劃階段多采用分流制。城中村應分析實際情況,在條件允許的情況下采用完全分流制,如果條件不允許可采用不完全分流制,但盡可能不采用雨污水合流制。完全分流制排水系統(tǒng)中雨污水各設有排水管渠系統(tǒng);不完全分流制排水系統(tǒng)中只設污水管道,不設或設置不完整的雨水管道,雨水沿地面或街道邊溝排放;雨污合流是指雨、污水合用一個管渠系統(tǒng)排除。完全分流制是避免雨天積水的最好選擇,也是雨水收集利用的有利途徑。近年來,城市雨水利用已逐步提上建設發(fā)展日程,合理利用雨水對于城市防澇、保護環(huán)境等方面都能夠起到積極作用,分流制排水系統(tǒng)中雨水利用范圍最廣且最便捷,既可以分散利用也可以相對集中利用,或者結合城市排洪設施將雨水利用工程與城市防澇減災、污染控制、生態(tài)環(huán)境保護相互補充、銜接。
給水排水工程是市政基礎設施建設工作中非常重要的內(nèi)容,做好工程設計是保證工程建設質(zhì)量的前提條件。在城中村給排水工程設計過程中,既要調(diào)查了解現(xiàn)狀設施情況,又要與城市規(guī)劃銜接、與市政工程管理部門配合溝通,還要執(zhí)行相關行業(yè)規(guī)范和規(guī)定,同時結合地區(qū)地理、氣候、水文特點,從技術可行性和經(jīng)濟合理性出發(fā)進行綜合考慮,滿足城中村居民對需水量、水質(zhì)和排水量的要求。要通過認真細致的設計,保證工程質(zhì)量安全可靠,維護管理方便易行,還應保護好周邊環(huán)境,盡可能降低工程建設對居民造成的影響,以使城中村的給排水工程建設和運行融入到城市規(guī)劃和發(fā)展當中,逐步走上可持續(xù)發(fā)展的道路。