如今,城區(qū)建設(shè)面積不斷擴大,城市人口激增,用地日趨緊張,水資源緊迫,污水產(chǎn)生量增加,這些問題的存在使市政給排水設(shè)計面對更大的困難,進而在實際的設(shè)計規(guī)劃中產(chǎn)生一系列問題,如果這些問題得不到有效的解決,將直接影響城市生產(chǎn)生活。 因此,現(xiàn)圍繞貴州某城區(qū),對其給排水設(shè)計規(guī)劃中存在的問題進行分析,并探討有效的優(yōu)化解決方案。
1 給水設(shè)計規(guī)劃問題與優(yōu)化解決方案
1.1 問題分析
1）新建水廠不合理。 伴隨新城不斷建設(shè),新建水廠將在一段時間后被城市包圍,因地面正加速硬化,雨水為地下水提供的補給將被徹底切斷,同時新城地下水位目前已成漏斗型,從其他方向進來的補給無法發(fā)揮作用,加之現(xiàn)有流域水質(zhì)情況極差,所以新建水廠區(qū)域地下水幾乎全部來自現(xiàn)有流域,導(dǎo)致供水水質(zhì)難以保證。
2）清水輸水管（從清水池到配水管網(wǎng)）設(shè)計水量計算不合理。 規(guī)劃中清水輸水管流量為最高日最高時供水量加上輸水管漏損水量,導(dǎo)致計算管徑偏大。
3）配水干管布局不合理。 設(shè)計將南北向最大管徑干管布置于城區(qū)東側(cè)邊緣處,這與干管路徑應(yīng)達到最短的要求不符。
4）輸水干管布置不合理。
從水源到水廠的原水輸水管為一條,且沒有安全貯水池,亦沒有其他安全供水措施,導(dǎo)致供水安全性得不到保障。
5）管材選用沒有足夠依據(jù)。 規(guī)劃中提出所有給水管道應(yīng)選用 ＰＥ 管。
現(xiàn)階段在市政給水管道中較常用的管材有以下三種：
①球墨鑄鐵管,具有良好的機械強度與適用性,且出廠前已做防腐處理,抗腐蝕效果明顯,管道接口為橡膠圈,配專用標準件,但球墨鑄鐵管以小口徑為主,實際應(yīng)用的不超過 ＤＮ１２００,因為大口徑不僅生產(chǎn)工期較長,而且運輸難度大,提高了造價；
②鋼管,是最常用管材,具有與球墨鑄鐵管基本相同的優(yōu)勢,但接口形式主要為焊接或法蘭,發(fā)生事故后便于快速展開搶修,運輸與施工都十分方便,但防腐要求高,在特殊路段應(yīng)用較多；
③ＰＥ 管,自重輕,抗腐蝕,減小水流阻力,熱熔接口,便于施工,管徑在 ＤＮ３００ 以內(nèi)的 ＰＥ 管成本低于其他所有管材,正得到日益普及的應(yīng)用。
1.2 優(yōu)化解決方案
1）針對新建水廠方面的問題。 因當前新城管網(wǎng)仍有待完善,所以同意新建水廠規(guī)劃,但要在其建設(shè)過程中逐步構(gòu)建并使用以 ＧＩＳ 平臺為基礎(chǔ)的監(jiān)測系統(tǒng),用于實時監(jiān)測、掌握地下水位情況,當?shù)叵滤唤抵磷畹拖薅?或水質(zhì)嚴重惡化時,即刻停止該廠供水。
2）針對清水輸水管設(shè)計水量計算的問題,只有原水輸水管才要考慮管道漏損水量,而清水輸水管在計算最高日最高時供水量時,已考慮了配水管網(wǎng)的漏損水量,固不能重復(fù)計算,應(yīng)取消這部分漏損水量,保證管徑計算有理有據(jù)。
3）針對配水干管布局方面的問題,考慮縮短干管路徑,對原路徑實施修改,力求路徑與城市的主干道一致。
4）針對輸水干管布置方面的問題,考慮到在輸水工程中,安全供水非常重要,設(shè)置兩根輸水干管,且兩根輸水干管間至少設(shè)置三處連通管,保證輸水干管任何一段發(fā)生故障時仍能通過事故用水量,城鎮(zhèn)事故用水量為設(shè)計水量的 ７０％。
5）通過以上分析可知,對于管徑在 ＤＮ３００ 以內(nèi)的給水管道,應(yīng)采用 ＰＥ 管,以此在滿足輸水要求的同時,降低造價；球墨鑄鐵管具有良好的機械強度與適用性,適用于管徑 ＞ＤＮ３００ 的給水管；特殊路段選用鋼管。
2 雨洪管理設(shè)計規(guī)劃問題與優(yōu)化解決方案
2.1 問題分析
1）規(guī)劃編制所遵循的理念較為陳舊,未能引入 LＩＤ 等全新理念,在規(guī)劃計算過程中也沒有采用數(shù)字排水平臺,致使規(guī)劃設(shè)計成果無法達到預(yù)期。
2）因規(guī)劃編制工作開展較早,所以將重現(xiàn)期確定為 Ｐ =２ 年,從目前來看,這一設(shè)計重現(xiàn)期往往偏低 。
3）該新城由于地處貴州,地形坡度較陡,而規(guī)劃中雨水干管的布置與等高線垂直,導(dǎo)致干管內(nèi)坡度及管內(nèi)流速過大,使管道受到嚴重沖刷。
4）雨水泵站數(shù)量過多,且用地面積未能提供,導(dǎo)致相關(guān)部門難以據(jù)此預(yù)留用地。
5）雨水管道專項計算書缺失,沒有確定管道的設(shè)計埋深,使后續(xù)設(shè)計施工受阻。
6）在任務(wù)繁重且資金緊張的情況下,整體采用高密度聚乙烯纏繞結(jié)構(gòu)壁管的做法并不合理。
2.2 優(yōu)化解決方案
1）在規(guī)劃設(shè)計當中合理引入新理念,并與園區(qū)內(nèi)的雨水綜合利用模式充分結(jié)合,鼓勵各園區(qū)積極建設(shè)雨水收集、處理和回用系統(tǒng),繼而從源頭上提高雨水綜合利用率,在節(jié)水的同時有效削減雨洪源頭。 強化與雨洪流量的控制,采用流量控制器進行滯洪,利用現(xiàn)階段工程設(shè)計領(lǐng)域的科研成果,如先進的優(yōu)化設(shè)計軟件,采用數(shù)據(jù)模擬的方法對設(shè)計成果進行綜合評價,從而提高規(guī)劃的可靠性與可行性。
2）現(xiàn)行設(shè)計規(guī)范指出,面對差異化的城市防澇需求,規(guī)劃編制過程中的設(shè)計重現(xiàn)期選擇也應(yīng)具有差異化。 基于此,需要對原規(guī)劃作出相應(yīng)調(diào)整,如中等城市中心城區(qū)為 Ｐ = ２～３ａ,中心城區(qū)的重要地區(qū)為 Ｐ =３ ～５ａ,中心城區(qū)地下通道和下沉式廣場等為 Ｐ =１０ ～２０ａ。
3）針對在地勢向河流方向有較大傾斜的地區(qū),應(yīng)使干管與等高線及河道基本平行敷設(shè),主干管與等高線及河道成一定傾角敷設(shè),從而避免設(shè)置過多的跌水井,降低造價。
4）針對雨水泵站數(shù)量過多的問題,一方面要做適當縮減,另一方面要在規(guī)劃編制中給出明確用地要求,以便相關(guān)部門能夠順利開展后續(xù)工作 。
5）補充對該城區(qū)雨水管道的專項分析計算,在 １∶１００００地形圖上勾出匯水面積,利用面積疊加法計算雨水設(shè)計流量,形成完善嚴謹?shù)挠嬎銜?從而為設(shè)計施工提供可靠指導(dǎo)。
6）考慮到項目任務(wù)十分繁重,同時資金投入往往不足,故只在部分區(qū)域采用高密度聚乙烯纏繞結(jié)構(gòu)壁管,舍棄原規(guī)劃“一刀切” 的做法,從而在滿足設(shè)計要求的基礎(chǔ)上降低造價。
3 污水處理設(shè)計規(guī)劃問題與優(yōu)化解決方案
3.1 問題分析
1） 污水管全部采用單側(cè)敷設(shè),且道路交叉口位置埋深過淺。 全部采用單側(cè)敷設(shè)致使橫跨道路收集支管數(shù)目較多,當雨水管徑較大時,污水管道埋深增大；交叉口埋深過淺導(dǎo)致支線排入較困難。
2）排水體制選擇不符合實際。 整個片區(qū)采用一種排水體制,且新建城區(qū)對雨污分流制的執(zhí)行往往不夠徹底,溢流污水在接入了雨水管道之后,嚴重污染河道水體；合流污水排入城市污水管道不僅增大了現(xiàn)有處理廠工作量,而且還會使進廠污水水質(zhì)不滿足要求,處理難度增大,出水水質(zhì)不達標,污染河道水質(zhì)。 因此,必須嚴格按照實際情況進行設(shè)計規(guī)劃。
3）對于管道建設(shè)時序,沒有認識到污水管道系統(tǒng)占據(jù)的重要地位,致使后續(xù)建設(shè)單純與市政道路建設(shè)一同進行,未對此段管道上游銜接、下游出路做必要的分析考慮,導(dǎo)致污水很難快速排除,而且管內(nèi)污水長時間滯留產(chǎn)生堵塞,嚴重時還會對水源造成污染。
4）在新區(qū)的污水處理設(shè)計規(guī)劃中,缺少相關(guān)計算書和高程數(shù)據(jù),導(dǎo)致后續(xù)設(shè)計與施工都無法得到正確的指導(dǎo),造成不必要的困難。
5）污水管道材料仍以鋼筋混凝土為主,這樣不僅增加能耗,而且還會造成環(huán)境或水質(zhì)污染,不重視對環(huán)保材料的應(yīng)用,尤其是那些靠近流域的位置,采用環(huán)保材料既能防控污染,還可以加快施工進度。
6）目前社會普遍不重視排水管道,表現(xiàn)為隨意開挖破壞和亂扔雜物,導(dǎo)致管道破裂漏水、堵塞等問題時常發(fā)生。 因此,規(guī)劃編制必須對此引起重視,并提出有針對性的建議。
3.2 優(yōu)化解決方案
1）污水管在道路下單雙側(cè)敷設(shè)主要由道路寬度、雨水管管徑、兩側(cè)地塊開發(fā)情況等決定的,若道路寬度大于4０ ｍ,且兩側(cè)地塊都開發(fā)時,為了減少連接支管的數(shù)目和減少與其他地下管線交叉,采用雙側(cè)布置；雨水管徑大于 ＤＮ８００ 時,為避免污水埋設(shè)過深采用雙側(cè)敷設(shè),其余情況采用單側(cè)敷設(shè)；對于貴州省這種山區(qū)城市,道路坡度較大,甚至達到８％ ～ ９％,有些交叉口豎向高差非常大,對于這種情況往往交叉口處污水管要深埋,過交叉口后再把標高抬起來,避免支管接入困難造成不必要的麻煩。
2）排水體制的選定應(yīng)根據(jù)城市實際情況進行選擇確定,比如老城片區(qū)現(xiàn)狀為合流制,由于將合流制改為分流制往往因投資大、施工困難等原因而較難在短期內(nèi)做到,這時通常采用截流式合流制,為了保護水體,可對溢流的混合污水進行適當?shù)奶幚恚恍陆ǔ菂^(qū)采用半分流制,同時具有污水排水系統(tǒng)和雨水排水系統(tǒng),并且將初期雨水截流進污水系統(tǒng),在雨水排放口位置,截污管附近設(shè)置截流井, 將初期雨水截流至截污干管中,有效控制污染。
3）在規(guī)劃中必須確定正確的建設(shè)時序,尤其是下游系統(tǒng)。 以城市現(xiàn)狀為依據(jù),結(jié)合污水產(chǎn)生狀況,可提出新城中人口密集區(qū)的管道建設(shè)特殊規(guī)劃,以此避免管道建設(shè)對居民日常生產(chǎn)生活造成較大影響 。
4）補充對污水管道的專項分析計算,形成完善嚴謹?shù)挠嬎銜?合理確定控制點標高,從而為設(shè)計施工提供可靠指導(dǎo)。
5）在選擇污水管道材料時優(yōu)先考慮環(huán)保材料,同時將這些環(huán)保材料的優(yōu)勢特點充分和當?shù)厮牡刭|(zhì)條件相結(jié)合,從而對管道布置、埋設(shè)等進行有效優(yōu)化。
6）為全面強化社會宣傳教育的目標積極嘗試,比如,在干管所在位置的地面增設(shè)標志牌,用于向居民介紹管道作用、重要性,避免開挖破壞,以及做好其周圍的衛(wèi)生保持工作,避免管道系統(tǒng)受損。 此外,在條件允許的情況下,還要提出針對于實際情況的可行性方案。

本新城在及時發(fā)現(xiàn)并有效優(yōu)化整改給排水設(shè)計規(guī)劃問題后,順利完成了城區(qū)給排水系統(tǒng)建設(shè),基本滿足城區(qū)生活、生產(chǎn)對供水、排水提出的要求,具體的思路、做法都有良好的參考借鑒價值。 另外,通過上述分析還能看出,隨著城市與社會的高速發(fā)展,市政建設(shè)正向環(huán)保節(jié)能的方向快速轉(zhuǎn)變,如給排水系統(tǒng)對新型環(huán)保材料的使用就是一個十分典型的體現(xiàn),因此,在實際的設(shè)計規(guī)劃中應(yīng)對此引起足夠重視,從而打造符合新時代發(fā)展需要的給排水系統(tǒng)。