邱曉瑩 QIU Xiao-ying

（中國城市建設(shè)研究院有限公司，北京 100120）

0 引言

近年來城市內(nèi)澇頻頻發(fā)生，城市內(nèi)澇對交通安全、城市衛(wèi)生、城市生態(tài)系統(tǒng)造成極大的影響和破壞，同時會造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。而城市內(nèi)澇形成的最主要原因之一即城市排水系統(tǒng)的不合理。市政排水系統(tǒng)的整體設(shè)計質(zhì)量，直接影響了人們生活質(zhì)量。因此，在排水系統(tǒng)的設(shè)計過程中，設(shè)計人員需要使用科學(xué)方法優(yōu)化設(shè)計，降低不合理設(shè)計帶來的風(fēng)險幾率。

1 市政雨水排水系統(tǒng)的改進(jìn)需求

1.1 路基排水需求

市政道路的運(yùn)行質(zhì)量，以路面性能為集中體現(xiàn)。車輛行駛的平穩(wěn)性與順暢性，取決于路面整體施工效果[1]。路基作為路面的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，需要控制含水比例，以干燥堅固的狀態(tài)給予路面支撐，使路面能夠承載車輛重量，減少路面形變問題，保持市政道路結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。路基保護(hù)工作，是維護(hù)市政道路性能的關(guān)鍵措施。地下水的沖擊，成為降低路基強(qiáng)度的主要因素，引起路基結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，形成路基病害等問題。因此，在公路修建期間，加強(qiáng)路基排水設(shè)計，維護(hù)市政道路性能，較為關(guān)鍵。

1.2 路面排水需求

路面形成的積水，如果積存時間較長，未給予有效排水處理，將會滲入路面縫隙、松散土層結(jié)構(gòu)中，對道路結(jié)構(gòu)形成影響，同時會對交通安全產(chǎn)生極大的影響。因此，相關(guān)單位有必要采取積極措施，有效排除路面積水。在路面排水時，可采取中心向兩側(cè)的排水方式，減少積水滯留，維護(hù)路面材料的整體性能。在層間連接位置，如果長時間處于水浸泡狀態(tài)，在車輛持續(xù)通行的荷載作用下，積存的自由水，會轉(zhuǎn)化成動水壓力，沖擊路基結(jié)構(gòu)，引起瀝青剝落，形成路面裂縫、結(jié)構(gòu)松散等問題。

1.3 綠化帶排水需求

國內(nèi)目前在規(guī)劃排水系統(tǒng)時，側(cè)重于人行、車行等道路排水設(shè)計，對于綠化帶的排水工程并未給予較高重視。綠化帶的設(shè)計，一般位于人行與車行兩條道路之間，直接影響著排水系統(tǒng)的整體運(yùn)行質(zhì)量。在環(huán)保戰(zhàn)略中，城區(qū)綠化帶的建設(shè)規(guī)格有所增加，圍繞綠化帶進(jìn)行相應(yīng)的排水系統(tǒng)規(guī)劃，逐漸凸顯出重要性。綠化帶的設(shè)計，不僅能夠改善城市環(huán)境，還是天然的蓄水調(diào)節(jié)系統(tǒng)。對于綠化帶進(jìn)行排水規(guī)劃時，需要關(guān)注排水規(guī)劃的差異性。

2 市政雨水排水系統(tǒng)的設(shè)計方案

2.1 路基排水設(shè)計

路基作為道路的支撐結(jié)構(gòu)，需要加強(qiáng)排水處理。路基排水項目的設(shè)計思路為：設(shè)計人員需要掌握各類路基排水設(shè)施的功能，在合適位置使用恰當(dāng)?shù)呐潘O(shè)施；結(jié)合區(qū)域水文、地質(zhì)多種因素，合理規(guī)劃排水路線，加強(qiáng)區(qū)域環(huán)境勘測，回收相關(guān)資料；在實踐安裝排水設(shè)施時，給予清晰標(biāo)注，確保安裝順利；對于關(guān)鍵的交通樞紐區(qū)域，合理設(shè)計排水系統(tǒng)，密切關(guān)注周邊建筑工程狀況，減少系統(tǒng)施工形成的負(fù)面影響[2]。

盲溝排水設(shè)計方法：

盲溝排水設(shè)計，主要排送地下水，合理控制地下水位。盲溝排水設(shè)計方法，可用于市政綠化區(qū)，確保綠植生長有序，減少雨水堆積，完善市政輸水網(wǎng)管體系。

①排水材料。盲溝設(shè)計時，使用熱可塑材料，在改性、熱熔等作用下，獲得塑料絲條，經(jīng)過成形溶解，形成立體塑料網(wǎng)狀芯體。

②塑料盲溝的設(shè)計要點：立體網(wǎng)狀的空隙占比介于80%與95%之間；具有較強(qiáng)的抗壓性，在外界作用250kPa條件時，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)壓縮比例不超過10%；具有較高的耐用性，材料柔韌性較強(qiáng)。

③設(shè)計方法。在長與寬均為30厘米的盲溝中，鋪設(shè)直徑為50毫米的塑料盲溝。鋪設(shè)完成時，在盲溝表層添加反濾布，在盲溝側(cè)面、底面設(shè)計隔水裝置。阻水裝置的設(shè)計方法為：以帶膜土工布為主要隔水應(yīng)用，盲溝底部添加厚度為2厘米的砂漿，確保阻水效果。盲溝長度間隔[20，50]米位置，添加一個直徑為80毫米的波紋管，有效排出雨水。

④盲溝設(shè)計的質(zhì)控標(biāo)準(zhǔn)，如表1所示。

表1 盲溝設(shè)計的質(zhì)控標(biāo)準(zhǔn)

在路基設(shè)計時有效使用盲溝，確保雨水網(wǎng)管設(shè)計的有效性，減少雨水堆積，提升雨水排出速度。某項目在盲溝設(shè)計調(diào)整后，排水速度可節(jié)省1h，項目盲溝設(shè)計如圖1所示。

圖1 某項目矩形盲溝設(shè)計效果圖

2.2 路面排水設(shè)計

2.2.1 行車道排水設(shè)計

現(xiàn)階段城區(qū)道路數(shù)量逐漸增加，在路面積水干擾下，降低了市政道路整體性能。因此，市政單位在修建排水系統(tǒng)時，需要關(guān)注路面積水形成的沖擊問題，加強(qiáng)受損項目修復(fù)，恢復(fù)路面通行性能?，F(xiàn)階段，用于行車道排水規(guī)劃的設(shè)計方法有兩種：其一，單坡排水方式，適用于車流量不大、降水量不高的道路，以非機(jī)動道路為主要規(guī)劃方向；其二，雙坡排水方式，主要用于市政道路，此類道路較寬，對于排水能力具有較大要求，確保路面排水順暢。在排水系統(tǒng)規(guī)劃時，加強(qiáng)單坡與雙坡的結(jié)合使用，縮短施工時間，控制工程施工量，提升排水有效性。與此同時，在車行道兩側(cè)設(shè)計雨水口，能夠提升排水速度。采取固定距離間隔設(shè)計排水口的設(shè)計方法，將雨水引進(jìn)周邊湖泊，增強(qiáng)路面排水效果。

2.2.2 人行道排水設(shè)計

對于人行道的排水，同樣是路面排水的側(cè)重項目。人行道設(shè)計的主要功能是便于人們行走。如果人行道中含有較大量積水，對于人們出行帶來了一定安全隱患，加之在積水浸泡作用下，可能會對人行道使用性能形成影響，致使人行道表層平整性不足，降低路面美觀性。因此，在人行道進(jìn)行排水規(guī)劃時，可合理利用車行道旁側(cè)的排水口、雨水口設(shè)計，提升積水排出效果。一般情況下，在人行道規(guī)劃時，在車行道旁側(cè)設(shè)計矮墻，對積水形成阻擋，使積水流向排水裝置，達(dá)成排水目標(biāo)。

2.2.3 路面結(jié)構(gòu)排水設(shè)計

為保障路面排水效果，在修建道路時，在基層與面層的間隔位置，使用乳化瀝青，進(jìn)行密封處理[3]。當(dāng)積水滲入路面時，密封層的瀝青，能夠?qū)Ψe水形成阻擋作用，確保路基與水隔絕。部分區(qū)域的降水量較大，在市政道路規(guī)劃時，設(shè)計人員可采取多層設(shè)計方法。

2.3 綠化帶排水設(shè)計

結(jié)合海綿城市的規(guī)劃設(shè)計思路，合理利用綠化帶的天然蓄水調(diào)節(jié)能力，對市政雨水排水系統(tǒng)的設(shè)計起到輔助作用。在綠化分隔區(qū)使用透水性不強(qiáng)的黏土，形成防水屏障，減少積水滲入路基。

2.4 市政排水系統(tǒng)的其他改進(jìn)策略

2.4.1 提高管線平面設(shè)計的合理性

在系統(tǒng)平面布置時，確保定線準(zhǔn)確性，能夠提升工程造價的控制效果。結(jié)合地勢、地形特征，控制管線的直線布設(shè)，盡量避免拐彎設(shè)計。在重力作用下，使污水直排至污水處理廠。

2.4.2 排水系統(tǒng)雨污分流的新建與改造

雨污分流是完善城市基礎(chǔ)建設(shè)、解決城市防洪內(nèi)澇、消除黑臭水體的治本之策。隨著城市化進(jìn)程的發(fā)展以及人民生活水平的提高，部分城市現(xiàn)有的雨污水管網(wǎng)設(shè)施已經(jīng)無法滿足需求，原排水系統(tǒng)老化、管道堵塞、汛期排水不暢、雨水倒灌等現(xiàn)象層出不窮。為避免污水對河道、下水道造成污染，便于雨水的收集利用和集中管理排放，雨污分流的規(guī)劃設(shè)計應(yīng)得到重視。

①在設(shè)計時雨水管線直徑不大于1500毫米時，使用中空壁纏繞形式，管道剛度增加至10kN/m。如果管徑大小超過1500毫米，使用二級承插式管，材料以鋼筋混凝土為主。在施工期間，管道采購時，應(yīng)標(biāo)注管頂覆土厚度。在排水管道施工期間，采取粘接方式，連接UPVC排水管線。

②雨水分流管線的改造方式：讓部分雨水流至新設(shè)的雨水管線，采取就近連接管線方式，使原有合流管線進(jìn)行雨污分離，在分離位置添加污水處理管，管長高于天面至少0.6米。

③雨水口處理方法。市政雨水口在實際施工時，可使用平箅式設(shè)計方法。在雨污分離時，對原有管線進(jìn)行改動，需要重新設(shè)計雨水口側(cè)面樣式，使用球墨鑄鐵箅圈進(jìn)行施工，使雨水口深度不超過1米。雨水口管線直徑大小均設(shè)計為DN200，坡度設(shè)計為0.01，使用膠圈確保連接質(zhì)量。管道基層添加厚度為150毫米的砂墊。

④管道交叉處理。由于污水管線添加時，極易發(fā)生管線交叉問題。在處理管線交叉問題時，在下管槽位置，添加30%的砂礫石，采取分層夯實方式，壓實強(qiáng)度不小于95%?；蛘咴谇捌谔砑游鬯芫€時，使用BIM技術(shù)進(jìn)行碰撞驗證與管線走向優(yōu)化，回避交叉問題。

2.4.3 復(fù)合管材使用

財務(wù)會計向管理會計轉(zhuǎn)型的過程中存在的最大障礙，就是沒有與其他部門建立聯(lián)系。想要解決溝通問題的第一步就是財務(wù)人員要關(guān)注自己的溝通能力。其次就企業(yè)應(yīng)當(dāng)通過政策的制定幫助財務(wù)部門拓寬溝通渠道，使財務(wù)部門獲得有利于企業(yè)發(fā)展的重要信息，提升財務(wù)管理水平的同時也增強(qiáng)了企業(yè)的行業(yè)競爭能力，有利于企業(yè)的正常運(yùn)行，并且能夠?qū)ζ髽I(yè)的發(fā)展，起到一定促進(jìn)作用。

管材性能對于系統(tǒng)排水質(zhì)量具有一定影響?，F(xiàn)階段，排水管道類型主要包括鋼管、復(fù)合管等。各類管材屬性具有差異性，應(yīng)對各類排水工程，需要合理選用管材。在系統(tǒng)設(shè)計時，設(shè)計人員需要參照管道的承載性能、排水區(qū)的土壤屬性等因素，綜合選定管材，確保排水效果。多數(shù)情況下，可使用復(fù)合管，借助其材料的復(fù)合型優(yōu)勢，積極應(yīng)對各類環(huán)境帶來的影響，確保管材性能穩(wěn)定，高效排水。

例如，雙平壁鋼塑管材，是一種新型復(fù)合排水管材，以聚乙烯為主要管道材料，加工時以“T”型為主，可采取纏繞、熔接等處理，形成管道。在鋼帶表面增設(shè)PE，制作成新型鋼塑復(fù)合管材。管材使用優(yōu)勢：

①材料清潔性強(qiáng)。鋼塑復(fù)合管材具有較強(qiáng)的衛(wèi)生性能，減少雨水二次污染問題。

②較強(qiáng)的輸水能力。鋼塑復(fù)合管材具有較高速的輸水能力，相比一般水泥管輸水速度高出30%。

③管材壽命長。使用周期為[50，100]年，遠(yuǎn)高于水泥管的應(yīng)用時限。

④環(huán)保性較強(qiáng)。鋼塑復(fù)合管材在生產(chǎn)、排水、回收各環(huán)節(jié)中，不會產(chǎn)生污染成分，具有材料生態(tài)性。

⑤施工便捷。鋼塑復(fù)合管材在排水管道施工時，可采取承插連接方式，確保管材的安裝質(zhì)量，減少施工用時。

在市政雨水網(wǎng)管中，有效使用鋼塑復(fù)合管材，能夠降低施工成本，確保輸水效果。

2.4.4 智能技術(shù)融合

智能設(shè)備可有效采集各區(qū)域的降水、排水情況，便于市政排水人員及時給予排水調(diào)整策略，提升排水管理的智能性。比如，使用BIM技術(shù)，運(yùn)行碰撞檢查模塊，虛擬建模分析管道設(shè)計效果，給出燃?xì)狻㈦娏Ω黝惞艿来嬖诘脑O(shè)計沖突，進(jìn)行管道合理設(shè)計，進(jìn)行設(shè)計方案的綜合對比，確保方案設(shè)計質(zhì)量。

3 排水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計實例分析

3.1 工程概述

A工業(yè)園項目內(nèi)含有2.2km長的排水管路，設(shè)計排水區(qū)域每公頃每秒流量為1.2L。水力計算的限制規(guī)則如下。①充滿度（H/D）小于等于管徑設(shè)計最高值。當(dāng)管徑大小為200至300mm時，水力充滿度取值為0.55。當(dāng)管徑取值為350至450mm時，水力充滿度取值為0.65。②街道位置使用的排水管道最小值取300mm，排水坡度最小值為0.003。街區(qū)、生產(chǎn)區(qū)范圍的排水管徑最小值設(shè)計為200mm，排水坡度最小值為0.004。③管道材質(zhì)為非金屬時，排水流速最高值為5m/s，金屬材質(zhì)的排水管線流速最高值為10m/s。④設(shè)計流量升高時，流速同步提升。如果設(shè)計流量值具有固定性，流速會發(fā)生遞減。坡度比例較高的管道，對接于坡度較小的管道時，位于下游區(qū)的管段排水速度不小于1.2m/s。⑤生活排污管線、工業(yè)廢污管線未獲得保溫防護(hù)時，管底設(shè)計位置等同于冰凍線加0.15m。行車路段處鋪設(shè)的排水管線，管線頂部添加的覆土層需大于0.7m。⑥排水管線相鄰位置會使用管頂平接形式，保證下游管線各處高度小于上游管線的各點高度。

3.2 待優(yōu)化的排水管線參數(shù)

A工業(yè)園各處需優(yōu)化的排水管線參數(shù)為：排水流量為125.91L/s，排水流速為1.46m/s，管徑取值為300-500mm，充滿度介于0.22至0.96之間，排水坡度取值為0.28至1.37。結(jié)合圖2的管徑與流速關(guān)系，對管線進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，選擇適宜管徑的最小值進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，獲取管徑取值的優(yōu)化結(jié)果為400mm。

圖2 管徑長度與流速之間的關(guān)系

3.3 工程效益分析

為了解市場排水管網(wǎng)設(shè)計優(yōu)化效果，案例工程于施工完成后，對具體施工效果進(jìn)行了觀察，并評估了施工效益。

①直接投資：設(shè)計優(yōu)化前，工程直接投資38.14萬元，設(shè)計優(yōu)化后，直接投資減少到了26.30萬元，共減少了2.16萬元。表明，設(shè)計優(yōu)化可有效降低工程的直接投資，經(jīng)濟(jì)效益良好。

②管材費(fèi)用：圖3管材的費(fèi)用為市政排水管網(wǎng)施工的主要成本來源，通過對設(shè)計優(yōu)化前后此項費(fèi)用的對比發(fā)現(xiàn)，優(yōu)化前，工程管材費(fèi)用為20.17萬元，設(shè)計優(yōu)化后，此費(fèi)用降低到了17.10萬元，共降低了3.07萬元。可見，設(shè)計優(yōu)化對管材費(fèi)用的降低同樣具有積極意義。

圖3 施工優(yōu)化后的排水管道結(jié)構(gòu)圖

4 結(jié)論

綜上所述，城市路面雨水排水不暢，會增加城市排水設(shè)施的運(yùn)行壓力。如果長時間未給予有效處理，積水對于道路、路表土壤會形成一定負(fù)面影響，縮短道路的可用時間，造成城市安全、經(jīng)濟(jì)等多方面的損失。因此，在市政雨水排水系統(tǒng)的設(shè)計過程中，需要高度關(guān)注排水系統(tǒng)的整體設(shè)計，落實雨污分流的設(shè)計原則，結(jié)合海綿城市的規(guī)劃理念，合理運(yùn)用新材料、新技術(shù)，通過對市政排水系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計，科學(xué)利用水資源，提升城市環(huán)境質(zhì)量。