張棟順

（山東天為工程技術有限公司，山東淄博255000）

1 提升市政排水工程設計合理性的主要措施

1.1 規(guī)劃引導，遠近結合，協(xié)同推進

相關市政部門在進行排水規(guī)劃編制中，需要與城市用地、發(fā)展方向進行緊密結合。在確定近遠期建設計劃時，一方面要考慮道路建設，另一方面要解決排水出路。

排水規(guī)劃應經(jīng)過嚴格的評審、審批流程，確定后的規(guī)劃應嚴格執(zhí)行落實，執(zhí)行過程中及時對規(guī)劃中存在的問題進行糾偏，確保規(guī)劃的有效性[1]。

1.2 運用先進的設計理念、翔實的資料全面推進

首先，應與工程設計相關規(guī)劃部門進行有效結合，做好前期調(diào)研和規(guī)劃協(xié)調(diào)工作，確保排水工程能夠與其他工程協(xié)調(diào)發(fā)展。市政單位需要從全局視角出發(fā)，不斷提高市政排水工程設計的綜合能力，并從經(jīng)濟、技術等多個角度進行分析論證，對各方面的工作進程進行科學的規(guī)劃，對干擾因素進行控制[2]。

其次，設計人員需要做好全面的勘測工作，并以勘測資料和各項數(shù)據(jù)為主要依據(jù)，進行契合度較高的排水設計工作，確保市政排水系統(tǒng)能夠安全穩(wěn)定地運行。

1.3 徹底進行雨污分流、解決積水內(nèi)澇

完善前期調(diào)查資料，合理分析匯水區(qū)域及雨污合流狀況，根據(jù)交通、投資、環(huán)保、民生等多方面統(tǒng)籌考慮，確定合理的設計方案，方案比選中充分考慮施工難度并進行工程可行性分析。

對城市的雨水分布情況進行全面的調(diào)研，確保設計人員能夠根據(jù)城市排水量的實際情況，對城市排水管道和降雨量進行合理的分析，做好城市雨水排水管道的設計工作。

基本目標是實現(xiàn)雨污分流，實現(xiàn)污水處理提質(zhì)增效，確保超標雨水盡快入河，減少城市內(nèi)澇的發(fā)生。

2 案例分析

以桓臺縣興桓路、建設街及張北路區(qū)域排水設計為例，分析市政排水存在的問題及設計中需要注重改善的重點及難點。

2.1 工程概況

桓臺縣興桓路、建設街、張北路均位于桓臺縣城區(qū)中部，為桓臺縣老城區(qū)范圍內(nèi)主要交通干道，該區(qū)域匯水區(qū)域約5.3 km2。該3條道路均建成于20世紀八九十年代，建成已有二三十年；道路兩側建筑小區(qū)、企事業(yè)單位、學校、沿街商業(yè)等密布，兩側小區(qū)建設年代較早，部分已進行老舊小區(qū)及雨污分流改造。

2.1.1 現(xiàn)狀存在的問題

興桓路、建設街、張北路等道路現(xiàn)狀排水設施老舊，雨污混流、積水內(nèi)澇等問題突出，雨天嚴重影響居民出行；因為在末端采用了截流措施，雨天時大量雨水排入下游污水管道，嚴重影響了污水進水水質(zhì)。

2.1.2 現(xiàn)狀排水分析

全線雨污混流、錯接等接入口200余處，主要集中在興桓路道路西側、建設街道路北側、張北路道路北側等路段；現(xiàn)狀混流管線以管徑D400 mm的鋼筋混凝土排水管為主，管道腐蝕嚴重。

2.1.3 積水內(nèi)澇調(diào)研分析

徑流量分析：兩側大部分為現(xiàn)狀建成區(qū)，區(qū)內(nèi)建筑密度高，透水鋪裝及綠地較少，徑流系數(shù)大，綜合測算后，徑流系數(shù)可達0.7。

地形地勢分析：桓臺縣城區(qū)地勢平坦，坡度較小，總體呈南高北低，西高東低；東西、南北總體坡度均小于0.2%。

管網(wǎng)分析：現(xiàn)狀管徑小，大部分為D400 mm管線，缺少雨水排河出口，下游出路不暢。

2.2 主要措施

綜合以上調(diào)研分析，為解決雨污混流及城市積水內(nèi)澇，一方面建設完善排水管網(wǎng)，另一方面打通下游排水出路。具體體現(xiàn)在以下幾個方面。

2.2.1 合理劃分匯水區(qū)域

雨水工程根據(jù)豎向分布及每個片區(qū)排水情況劃分排水分區(qū)，因地勢及河道位置等區(qū)域特性，匯水區(qū)域（見圖1）達到5.3 km2，傳統(tǒng)的暴雨強度公式計算已經(jīng)不能適用于本工程的流量計算，為此采用了模型法進行模擬，并最終確定了合理的設計流量和管徑。

圖1 匯水區(qū)域圖

2.2.2 污水量計算

污水流量在滿足現(xiàn)狀排水規(guī)模的基礎上，按照總體規(guī)劃用地性質(zhì)進行復核，乘以污水總變化系數(shù)后最終確定污水設計流量。因個別小區(qū)未進行雨污分流改造，本次設計在道路范圍以外區(qū)域設置截流井，并對污水管線進行流量復核，同時向相關主管部門提出了雨污分流的改造要求。

2.2.3 管道敷設

雨污水管線的線位選擇、施工方式的選擇關系到設計方案的合理與否。在工程前期綜合比較后確定采用了同溝槽開挖的施工方式。經(jīng)最終施工驗證，該方案是確保本工程順利實施的重要條件。

2.3 工程設計方案

2.3.1 做好區(qū)域規(guī)劃設計

桓臺縣城區(qū)的雨水主要排入烏河，烏河位于城區(qū)的東部區(qū)域，結合地形地勢，東西向為雨水主干管，南北向為次干管及支管，此方案既保證了雨水盡快入河，又使排水區(qū)域不至于過大而導致管徑過大。根據(jù)以上原則，首先確定排水主管走向，如圖2所示。

圖2 雨水總體規(guī)劃設計圖

通過對周邊管線的進一步分析，本工程后期規(guī)劃建設相交道路管線，解決積水內(nèi)澇，打通下游出路，近期建設與遠期規(guī)劃相結合，滿足當前的排水需求。

2.3.2 合理選擇管材

排水管材的選擇取決于輸送流量大小、施工方法、管道埋深、管道承壓、環(huán)剛度、工程造價等因素，各種管材各有利弊，現(xiàn)就目前常用的幾種管材做技術經(jīng)濟比較，如表1所示。

表1 常用管材技術經(jīng)濟比較

經(jīng)綜合比較，結合工程實際情況，雨水采用鋼筋混凝土排水管和現(xiàn)澆混凝土箱涵結合的形式，污水采用玻璃纖維增強塑料夾砂管。

2.3.3 合理進行水力計算

本工程的水力計算以區(qū)域排水設計為基礎，分段進行，施工圖設計中采用近遠期結合，即滿足了當前的排水及傳輸要求，保證了工程總體布局的合理性，又合理降低了工程造價，節(jié)省工程投資費用約20%，產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟效益。采用的設計參數(shù)如下：

1）雨水：設計重現(xiàn)期采用3年一遇，地面集水時間視距離長短、地形坡度和地面鋪蓋情況采用5~15 min；綜合徑流系數(shù)根據(jù)兩側用地的不同進行加權平均，分別取值為0.5、0.6；雨水管線最小設計流速0.75 m/s，按滿流進行水力計算。

2）污水：污水采用比流量法進行水量計算，根據(jù)上位規(guī)劃及當?shù)氐挠盟畬嶋H情況，綜合用水量指標取180 L/（人·d），污水排放系數(shù)為0.9，平均人口密度為120人/ha；污水管道的設計最小流速為0.6 m/s，最大流速為5.0 m/s，按照非滿流進行水力計算。

2.3.4 管線高程控制及連接

排水管網(wǎng)的高程受許多因素的影響，如地形情況與其他管線的交叉，管材的抗壓、抗凍能力，以及城區(qū)今后的發(fā)展、下游排水出口及河道水位等。經(jīng)綜合分析，本次管網(wǎng)起始點覆土污水為2.5 m，雨水為1.0 m，可滿足其服務區(qū)內(nèi)雨污水能順利通過重力流接入。

管道的連接：污水管線均采用管頂平接，通過重力流可順利下游現(xiàn)狀排水管道；雨水工程受下游現(xiàn)狀排水管線及河道高程的限制，雨水管線采用管中平接，既減小了埋深，降低了工程造價，又可確保雨水重力流排河。

2.3.5 管線位置的選擇

因道路位于建成區(qū)，兩側樹木、商業(yè)等均對工程的實施產(chǎn)生極大的影響，綜合比較后確定，雨污水管線位于道路西側車行道下，采用通溝槽開挖施工，既避免了對沿街商業(yè)、店鋪、行道樹等的影響，又減少了與社會管線的交叉，便于工程的順利實施，同時雨污水管線同溝槽開挖敷設，進一步降低了工程造價，綜合造價降低了約20%以上。

2.3.6 對BIM技術進行有效的應用

傳統(tǒng)的市政排水設計高程交叉校驗需要依靠設計人員數(shù)據(jù)的計算核查進行，這種方法不僅需要花費大量的人力和時間，同時還無法對數(shù)的精確度進行保證?，F(xiàn)階段，對BIM技術進行有效的運用，就能夠?qū)ι鲜鰡栴}進行解決，通過直觀的圖像形式對各種管線進行展示，管線交叉高程情況一目了然，各管線以直觀、立體的形式展現(xiàn)在眼前。首先，BIM技術能夠?qū)⑹┕^(qū)域地下管路布置的情況進行詳細的標注，并制定出合理的施工線路，節(jié)省了人力和物力的同時，還能夠避免對施工過程對周邊設施造成的損壞。其次，BIM技術還能夠?qū)┡潘牧髁啃畔⑦M行反映。在進行市政排水設計的過程中，及時根據(jù)實際情況進行水流量信息的評估，進而提高管道布置方案的合理性，促進工程項目經(jīng)濟效益的提高。排水BIM模型如圖3所示。

圖3 排水BI M模型

3 結語

市政排水工程作為重要的民生工程，其設計的合理性已經(jīng)越來越被人們所關注，因此，就需要對設計過程中存在的問題進行分析，并制定有效的解決對策，在提高市政排水工程設計合理性的同時，為人們的生產(chǎn)生活提供重要的基礎保障。總的來說，合理的排水設計是一項功在當下、惠及長遠的民生工程和民心工程，是解決城市內(nèi)澇等頑疾的固本之法，是徹底改善市民的居住環(huán)境，推進美麗城市建設之基礎。