文／林冠豪、曾長發(fā) 中國市政工程中南設(shè)計研究總院有限公司 湖北武漢 430000

引言：

我國屬人口大國，人均水資源占有量相對緊張，如何提高水資源利用效率，是市政給排水工程設(shè)計人員亟需解決的一項主要問題。在市政給排水工程運行過程中，運行故障將會導(dǎo)致城市內(nèi)部積水無法及時排出，影響城市交通運行，嚴重時還會威脅城市居民用水安全，因此，必須加強市政給排水工程設(shè)計方案的科學(xué)性及可行性?；诖吮尘?，節(jié)能給排水技術(shù)的應(yīng)用與推廣為設(shè)計人員帶來了新的思路與理念。節(jié)能給排水技術(shù)的應(yīng)用使市政給排水工程的節(jié)能性得到了提高，市容市貌得到了明顯的改善，居民用水排水需求得到了滿足。為了充分發(fā)揮出節(jié)能給排水技術(shù)在市政給排水工程設(shè)計環(huán)節(jié)中的重要作用及應(yīng)用優(yōu)勢，明確節(jié)能給排水技術(shù)的重要作用，掌握節(jié)能給排水技術(shù)應(yīng)用要點，確保節(jié)能給排水技術(shù)能夠與市政給排水工程設(shè)計環(huán)節(jié)實現(xiàn)更好的結(jié)合。

1、市政給排水工程設(shè)計現(xiàn)狀

市政給排水工程具有一定的復(fù)雜性及綜合性，設(shè)計環(huán)節(jié)、施工環(huán)節(jié)與管理環(huán)節(jié)涉及多個部門及人員。在前期設(shè)計及中期建設(shè)環(huán)節(jié)中，如果未融入節(jié)能理念與思想，將會導(dǎo)致水資源浪費問題出現(xiàn)，資源利用效率也會受到一定的影響，嚴重時還會導(dǎo)致水污染事故及用水安全事故發(fā)生。針對此類現(xiàn)象，在市政給排水工程設(shè)計過程中，設(shè)計人員應(yīng)從多角度出發(fā)，加強節(jié)能給排水技術(shù)應(yīng)用，確保市政給排水工程具有一定的節(jié)能、環(huán)保特性。在中期施工階段，積極協(xié)調(diào)多項要素，以此提高市政給排水工程建設(shè)成效，為城市居民用水排水及城市環(huán)境美化，提供一個更加便利的條件。

2、節(jié)能給排水技術(shù)的應(yīng)用意義

一方面，在市政給排水工程設(shè)計期間，如果未融入節(jié)能給排水技術(shù)理念，將會導(dǎo)致設(shè)計方案內(nèi)容存在缺陷及不足，不但會使城市居民日常生活受到影響，還會威脅城市正常運轉(zhuǎn)。節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用能夠為設(shè)計人員提供新的設(shè)計理念，使設(shè)計方案內(nèi)容更加科學(xué)完善，避免上述問題出現(xiàn)。另一方面，在社會經(jīng)濟飛速發(fā)展的背景下，資源浪費問題愈加顯著。現(xiàn)階段，資源浪費已成為制約我國經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的一項主要因素。由此可見，在市政給排水工程設(shè)計期間，加強節(jié)能給排水技術(shù)應(yīng)用已刻不容緩，這不但能夠避免時間浪費問題出現(xiàn)，還能夠提高能源利用效率，實現(xiàn)生態(tài)環(huán)境保護及資源節(jié)約目標(biāo)，對于促進城市生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展具有積極的現(xiàn)實意義。市政給排水設(shè)計人員應(yīng)加強節(jié)能環(huán)保技術(shù)應(yīng)用及研究，以此充分發(fā)揮出該項技術(shù)的優(yōu)勢及價值。

3、節(jié)能給排水技術(shù)的應(yīng)用原則

3.1 合理性原則

在市政給排水工程節(jié)能設(shè)計期間，核心原則是合理性。市政給排水工程與城市運行密切相關(guān)，一旦市政給水工程或排水工程出現(xiàn)運行故障，將會對城市居民日常生活造成嚴重的影響。由此可見，在設(shè)計期間，應(yīng)確保設(shè)計方案內(nèi)容的合理性，提高節(jié)能給排水技術(shù)應(yīng)用水平，以此充分發(fā)揮出市政給排水工程的重要作用及價值。

3.2 節(jié)約性原則

市政給排水工程是一種大型項目，在運行過程中會消耗大量的水資源。在市政給排水工程設(shè)計期間，為了實現(xiàn)節(jié)水這一目標(biāo)，應(yīng)在使市政給排水系統(tǒng)能夠維持安全穩(wěn)定的運行條件下，利用節(jié)能給排水技術(shù)降低水資源及能源損耗，實現(xiàn)資源節(jié)約目標(biāo)，這也是提高市場給排水工程運行效率的一項重要方式。在市政給排水工程設(shè)計期間，應(yīng)積極探索節(jié)約用水方法及系統(tǒng)運行效率提升途徑，養(yǎng)成良好的節(jié)能思想及理念，科學(xué)合理地對方案內(nèi)容進行優(yōu)化及調(diào)整，以此實現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)。

3.3 經(jīng)濟性原則

受經(jīng)濟因素影響，不同地區(qū)的市政給排水工程建設(shè)水平存在著明顯的差異。在市政給排水工程設(shè)計期間，設(shè)計人員應(yīng)秉持經(jīng)濟性原則，強化市政給排水工程建設(shè)成本支出管控，通過這種方式將各項成本及開銷保持在指定范圍之內(nèi)，以此為基礎(chǔ)提高市政給排水工程運行效率。

4、節(jié)能給排水技術(shù)在市政給排水工程設(shè)計中的應(yīng)用要點

4.1 養(yǎng)成良好的節(jié)能設(shè)計理念

為了實現(xiàn)可持續(xù)經(jīng)營戰(zhàn)略目標(biāo)，應(yīng)從綠色城市發(fā)展角度出發(fā)，完善市政給排水設(shè)計工作，使設(shè)計人員養(yǎng)成良好的節(jié)能環(huán)保理念。第一，設(shè)計人員在方案設(shè)計等前期階段，應(yīng)引入、論證節(jié)能新技術(shù)、新工藝。第二，設(shè)計人員應(yīng)根據(jù)給排水工程的建設(shè)要求及施工現(xiàn)場特點，優(yōu)化節(jié)能給排水技術(shù)應(yīng)用。第三，設(shè)計人員及施工人員應(yīng)養(yǎng)成良好的節(jié)能意識，在具體實施過程中，加強精細化管理，將能源損耗控制作為主要工作內(nèi)容，充分發(fā)揮出節(jié)能給排水技術(shù)的重要作用，提高市政給排水工程施工效率，及時解決施工環(huán)節(jié)中出現(xiàn)的各項問題。

4.2 加快傳統(tǒng)設(shè)計向數(shù)字化設(shè)計轉(zhuǎn)型生級

市政領(lǐng)域的傳統(tǒng)設(shè)計是在大量經(jīng)驗值積累下，通過手算、電算相結(jié)合，以Auto CAD 為媒介，生成二維圖紙設(shè)計成果的設(shè)計方法，是一種靜態(tài)的、近似的、經(jīng)驗的設(shè)計方法。這種方法在采用新工藝時，常有參數(shù)難以驗證、設(shè)計問題難以排除、設(shè)計成果難以直觀展示的弊端。因此，設(shè)計院應(yīng)加快數(shù)字化轉(zhuǎn)型。如污水廠設(shè)計方面，可利用如Biowin、Mike West 等污水廠模擬軟件，試算設(shè)計參數(shù)，優(yōu)化工藝流程；如利用bentley hammer等水錘分析軟件，優(yōu)化水泵選型及附屬構(gòu)筑物的配置，降低建設(shè)費用及運行能耗；又如在截污、雨污分流、內(nèi)澇整治等設(shè)計中，可利用Mike Urban、Info Works ICM、SWMM 等軟件，搭建研究項目的管網(wǎng)模型，及時反饋不同設(shè)計方案而形成的治理效果，優(yōu)化工程范圍、減少工程量。最后，在傳統(tǒng)經(jīng)驗總結(jié)、數(shù)字化技術(shù)的充分支撐下，在二維CAD 繪圖的基礎(chǔ)上，逐步通過BIM等技術(shù)，實現(xiàn)三維正向設(shè)計，并且將BIM 技術(shù)充分運用到施工以及運營管理中。

4.3 加強雨水回收系統(tǒng)設(shè)計

在市政給排水工程節(jié)能設(shè)計期間，科學(xué)合理的對雨水回收系統(tǒng)進行規(guī)劃技設(shè)計，能夠提高雨水利用效率，避免資源浪費問題出現(xiàn)。雨水回收系統(tǒng)相對復(fù)雜，在規(guī)劃設(shè)計過程中，應(yīng)充分考慮多項要素，例如城市布局、環(huán)境特點、地貌特征及發(fā)展需求等，以此為基礎(chǔ)對雨水回收系統(tǒng)進行優(yōu)化及完善，具體應(yīng)做好以下工作。在城市運行過程中，降水量過大將會導(dǎo)致道路出現(xiàn)積水現(xiàn)象，影響市政排水管道運行，還會導(dǎo)致路基結(jié)構(gòu)失穩(wěn)的問題出現(xiàn)，影響當(dāng)?shù)亟煌ㄟ\行。針對此類現(xiàn)象，在市政給排水工程節(jié)能設(shè)計，應(yīng)做好雨水回收系統(tǒng)布局優(yōu)化調(diào)整工作。例如，可結(jié)合海綿城市的設(shè)計理念，做好城市雨水系統(tǒng)吸附性設(shè)計工作，提高雨水回收利用效率，將雨水作為地下水儲備資源。另外，在雨水回收系統(tǒng)實際規(guī)劃過程中，還應(yīng)提高蓄水池內(nèi)部雨水的應(yīng)用效率。對于出現(xiàn)雨水溢滿的情況而言，應(yīng)及時進行解決，確保雨水能夠在回收處理后能夠及時使用。

4.4 加強給水系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計

在給水系統(tǒng)中，節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用是確保市政給排水工程整體節(jié)能效果的一項重要方法，也是使城市居民養(yǎng)成良好的節(jié)約意識的一項重要舉措。在實際實施過程中，應(yīng)通過定額供水的方式，對區(qū)域內(nèi)部用水規(guī)劃進行調(diào)整，避免出現(xiàn)無節(jié)制用水的現(xiàn)象。在給水系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計過程中，應(yīng)從以下幾個角度出發(fā)，做好相應(yīng)的優(yōu)化工作。第一，重力供水技術(shù)。重力供水技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢是施工成本低，能夠使飲水系統(tǒng)運行過程更加節(jié)能環(huán)保，施工過程相對便捷，但對市政給排水管網(wǎng)的布局要求較高。第二，蓄水池節(jié)能供水技術(shù)。該種技術(shù)對供水泵的性能要求較高。第三，新能源供水技術(shù)。該種技術(shù)是指利用新能源產(chǎn)生的能量，維系供水系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。在實際應(yīng)用過程中，設(shè)計人員應(yīng)根據(jù)區(qū)域用水特點及地形情況選擇相應(yīng)的方法，進而充分發(fā)揮出節(jié)能給排水技術(shù)在市政給排水工程中的重要作用。

4.5 加強污水回收系統(tǒng)優(yōu)化

如何實現(xiàn)雨水及污水分流管控是一項重要的工作內(nèi)容，也是世界各國市政給排水工程設(shè)計過程中急需解決的一項主要問題?，F(xiàn)階段，在污水及雨水地下管網(wǎng)設(shè)計過程中，普遍缺少科學(xué)合理的設(shè)計及規(guī)劃，這就會導(dǎo)致管網(wǎng)相互交錯，彼此影響，管道連通等現(xiàn)象時有出現(xiàn)，造成合流現(xiàn)象發(fā)生。針對此類現(xiàn)象，應(yīng)做好相應(yīng)的分流設(shè)計工作，通過這種方式不但能夠降低給排水系統(tǒng)運行壓力，還能夠確保市政給排水工程運行穩(wěn)定，延長市政給排水工程使用年限。分流系統(tǒng)具有明顯的復(fù)雜性及高難度的特點，提別對管網(wǎng)連接精度要求極高，一旦某個管道出現(xiàn)連接錯誤的現(xiàn)象，將會導(dǎo)致分流系統(tǒng)的運行效果大打折扣。為了充分發(fā)揮出分流系統(tǒng)的重要作用，應(yīng)將分流點設(shè)置在化糞池處，加強建設(shè)環(huán)節(jié)監(jiān)督與管理，聘請專業(yè)的管理人員對全過程進行跟蹤管控，避免出現(xiàn)連接錯誤的問題。此外，在材料選擇期間，應(yīng)優(yōu)先選擇節(jié)能材料進行使用。節(jié)能材料具有低能耗、高效能的優(yōu)勢。在市政給排水工程建設(shè)期間，可選擇塑料復(fù)合材料作為主要管道材料，避免使用鋼管材料，通過這種方式降低污水處理系統(tǒng)運行能源損耗，實現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)。此外，該種管道材料的應(yīng)用還能夠提高流速，增加流量，減少摩擦，抗腐蝕性能尤為顯著，應(yīng)用過程極為便利。

4.6 給水管道限流減壓設(shè)計

在市政給排水工程運行期間，給水管的破裂及腐蝕的現(xiàn)象時有發(fā)生，這將會對市政給排水工程運行造成嚴重的影響，導(dǎo)致此類問題出現(xiàn)的原因主要是給水管網(wǎng)具有一定的壓力，水會在管道內(nèi)部產(chǎn)生內(nèi)壓及水錘現(xiàn)象，如果未做好給水管道減壓工作，將會使給水管道使用年限大大降低，為此應(yīng)做好以下幾點工作。首先，在規(guī)劃設(shè)計過程中，應(yīng)優(yōu)先選擇優(yōu)質(zhì)管材及閥門進行使用，做好給水管網(wǎng)平面差控制。其次，應(yīng)結(jié)合實際情況對管網(wǎng)進行限流，在降低資源損耗的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)。例如，對于給水配件及衛(wèi)生器具而言供水壓應(yīng)保持在0.2MPa 至0.3MPa 間，對于酒店及居民樓而言，水壓應(yīng)保持在0.3MPa 至0.35MPa 之間。此外，技術(shù)人員還應(yīng)根據(jù)不同區(qū)域的實際情況，應(yīng)用限流減壓的措施，對給水方式進行調(diào)整。通過這種方式不但能夠?qū)崿F(xiàn)給水設(shè)備保護要求，還能夠延長給水設(shè)備使用年限，確保水流大小科學(xué)合理，進而實現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)。

4.7 建設(shè)節(jié)能型廠站

在占地面積方面，池頂、屋頂?shù)扔行Ю玫穆市?，造成了土地資源的浪費。在廠站設(shè)計過程中，可采用集約化的設(shè)計理念，采用池體堆疊建設(shè)的措施，節(jié)省占地。在能耗方面，水泵的總耗電量越占全國耗電量的20%，而廠站的運營中無論是原水的引入、各級水體提升還是輸配水，均需要用到較多大型水泵，能耗消耗巨大。因此，可引入熱源泵等節(jié)能型水泵，同時可建設(shè)光伏屋頂，以光伏發(fā)電為能源，降低后續(xù)廠站的運營成本。

4.8 優(yōu)化供水方式

在市政給排水工程運行期間，給水工程是一項重要的構(gòu)成部分，也是建設(shè)成本相對較高的環(huán)節(jié)。就目前而言，技術(shù)人員大多通過加壓的方式實現(xiàn)水資源供給，這就會導(dǎo)致供水環(huán)節(jié)產(chǎn)生大量的能源損耗現(xiàn)象。而科學(xué)合理的對水壓進行分配，則能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能減排這一目標(biāo)。在市政給水工程運行期間，水資源會對給水管道造成一定的沖擊，這部分壓力通常會被設(shè)計人員所忽略，如果能夠?qū)Υ藟毫M行科學(xué)合理的應(yīng)用，則能夠有效實現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)，充分發(fā)揮出給水管道的服務(wù)功能。此外，當(dāng)水壓未達到供水標(biāo)準(zhǔn)時，可通過變頻加壓的方式滿足供水要求，通過這種方式不但能夠?qū)崿F(xiàn)水資源循環(huán)利用，還具有顯著的節(jié)能環(huán)保作用。

4.9 完善相關(guān)法律法規(guī)

各地政府應(yīng)充分發(fā)揮出自身的監(jiān)督及引導(dǎo)作用，從綠色發(fā)展角度出發(fā)，做好市政給排水工程節(jié)能設(shè)計管理工作，出臺相關(guān)規(guī)范及要求。第一，應(yīng)出臺相關(guān)法律法規(guī)，從市政給排水設(shè)計節(jié)能角度出發(fā)，充分發(fā)揮出市政給排水節(jié)能設(shè)計的重要作用。第二，應(yīng)成立多個部門機構(gòu)，做好節(jié)能監(jiān)測工作，實時掌握市政給排水工程運行狀況，判斷市政給排水工程運行過程中的節(jié)能效果。當(dāng)出現(xiàn)違規(guī)現(xiàn)象及污染現(xiàn)象時，應(yīng)嚴肅處理，以此確保市政給排水工程節(jié)能設(shè)計效果能夠達到預(yù)期要求。

4.10 加強節(jié)能給排水技術(shù)應(yīng)用宣傳

政府部門及市政給排水工程建設(shè)部門應(yīng)加強節(jié)能技術(shù)應(yīng)用宣傳力度，進而使市政給排水工程設(shè)計人員能夠充分掌握節(jié)能技術(shù)的重要作用。針對此類現(xiàn)象，在實際工作過程中，管理人員應(yīng)強化市政給排水工程節(jié)能技術(shù)應(yīng)用宣傳。第一，政府部門應(yīng)積極促進節(jié)約環(huán)保改革工作的展開，倡導(dǎo)設(shè)計部門展開新型節(jié)能技術(shù)研發(fā)，適當(dāng)給予一定的資金補助及政策扶持，確保各設(shè)計部門能夠研發(fā)出新型的節(jié)能環(huán)保技術(shù)，進而豐富節(jié)能給排水技術(shù)功能，拓寬節(jié)能給排水技術(shù)應(yīng)用渠道，使節(jié)能給排水技術(shù)功能更加完善。第二，設(shè)計單位應(yīng)與媒體單位保持緊密的合作關(guān)系，通過媒體單位加強市政給排水工程中節(jié)能給排水技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢的宣傳，使各設(shè)計人員及管理人員能夠明確節(jié)能技術(shù)的重點所在，利用多種方式使社會各界均能夠認識到節(jié)能給排水技術(shù)的重要作用。

4.11 加強新型能源技術(shù)應(yīng)用

現(xiàn)階段，社會各界已充分認識到水資源循環(huán)利用的重要作用。市政工程建設(shè)環(huán)節(jié)具有一定的系統(tǒng)性，施工過程涉及到大量的水資源。為了避免水資源浪費問題出現(xiàn)，應(yīng)加強新型節(jié)能技術(shù)應(yīng)用，通過這種方式不但能夠緩解水資源緊缺現(xiàn)狀，還能夠提高水資源利用效率。以太陽能技術(shù)為例，太陽能技術(shù)已在我國多個領(lǐng)域中實現(xiàn)了廣泛的應(yīng)用，作為一項新型技術(shù)種類，該項技術(shù)體系已逐漸趨于成熟。在生活生產(chǎn)過程中，太陽能技術(shù)的重要價值已逐漸凸顯出來。在市政給排水工程設(shè)計期間，可將太陽能作為加熱能源，科學(xué)合理的對太陽能設(shè)備安裝過程及位置進行調(diào)整，以此提高能源利用效率，通過這種方式不但能夠做到資源循環(huán)利用，還能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能減排及生態(tài)環(huán)境保護目標(biāo)。但需要注意的是，在應(yīng)用該種技術(shù)時，應(yīng)明確區(qū)域環(huán)境狀況，以此分析該項技術(shù)的可行性，判斷陰雨天該種技術(shù)能否為市政給排水工程運行提供能源供應(yīng)。

結(jié)語：

總而言之，在市政給排水工程設(shè)計期間，節(jié)能設(shè)計是一項重要的工作內(nèi)容，通過這種方式不但能夠提高市政給排水工程運行效率，還能夠提高供水排水服務(wù)工作質(zhì)量，滿足城市居民用水排水需求。但就目前而言，在部分地區(qū)市政給排水工程設(shè)計環(huán)節(jié)中仍未融入一定的節(jié)能給排水技術(shù)理念，這就會導(dǎo)致水資源浪費問題出現(xiàn)，節(jié)能減排效果及生態(tài)保護目標(biāo)無法得到實現(xiàn)。各地市政部門應(yīng)充分認識到節(jié)能給排水技術(shù)在市政給排水工程中的應(yīng)用優(yōu)勢及重要作用，做好相應(yīng)的優(yōu)化及創(chuàng)新工作，優(yōu)化市政給排水工程功能，為城市經(jīng)濟發(fā)展打下堅實的基礎(chǔ)，從而實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)。