師鳳麗，薛杰仁

（1.山西省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計研究院工程設(shè)計中心，山西 太原 030001；2.天津城建大學(xué)，天津 300380）

在國內(nèi)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的影響下，城市化進(jìn)程正在不斷深入，而且城市居民的用水量也在不斷增加，所以市政給排水系統(tǒng)正面臨著前所未有的壓力。為了更好地滿足城市居民的用水需求，需要在市政給排水設(shè)計工作中下足功夫、推進(jìn)其創(chuàng)新改革。具體來說，應(yīng)當(dāng)從供水方式選擇和管網(wǎng)分區(qū)這兩個方面著手推進(jìn)相關(guān)細(xì)節(jié)工作的創(chuàng)新改革，進(jìn)而保證市政給排水系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行、提高實(shí)際供水服務(wù)質(zhì)量。需要注意的是，輸水方式選擇和管網(wǎng)分區(qū)這兩個方面的工作也會直接影響給排水工程的實(shí)際造價，而這一特點(diǎn)也說明了關(guān)注這兩部分工作的重要性。

1 市政給排水設(shè)計中輸水方式的選擇分析

通常情況下，市政給排水工程主要由3 個子系統(tǒng)組成：①供水系統(tǒng)，具體包括生活用水水管、消防用水水管和泡沫消防管道；②排水系統(tǒng)，具體包括雨水排水管、生活污水排水管、生產(chǎn)污水排水管；③循環(huán)水系統(tǒng)，具體包括冷卻水給水管和冷卻水回水管。在上述三種組成要素的作用下，市政給排水工程承擔(dān)了收集輸送雨水、向居民供給生活用水、凈化處理污水的任務(wù)。

1.1 輸水方式種類

根據(jù)輸水方式的動力差異，我們可以將輸水方式分成3 類：①重力輸水。簡單來說，這是一種利用地勢差讓水在重力作用下產(chǎn)生水流，進(jìn)而完成輸水作業(yè)的輸水方式。通常情況下，這類輸水方式大都被應(yīng)用到了水源地地勢較高，而且用戶分布存在高度差異的區(qū)域。重力輸水對輸水區(qū)域的地理環(huán)境擁有非常高的要求，所以說它并不能完成所有城市的供水任務(wù)，實(shí)際應(yīng)用范圍比較有限；②壓力輸水。這種輸水方式是相對于重力輸水而存在的，因此這種輸水方式比較適用于地勢較為平緩，而且水源地地勢較低的區(qū)域?；谏鲜銮闆r，由于水流無法將重力轉(zhuǎn)化為輸水動力，想要完成輸水作業(yè)就必須要對水流進(jìn)行加壓處理，進(jìn)而為管網(wǎng)中的水流提供輸送的動力。需要強(qiáng)調(diào)的是，雖說壓力輸水基本可以擺脫輸水區(qū)域的地理環(huán)境限制，但它對于輸水管道承受力以及管網(wǎng)壓力卻有非常高的要求，而這方面的特點(diǎn)也在很大程度上限定了其使用范圍；③綜合輸水[1]。這里所指的“綜合輸水”主要指的是重力與壓力相互結(jié)合的輸水方式，通常適用于地理環(huán)境相對復(fù)雜的輸水區(qū)域。在這部分特殊區(qū)域，單獨(dú)依靠重力輸水或是壓力輸水都無法滿足輸水需求，所以需要通過兩種輸水方式聯(lián)合應(yīng)用的工作模式來降低輸水成本，增強(qiáng)輸水效果。與前兩種輸水方式相比，綜合輸水方式的適用性、靈活性更強(qiáng)，因此其應(yīng)用范圍最廣。

1.2 具體輸水方式的選擇

在設(shè)計市政給排水工程時，對于輸水方式的選擇通常是以水源地或是輸水管網(wǎng)所在地的地理特征為參考來完成的。在此基礎(chǔ)上，還需要遵循“成本最優(yōu)化”以及“因地制宜”的原則。具體來說，如果城市的所在區(qū)域為山區(qū)，那就宜用重力輸水法，采用這種方式可以發(fā)揮山區(qū)的地理環(huán)境優(yōu)勢，進(jìn)而降低輸水成本。如果城市的所在區(qū)域為平原地區(qū)，那就宜采用壓力輸水法或是綜合輸水法完成具體的輸水作業(yè)，如此才能在保障給排水系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)上節(jié)約輸水成本。

2 市政給水管網(wǎng)分區(qū)方案的確定分析

結(jié)合實(shí)際工作現(xiàn)狀分析，眼下市政給排水設(shè)計中涉及的管網(wǎng)分區(qū)工作中依舊存在諸多問題，而這也造成了相關(guān)供水區(qū)域的供水質(zhì)量下降。由此著手分析，設(shè)計人員需要提高對于管網(wǎng)分區(qū)工作的關(guān)注度，認(rèn)真做好這方面的設(shè)計工作。在設(shè)計管網(wǎng)分區(qū)時，需要嚴(yán)格參照現(xiàn)行的行業(yè)規(guī)范并緊密結(jié)合特定城市的發(fā)展規(guī)律，之后還應(yīng)當(dāng)做好對于現(xiàn)有管網(wǎng)系統(tǒng)的分區(qū)管理，進(jìn)而營造出分區(qū)供水與管網(wǎng)相互獨(dú)立的管理格局[2]。現(xiàn)有的設(shè)計經(jīng)驗證實(shí)，規(guī)劃好管網(wǎng)分區(qū)有助于控制特定分區(qū)內(nèi)的供水水壓，進(jìn)而提高供水質(zhì)量，而在實(shí)際設(shè)計工作中需要重點(diǎn)關(guān)注以下問題：

2.1 選擇區(qū)域系統(tǒng)階層數(shù)

劃分各個分區(qū)的功能是確定管網(wǎng)分區(qū)方案時首先要完成的工作。通常情況下，應(yīng)當(dāng)將“合理分布管網(wǎng)”設(shè)定為第一階層的功能，進(jìn)而將空壓、減漏、改壓、提質(zhì)設(shè)定為第二和第三階層的功能。需要注意的是，國內(nèi)各大城市的市政給排水管網(wǎng)系統(tǒng)大都只有兩個階層數(shù)，確定實(shí)際階層數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)是供水管網(wǎng)或給排水工程的規(guī)模以及整體工程的投資建設(shè)成本。

2.2 劃定區(qū)域規(guī)模

劃定區(qū)域規(guī)模主要是為了保證供水穩(wěn)定性，進(jìn)而滿足用戶的用水需求并且讓管網(wǎng)內(nèi)各個用水點(diǎn)的水壓都可以保持平衡。此外，劃定區(qū)域規(guī)模還能夠降低工程施工階段的安全事故發(fā)生率，并且降低供水管網(wǎng)的耗損水量，對此需擺正認(rèn)識。首先應(yīng)當(dāng)考慮好供水區(qū)域的地形及高度差。其次要考慮好區(qū)域內(nèi)進(jìn)水點(diǎn)的位置以及需水量較大的用戶的分布情況。最后需要考慮主線管道的管徑流量以及管網(wǎng)造價[3]。此外，為了便于后期對供水方案進(jìn)行修改完善并優(yōu)化整體市政給排水工程，還應(yīng)記錄好特定時間段內(nèi)主線管道的流量及漏失量。

2.3 確定進(jìn)水管位置及進(jìn)水點(diǎn)數(shù)目

為了提高實(shí)際供水的可靠性，需要確定好進(jìn)水管的位置與進(jìn)水點(diǎn)數(shù)目。實(shí)際設(shè)計工作中，需要以保證供水穩(wěn)定性為基礎(chǔ)盡量減少進(jìn)水點(diǎn)。如果是對普通城市區(qū)域的供水，則應(yīng)當(dāng)盡量使用單點(diǎn)進(jìn)水模式，主要是為了降低水壓及水流的控制難度，一般根據(jù)實(shí)際水壓情況來確定進(jìn)水管位置。如果供水區(qū)域的情況相對復(fù)雜，而且經(jīng)常出現(xiàn)供水故障或是事故，那就應(yīng)當(dāng)借助于多點(diǎn)進(jìn)水模式來保證供水安全性和可靠性。通常情況下，設(shè)計人員大都會將供水區(qū)域的進(jìn)水點(diǎn)設(shè)置為兩個，這樣做既可以控制好水壓與實(shí)際供水量，又能夠在發(fā)生故障及事故時降低維修難度，保障供水區(qū)域內(nèi)居民的正常生活。需要注意的是，上述經(jīng)驗并不適用于所有情況，如果想要用科學(xué)的方法確定進(jìn)水管位置和進(jìn)水點(diǎn)數(shù)目，就必須要結(jié)合供水區(qū)域的實(shí)際情況開展水利模擬實(shí)驗。

2.4 劃定管網(wǎng)區(qū)域邊界

實(shí)際工作中，在劃定管網(wǎng)區(qū)域邊界時需要重點(diǎn)考慮以下因素：①供水區(qū)域的地形地貌特征；②水源和用戶的地勢差，實(shí)際供水參數(shù)。只有對上述因素進(jìn)行系統(tǒng)、全面的分析才能夠確定具體的管網(wǎng)邊界，進(jìn)而高效、穩(wěn)定、有序地完成管網(wǎng)的建設(shè)工作。

2.5 對方案進(jìn)行優(yōu)化整合

完成上述工作后，設(shè)計人員需要加強(qiáng)對于管網(wǎng)分區(qū)方案的分析。期間，應(yīng)當(dāng)結(jié)合特定供水區(qū)域的實(shí)際情況來通過模擬實(shí)驗驗證方案的合理性，之后應(yīng)當(dāng)對經(jīng)過模擬實(shí)驗后發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行分析解決，進(jìn)而對整體方案進(jìn)行優(yōu)化改革。筆者認(rèn)為，這一環(huán)節(jié)的優(yōu)化改革既需要囊括供水管道的設(shè)計，又應(yīng)當(dāng)涵蓋閘斷等細(xì)節(jié)位置的方案設(shè)計與實(shí)施。

在對管網(wǎng)分區(qū)方案進(jìn)行優(yōu)化整合時，設(shè)計人員除了要關(guān)注技術(shù)方面的問題，還需要加強(qiáng)對于管網(wǎng)分區(qū)以及整體給排水工程設(shè)計施工的成本管控。市政給排水工程的設(shè)計與施工無疑是一項耗資巨大的工程，因此成本消耗是在所難免的。具體來說，輸水管道方面的材料成本支出是這方面成本支出的“重頭戲”。輸水管材的材料、長度、橫截面等因素都會影響到管材的實(shí)際造價，所以應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際供水需要做好選擇工作。此外，市政給排水工程正式投入使用后也會造成一定的費(fèi)用支出，主要與泵站等設(shè)備的運(yùn)行有關(guān)，因此在優(yōu)化管網(wǎng)分區(qū)方案時同樣不能忽視這一環(huán)節(jié)的工作。

結(jié)合宏觀環(huán)境分析，設(shè)計人員在對管網(wǎng)分區(qū)方案進(jìn)行優(yōu)化整合時需要重點(diǎn)考慮好水資源的節(jié)約問題。要在整合各方技術(shù)資源的基礎(chǔ)上提高市政給排水系統(tǒng)的供水性能，進(jìn)而提高水資源的利用效率。具體來說，運(yùn)用節(jié)水設(shè)備或是疊壓輸水技術(shù)便可以達(dá)到良好的輸水效果。此外，在條件允許的情況下還應(yīng)當(dāng)摒棄原有的蓄水池結(jié)構(gòu)，進(jìn)而降低水資源的二次污染概率。

3 輸水過河的具體措施

實(shí)際給排水工程設(shè)計中經(jīng)常會遇到管道需要過河的情況，為了提高整體給排水系統(tǒng)的穩(wěn)定性、降低后續(xù)的故障及安全事故率，需要結(jié)合實(shí)際情況選擇合理的過河方式。常用的過河方式主要有架空過河與埋設(shè)過河兩種。

3.1 架空過河

它主要指的是借助于橋梁來完成管道過河的輸水模式，通常需要沿著橋梁的走向安裝、鋪設(shè)管道，達(dá)到架空過河的目的。如果要選擇這種過河方式，那就必須要考慮好管徑和實(shí)際供水量。如果管徑過大，內(nèi)部供水量過大，那么就會影響到橋梁的承重能力，最終造成更為嚴(yán)重的安全事故。在實(shí)際工作中使用這種過河模式之前，需要先和橋梁的設(shè)計與施工單位做好溝通交流，必要時應(yīng)當(dāng)根據(jù)橋梁的實(shí)際承重能力設(shè)計供水方案。

3.2 埋設(shè)過河

如果要使用埋設(shè)過河法，那么最常用的便是“倒虹吸過河法”。第一步，需要在河底相應(yīng)位置鋪設(shè)兩根管線，進(jìn)而設(shè)置好檢修井。第二步，利用支墩來完成管道的過河工作。實(shí)際給排水工程建設(shè)施工中，如果要使用這種過河方法就必須要控制好管道的埋設(shè)深度，之后還需要盡量選擇抗腐蝕性能強(qiáng)的管材。在條件允許的情況下，可以嘗試將管道直接鋪設(shè)在河床巖石層上，以降低架設(shè)管道支墩的難度。

4 結(jié)語

市政給排水工程的設(shè)計工作是保證整體給排水工程安全穩(wěn)定建設(shè)運(yùn)營的基礎(chǔ)，會直接影響到后續(xù)的供水與排水性能。而輸水方式的選擇和管網(wǎng)分區(qū)則是其中需要重點(diǎn)關(guān)注的兩部分工作，以上筆者結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗對這方面的問題進(jìn)行了探究，希望對優(yōu)化整體給排水工程的建設(shè)施工有所幫助。