宋沛辰

（北京市市政四建設(shè)工程有限責(zé)任公司，北京 100037）

0 引言

城市化的快速推進(jìn)給城市給排水系統(tǒng)造成了一些影響，尤其是在水資源需求量不斷提升的條件下，可能會因給排水系統(tǒng)設(shè)計不合理，導(dǎo)致雨水利用率大幅下降，造成水資源污染的同時進(jìn)一步加劇水資源短缺的情況。

對此，市場道路給排水設(shè)計目前已經(jīng)成為城市改造項(xiàng)目中的重要一環(huán)，不僅可以有效解決市政道路排水問題，對加強(qiáng)水資源保護(hù)和利用也有較強(qiáng)的促進(jìn)作用。

1 傳統(tǒng)市政道路存在的排水問題

近年來，國內(nèi)海綿城市熱潮開始升溫，國家先后出臺了指導(dǎo)海綿城市建設(shè)的指導(dǎo)性文件，各地在積極推行的同時也出臺了相應(yīng)的規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)。在政策與市場不斷完善的過程中，我國在積極推進(jìn)海綿城市建設(shè)的背景下也逐漸顯露出了一些問題，主要包括以下幾個方面：

一是在城市內(nèi)部建設(shè)中，尤其是大規(guī)模的市政工程項(xiàng)目通常要結(jié)合各方面情況進(jìn)行詳細(xì)部署。目前，部分城市在建設(shè)規(guī)劃的過程中，還未將河道、水體等納入城市建設(shè)的規(guī)劃范疇，部分城市在給排水規(guī)劃設(shè)計中未對不同降水時段、降水量存在的風(fēng)險進(jìn)行研究，也就無法及時編制市政工程建設(shè)的指導(dǎo)意見，導(dǎo)致在市政道路給排水設(shè)計中還存在許多需要改進(jìn)的問題。

二是當(dāng)前針對市政道路給排水設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)還存在一定滯后性，數(shù)據(jù)更新、具體操作等還未進(jìn)行明確規(guī)定，還未出臺詳細(xì)的道路給排水設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)與方法，另外在道路泄水相關(guān)的蓄水池設(shè)計、排水溝渠設(shè)計等也未出臺完善的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。

三是城市道路給排水設(shè)計并非傳統(tǒng)意義的建設(shè)項(xiàng)目，其承擔(dān)著維護(hù)城市健康發(fā)展的重任，屬于一項(xiàng)系統(tǒng)性的工程項(xiàng)目。在城市總體規(guī)劃中，任何一個環(huán)節(jié)都需要不同專業(yè)、不同部門的有效協(xié)同，需要建立一個完善的聯(lián)動機(jī)制，提高市政工程項(xiàng)目建設(shè)的整體效率。在專業(yè)、部門聯(lián)動不足和不及時的情況下，將影響給排水設(shè)計的有效性，會對后期施工建設(shè)造成巨大阻礙。

2 市政道路給排水系統(tǒng)在城市運(yùn)行中的作用

城市在運(yùn)行過程中，無論是生產(chǎn)、生活都會涉及大量污水、廢水的排放，同時城市地表和地下也蘊(yùn)含著大量水資源，這些污水廢水的排放以及水資源的運(yùn)行和利用都會影響城市的正常運(yùn)行。為有效規(guī)避上述因素對城市運(yùn)行造成的影響，市政部門要進(jìn)一步加快建設(shè)市政道路給排水系統(tǒng)的步伐，通過建設(shè)完善的市政道路給排水系統(tǒng)，為城市正常運(yùn)行提供重要保障。

比如，在建設(shè)排水系統(tǒng)的過程中，排水系統(tǒng)主要由排水管道、污水處理廠以及污水處理設(shè)施等構(gòu)成，其中排水管道主要承擔(dān)著運(yùn)輸污水和廢水的責(zé)任，包括了生活廢水和工業(yè)廢水，需要通過排水管道將污水廢水運(yùn)輸至指定位置進(jìn)行處理。污水處理廠的主要職責(zé)是對收集的廢水進(jìn)行凈化處理，一方面要降低污水排放對水體環(huán)境造成的污染，另一方面可以加強(qiáng)對水資源的利用。做好市政道路給排水系統(tǒng)設(shè)計，可以在保證城市正常運(yùn)行的基礎(chǔ)上順利排走污水，降低污水對城市發(fā)展產(chǎn)生的負(fù)面影響，強(qiáng)化城市內(nèi)部對水資源的利用率。

3 市政道路給排水管道設(shè)計要點(diǎn)

3.1 給水管道設(shè)計

在市政道路給水管道設(shè)計中，要在滿足城市用水需求的基礎(chǔ)上，保證供水的安全性，實(shí)現(xiàn)與城市總體規(guī)劃的有機(jī)結(jié)合，根據(jù)給水工程詳細(xì)規(guī)劃，考慮項(xiàng)目所在地實(shí)際情況，如區(qū)域地形、道路交通、管道敷設(shè)情況等，統(tǒng)籌安排，及時做好水量預(yù)測工作。在水量預(yù)測過程中，要根據(jù)項(xiàng)目所在地的區(qū)域規(guī)劃以及市政道路周邊建筑分布情況，針對不同環(huán)節(jié)的用水量進(jìn)行統(tǒng)計，編制用水量統(tǒng)計表，合理對給水管道的平均供水量、最高供水量等進(jìn)行計算，結(jié)合比流量、節(jié)點(diǎn)流量、沿線流量等指標(biāo)對給水管道的流量進(jìn)行計算。在對給水管道管徑進(jìn)行設(shè)計的過程中，需要將最高日用水量分配至道路沿線各管段，隨后對各管段的流量進(jìn)行計算，得出給水管道的實(shí)際直徑，給水管道直徑計算公式如下（1）所示。

式（1）中：D 為給水管道的直徑，單位為m；q 為給水管道的管道流量，π 單位為m/s；v 為經(jīng)濟(jì)流速，單位為m/s。

在敷設(shè)給水管道的過程中，要結(jié)合給排水工程具體規(guī)劃進(jìn)行確定，在未進(jìn)行規(guī)劃的情況下，可以根據(jù)市政道路路面結(jié)構(gòu)、周邊建筑、綠化設(shè)施、排水管道等進(jìn)行敷設(shè)位置設(shè)計，盡可能避免出現(xiàn)管道交叉的情況，降低施工以及后期養(yǎng)護(hù)的難度。在選擇給水管道材料的過程中，需要結(jié)合提前設(shè)計的管道管徑，綜合考慮管道承受的水壓、外部荷載等情況，通過對市政道路地質(zhì)情況進(jìn)行考慮，分析管道運(yùn)行期間的耐久性、安全性，考慮施工、養(yǎng)護(hù)以及經(jīng)濟(jì)等要素，對管道材料進(jìn)行確定。

在設(shè)計管道工藝的過程中，需要詳細(xì)對項(xiàng)目所在地的地質(zhì)情況進(jìn)行調(diào)查，明確區(qū)域凍土深度，考慮管道運(yùn)行期間可能承受的地面荷載，合理對給水管道的埋設(shè)深度進(jìn)行計算，結(jié)合區(qū)域?qū)嶋H用水需求，對接戶管進(jìn)行合理設(shè)計，為滿足區(qū)域生活用水需求提供便利。針對明設(shè)的給水管道，還需要做好保溫措施，尤其是在冬季溫度較低的地區(qū)，需要在給水管道上設(shè)置伸縮設(shè)施，以此實(shí)現(xiàn)對管道變形的調(diào)節(jié)。

另外，在給水管道設(shè)計過程中，要考慮管道后期養(yǎng)護(hù)和維修的需求，對閥門井進(jìn)行合理設(shè)計，以此滿足分段檢修的需求，起到調(diào)節(jié)管道水壓和水量的作用。在高處設(shè)置的管道需要設(shè)置排氣井，而低處管道則需要設(shè)置泄水井。管道和閥門井等進(jìn)行連接部位，要盡可能選擇柔性防水套管，避免出現(xiàn)接口松動導(dǎo)致漏水情況，同時在這些軟弱部位還需要設(shè)置支墩，對管道起到保護(hù)的作用。

3.2 雨水管道設(shè)計

在雨水管道設(shè)計中，要結(jié)合城市總體及雨水專項(xiàng)規(guī)劃，結(jié)合項(xiàng)目所在地道路與建筑分布情況，對市政道路的雨水管道進(jìn)行合理設(shè)計。在雨水管道設(shè)計過程中，應(yīng)綜合考慮項(xiàng)目所在地的地形及地質(zhì)條件，合理利用現(xiàn)有地形對排水區(qū)域進(jìn)行劃分，盡可能縮小干管的長度與管徑，同時要合理設(shè)置雨水口，避免雨季中因排水不暢導(dǎo)致道路積水影響交通安全。另外，還需要根據(jù)周邊建筑物的密集程度，確定是否采用明渠排水。

在雨水管道設(shè)計中，需要重點(diǎn)對區(qū)域雨水流量進(jìn)行計算，保證雨水管道能夠滿足排雨需求。需要根據(jù)項(xiàng)目所在城市選擇暴雨強(qiáng)度計算公式，結(jié)合市政道路及項(xiàng)目所在地周邊建筑分布情況，對管段及匯水面積進(jìn)行合理劃分，采用面積或流量疊加法對管道的雨水流量進(jìn)行計算，具體公式如下（2）所示。

式（2）中：Q 為雨水流量，單位為L/s；q 為暴雨強(qiáng)度，單位為L/s.hm；Ψ 為徑流系數(shù)；F 為匯水面積，單位為hm。

隨后根據(jù)公式（3）對雨水管道的管徑進(jìn)行計算，如下所示。

式（3）中：A 為斷水面積，單位為m；R 為水力半徑，單位為m；n 為粗糙系數(shù)；I 為水力坡降（%）。

結(jié)合前期計算的雨水流量以及雨水管道管徑，對管道材料進(jìn)行合理選擇，綜合考慮項(xiàng)目所在地地質(zhì)條件、外部荷載以及管材的抗腐蝕性等各項(xiàng)因素，因地制宜選擇合適的雨水管材。

當(dāng)前常用的雨水管材有鋼筋混凝土管、HDPE 塑料管等。在對雨水管位置進(jìn)行設(shè)計的過程中，要考慮市政道路下方其他管線的分布種類及分布情況，對管道位置進(jìn)行合理規(guī)劃，要便于施工和后期養(yǎng)護(hù)管理，在管道連接處設(shè)置適量雨水口。

在雨水管道工藝設(shè)計中，要結(jié)合項(xiàng)目所在地凍土深度及地質(zhì)條件，確定管道埋設(shè)深度及管道材質(zhì)，結(jié)合《室外排水設(shè)計規(guī)范》（GB 50014—2006）確定雨水管道的最小設(shè)計坡度及最小管徑，同時在雨水管道施工結(jié)束后需要及時開展閉水試驗(yàn)，避免管道出現(xiàn)漏水情況。

3.3 污水管道設(shè)計

在市政道路污水管道設(shè)計中，要建立在城市綜合規(guī)劃的基礎(chǔ)上，盡可能實(shí)現(xiàn)污水管道設(shè)計與城市規(guī)劃建設(shè)的協(xié)調(diào)性。結(jié)合城市地形、地質(zhì)等條件，明確污水處理廠的位置及城市主要污水類型，對排污線路進(jìn)行合理設(shè)計，明確污水管道的走向。針對城市內(nèi)地勢較平坦區(qū)域，在管道定線時要設(shè)計多種方案進(jìn)行比較，設(shè)計出管道的最佳位置，盡可能控制好管道的埋設(shè)深度，盡量減少提升泵站的數(shù)量。在對污水流量進(jìn)行計算的過程中，要結(jié)合道路周邊建筑類型及分布情況，對管道進(jìn)行合理分段，參照面積比流量計算出污水管道流量，綜合考慮工業(yè)廢水流量，如公式（4）所示為污水流量計算公式。

式（4）中：Qdr 為設(shè)計污水流量，單位為L/s；Qd 為生活污水量，單位為L/s；Qm 為工業(yè)廢水量，單位為L/s。

在對污水管道管徑進(jìn)行計算的過程中，主要采用公式（5），如下所示。

式（5）中：A 為過水?dāng)嗝婷娣e，單位為m；R 為水力半徑，單位為m；n 為粗糙系數(shù)；I 為水力坡降（%）。在明確管道坡度及污水流量的基礎(chǔ)上，可以對污水管的管道直徑進(jìn)行計算。

在設(shè)計污水管道位置的過程中，也需要考慮施工、養(yǎng)護(hù)管理等因素。另外，污水管道的位置需要和道路兩側(cè)建筑保持一定間隔，通常需要將管道設(shè)置在非機(jī)動車道下方，避免在施工、檢修等工作中影響正常交通。在地下管線眾多的情況下，可以考慮加大管道埋設(shè)深度，對入戶支管進(jìn)行合理設(shè)置，滿足生活污水、工業(yè)污水排放的需求。選擇管材過程中，需要綜合考慮地質(zhì)、外部荷載、埋設(shè)深度等條件，綜合考慮經(jīng)濟(jì)性因素。

在污水管道工藝設(shè)計中，要結(jié)合凍土深度對管道的最小覆土深度進(jìn)行計算，避免污水管道因脹凍、荷載出現(xiàn)損壞，同時滿足道路兩側(cè)用戶對污水管道的接入需求。在坡度要求無法滿足污水管道自留排除需求的情況下，需要分段設(shè)計壓力管。管道高處應(yīng)設(shè)計排氣閥，避免管道內(nèi)部積氣影響管道使用安全性及排水暢通性；而在管道低處應(yīng)設(shè)置排水閥，避免出現(xiàn)地面積水的情況。

4 提升市政道路給排水設(shè)計合理性的措施

4.1 對路基排水設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化

在市政道路建設(shè)中，路基、路面等屬于重要的構(gòu)成部分，在市政道路建設(shè)的過程中需要在路基的基礎(chǔ)上開展給排水設(shè)計工作。需要在前期充分了解路基的情況，結(jié)合路基的不同情況制定相應(yīng)的排水設(shè)計方案。

另外，還需要做好市政道路的水文地質(zhì)勘察，明確城市歷年平均和最大降水量，將排水設(shè)計納入城市總體規(guī)劃，將排水系統(tǒng)設(shè)計作為城市規(guī)劃的核心工作，強(qiáng)化排水系統(tǒng)與其他系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)性，根據(jù)實(shí)際情況及時對排水系統(tǒng)設(shè)計進(jìn)行調(diào)整。

4.2 對路面排水設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化

在路面排水設(shè)計的優(yōu)化中，設(shè)計人員需要從道路路面的內(nèi)部及表面入手。路面排水設(shè)計的目的，主要是快速排出道路表面的水，避免在道路積水過多的情況下影響行車安全。通過進(jìn)行路面排水設(shè)計，做好道路內(nèi)部及道路表面的排水工作，可以有效避免地表積水過多的情況，同時也可以提高路面的穩(wěn)定性，對保障行車安全有著重要意義。

在路面排水設(shè)計中，人行道排水設(shè)計是非常重要的一個環(huán)節(jié)，需要結(jié)合市政道路人行道建設(shè)的實(shí)際情況，廣泛參考群眾意見，對設(shè)計方案進(jìn)行合理調(diào)整，最大限度減少人行道積水的情況出現(xiàn)，避免給人們的正常出行造成阻礙。比如，通過提高人行道滲水功能的方式，除了可以解決地面積水問題外，還可以實(shí)現(xiàn)對地下水的補(bǔ)給。

4.3 對綠化帶排水設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化

城市化進(jìn)程中，綠化帶是重要的基礎(chǔ)設(shè)施，主要設(shè)置在道路兩層，可以強(qiáng)化城市景觀，給人們帶來良好的視覺感受，切實(shí)提高城市形象。

在綠化帶建成后地面很容易出現(xiàn)積水問題，長此以往容易對路基和路面結(jié)構(gòu)造成損壞，導(dǎo)致市政道路使用壽命縮短，因此針對綠化帶做好排水設(shè)計顯得十分重要。這就需要設(shè)計人員在綠化帶的兩側(cè)設(shè)置封閉墻，避免綠化帶內(nèi)部積水流向道路。

設(shè)計人員可以結(jié)合實(shí)際排水情況，在相應(yīng)位置設(shè)置集水井和導(dǎo)出管，利用排水井將積水排入城市排水系統(tǒng)，可以有效解決綠化帶的排水問題。不過該方法需要投入較高成本，在資金不充足的情況下，也可以使用碎石代替混凝土，通過添加具有較強(qiáng)透水性的黏土，避免綠化帶中的積水向地面滲透。

在綠化帶排水設(shè)計中，要對道路施工中所使用的鋪設(shè)材料的透水性進(jìn)行合理控制，確保雨水可以透過路面表層進(jìn)入地下。在綠化帶排水方案設(shè)計中，為充分發(fā)揮出雨水收集的效果，還需要將其設(shè)置在低于地面平均高度的位置，同時要高出綠化帶區(qū)適當(dāng)距離，保證排水的暢通性。

4.4 合理設(shè)計給水管網(wǎng)流量

當(dāng)前我國面臨著水資源短缺的問題，在城市發(fā)展中為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)水資源優(yōu)化配置，在市政道路給排水設(shè)計中，設(shè)計人員要具備較強(qiáng)的環(huán)保和節(jié)約意識，結(jié)合生活用水、生產(chǎn)用水等對給水管網(wǎng)的流量進(jìn)行合理設(shè)計。

其中，生活用水主要是指給水管網(wǎng)覆蓋范圍內(nèi)居民生活的用水，在規(guī)劃設(shè)計過程中需要統(tǒng)計居民生活用水的平均定額，計算出最大的用水量，同時還需要加強(qiáng)對城市未來發(fā)展趨勢的分析，將其作為計算給水管網(wǎng)流量的主要依據(jù)，綜合考慮城市發(fā)展過程中人口數(shù)量變化、用水量趨勢變化等。

針對生產(chǎn)用水調(diào)查分析，主要根據(jù)各大企業(yè)的生產(chǎn)現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢，重點(diǎn)分析企業(yè)發(fā)展過程中對水資源的需求。同時，還需要考慮公共用水，如道路清洗、消防用水、綠化帶用水等，設(shè)計人員可以結(jié)合環(huán)衛(wèi)等相關(guān)部門制定的工作計劃，綜合考慮城市氣候環(huán)境、城市綠化帶建設(shè)情況等，對城市用水進(jìn)行精確評估。

設(shè)計人員還需要對給水管網(wǎng)的漏水率進(jìn)行評估，在完成給水流量計算以后，結(jié)合所選擇管材，按照當(dāng)?shù)貙?shí)際情況，盡可能選擇地質(zhì)條件適宜、坡度適宜、對交通影響小的區(qū)域進(jìn)行施工，有效對給水管網(wǎng)的敷設(shè)線路進(jìn)行優(yōu)化。

4.5 城市給排水系統(tǒng)的規(guī)劃與管理

在市政道路給排水系統(tǒng)規(guī)劃中，相關(guān)部門要注重給水系統(tǒng)的完善程度，樹立長遠(yuǎn)發(fā)展的目標(biāo)，提前預(yù)留城市未來發(fā)展的空間，合理選擇管材并確定好管徑，預(yù)留充足的給水管位，避免在后期出現(xiàn)重復(fù)性建設(shè)的情況，同時為給水管道的養(yǎng)護(hù)和檢修提供便利。

另外，我國要進(jìn)一步加強(qiáng)對給水系統(tǒng)相關(guān)科學(xué)技術(shù)的研發(fā)，不斷為給水系統(tǒng)工程建設(shè)提供先進(jìn)技術(shù)手段支持，如海水淡化技術(shù)實(shí)現(xiàn)新水源開發(fā)、跨地區(qū)調(diào)水工程等。

在我國水價改革不斷深化的背景下，相關(guān)部門還應(yīng)當(dāng)做好宣傳工作，不斷強(qiáng)化城市居民的節(jié)水意識，鼓勵居民使用再生水源，嚴(yán)格管理高污水與高耗水企業(yè)用水情況，合理對水資源消費(fèi)進(jìn)行限制。

為實(shí)現(xiàn)市政給排水設(shè)計的合理性，需要基于市政道路給排水設(shè)計經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、政策等相關(guān)方面的支持，對給排水系統(tǒng)現(xiàn)有問題及時進(jìn)行解決。設(shè)計人員在給排水設(shè)計中要做好實(shí)地調(diào)查工作，詳細(xì)掌握有利于給排水設(shè)計順利開展的數(shù)據(jù)信息，編制合理的給排水設(shè)計方案，結(jié)合不同城市未來發(fā)展目標(biāo)，不斷對給排水設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化。為進(jìn)一步提高市政道路給排水設(shè)計的合理性，除了要考慮給排水系統(tǒng)的排污與供水能力外，還應(yīng)當(dāng)注重給排水工程建設(shè)及運(yùn)行的節(jié)能環(huán)保性，通過優(yōu)化設(shè)計的方式嚴(yán)格對施工建設(shè)中的資源投入進(jìn)行控制，做好污染防治工作，合理進(jìn)行規(guī)劃施工，最大限度發(fā)揮給排水系統(tǒng)的功能，減少給排水系統(tǒng)運(yùn)行過程中的養(yǎng)護(hù)經(jīng)費(fèi)的超量投入。

在實(shí)際設(shè)計中，設(shè)計人員需要加強(qiáng)對現(xiàn)代化信息技術(shù)的應(yīng)用，比如應(yīng)用BIM 技術(shù)可以在前期設(shè)計階段對給排水系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行可視化模擬，提前發(fā)現(xiàn)施工階段和運(yùn)行維護(hù)階段存在的問題，提前制定有效解決對策，最大限度發(fā)揮市政道路給排水系統(tǒng)在城市發(fā)展中的作用。

5 結(jié)語

綜上所述，在城市總體規(guī)劃中，市政道路給排水設(shè)計發(fā)揮著重要作用，有助于滿足城市供水和排污的需求，在城市內(nèi)部屬于重要的基礎(chǔ)設(shè)施。倘若市政道路給排水設(shè)計缺少合理性，可能會對城市生產(chǎn)、生活造成嚴(yán)重影響，不利于城市居民對美好生活的期盼，尤其是在道路排水不通暢的情況下，很容易造成路面積水，嚴(yán)重影響車輛行駛的安全性，同時會威脅居民的生命安全。對此，相關(guān)部門要進(jìn)一步提高對市政道路給排水設(shè)計的重視程度，認(rèn)識到提高給排水設(shè)計合理性的價值，加大現(xiàn)代信息技術(shù)手段在設(shè)計中的應(yīng)用力度，保證給排水設(shè)計的合理性，最大限度發(fā)揮給排水系統(tǒng)在城市發(fā)展中的作用。