關(guān)于城市排水管網(wǎng)改造設(shè)計(jì)要點(diǎn)的分析與思考

我國(guó)城市化發(fā)展進(jìn)程近年來(lái)較為迅速，相較于城市化率的不斷提高，城市排水管網(wǎng)的建設(shè)則稍顯落后，存在排水不暢、污水處置效率等一系列問(wèn)題，進(jìn)而影響城市功能的正常發(fā)揮。尤其在遇到強(qiáng)降雨和長(zhǎng)期降雨天氣出現(xiàn)大量排水需求時(shí)，城市排水管網(wǎng)的建設(shè)問(wèn)題表現(xiàn)的更為明顯，這也暴露出了我國(guó)在城市排水管網(wǎng)建設(shè)方面的問(wèn)題。由此可見(jiàn)，對(duì)城市排水管網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行改造設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)城市排水管網(wǎng)的有序改擴(kuò)建已經(jīng)變得尤為必要。1城市排水管網(wǎng)設(shè)計(jì)現(xiàn)狀當(dāng)前我國(guó)城市排水的設(shè)計(jì)現(xiàn)狀并不樂(lè)觀，在設(shè)計(jì)過(guò)程中仍存在沿襲傳統(tǒng)設(shè)計(jì)理念的問(wèn)題，缺乏創(chuàng)新設(shè)計(jì)思想與可持續(xù)設(shè)計(jì)理念[1]。在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)理念下，城市排水和防洪設(shè)施的設(shè)計(jì)，為提高排水效率，常采用分流制排水體制，該體制沒(méi)有同時(shí)考慮到城市徑流面源污染控制和雨水資源利用需求，導(dǎo)致城市整體水質(zhì)受到影響。其次，城市在進(jìn)行排水管網(wǎng)設(shè)計(jì)時(shí)，還存在缺乏對(duì)突發(fā)事件處置的綜合考慮。當(dāng)前，城市排水系統(tǒng)常見(jiàn)爆管、污染、泄洪等問(wèn)題，其中爆管是發(fā)生率最高的突發(fā)事件，而爆管這一問(wèn)題與管道材質(zhì)特性、管道老化和上方壓力過(guò)大等密切相關(guān)，此外，出現(xiàn)上述問(wèn)題還與排水系統(tǒng)資料不全、市政工程管道地下管線整體情況掌握不足等有關(guān)。最后，在城市排水管網(wǎng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，還存在排水體制規(guī)劃混亂的問(wèn)題，具體表現(xiàn)為重視道路工程建設(shè)，忽視工程管線配套建設(shè)。且設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)責(zé)任和任務(wù)劃分不清，對(duì)排水設(shè)施存在的問(wèn)題缺乏深入考量，導(dǎo)致處置突發(fā)問(wèn)題的能力不足。2城市排水管網(wǎng)改造設(shè)計(jì)要點(diǎn)2.1核實(shí)并研究待改造管網(wǎng)資料完整的資料是開(kāi)展城市排水管網(wǎng)改造設(shè)計(jì)的重要前提，設(shè)計(jì)人員應(yīng)結(jié)合勘察現(xiàn)場(chǎng)和資料收集，全面獲取城市排水管網(wǎng)改造相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息，在實(shí)際勘察與資料研讀的基礎(chǔ)上，制定出詳細(xì)、針對(duì)性強(qiáng)的排水管網(wǎng)改造設(shè)計(jì)方案[2]。在具體核實(shí)和研究管網(wǎng)資料時(shí)，應(yīng)做到以下幾點(diǎn)：1)對(duì)搜集的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并與現(xiàn)實(shí)情況進(jìn)行比對(duì)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)二者不相符時(shí)，要及時(shí)根據(jù)實(shí)際情況加以調(diào)整；2)是強(qiáng)化對(duì)隱蔽性強(qiáng)的排水管網(wǎng)信息的核實(shí)，以施工管網(wǎng)圖紙為基準(zhǔn)，多次核對(duì)與平面方位、邊坡、管徑、深度和水流走向等相關(guān)的技術(shù)參數(shù)，同時(shí)要評(píng)價(jià)各區(qū)域排水管道使用現(xiàn)狀，節(jié)省管網(wǎng)改造成本，提升改造質(zhì)量。2.2結(jié)合工程實(shí)際設(shè)計(jì)相應(yīng)的改造施工方案某城市片區(qū)存在生活污水排水管網(wǎng)改造升級(jí)需求，主要對(duì)生活污水處理廠配套管網(wǎng)進(jìn)行改造，深入勘察地形及研究工程資料可知，該工程部分管段埋深較深，且部分管側(cè)道路需要滿足通行要求，同時(shí)存在高壓線路，因此不能隨意遷改，也不能采用放坡明挖方式，經(jīng)綜合研究決定，采用頂管法施工方式，選擇Ⅲ級(jí)鋼筋混凝土鋼承插管(F型)作為主管材[3]。在確定施工方式的基礎(chǔ)上，工程人員對(duì)管材管徑、埋深等加以確定，其中W37-W36-W35段管徑、埋深分別為DN1000、8.7m～9.6m。工作井為W36，接收井為W35和W37，并嚴(yán)格控制頂進(jìn)方向和長(zhǎng)度，其平面和縱剖面圖見(jiàn)下圖1、2。同時(shí)設(shè)計(jì)人員要重點(diǎn)做好該排水管網(wǎng)改造布線與城市地下管線綜合布線之間的協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)，發(fā)揮城市管線綜合效益。此外，設(shè)計(jì)人員還要關(guān)注施工過(guò)程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題，結(jié)合以往的工程經(jīng)驗(yàn)，聯(lián)合施工人員，對(duì)施工方案與細(xì)節(jié)進(jìn)行全面優(yōu)化，尤其對(duì)于隱蔽工程，更要強(qiáng)化細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)，通過(guò)形成專(zhuān)項(xiàng)施工方案和質(zhì)檢方案的形式，保證城市排水管網(wǎng)改造設(shè)計(jì)與施工之間有序銜接，避免出現(xiàn)嚴(yán)重的質(zhì)量問(wèn)題。圖1管段平面布置圖圖2管段縱剖面圖2.3優(yōu)選排水管網(wǎng)建材在改造設(shè)計(jì)管材、管道基礎(chǔ)及接口形式的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)人員要優(yōu)選排水管網(wǎng)建材。嚴(yán)格按照管材選擇的基本原則加以選取，保證排水功能可正常發(fā)揮。1)要考慮排水管強(qiáng)度，按照外部荷載、內(nèi)部水壓的承壓要求，對(duì)排水管材強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)定和比對(duì)；2)要關(guān)注排水管道是否具備抵抗污水雜質(zhì)沖刷和抗磨損的性能，在選擇管材時(shí)，主要應(yīng)考慮其耐海水侵蝕、抗鹽堿地腐蝕性能[4]；3)選擇的排水管道建材應(yīng)具有良好的不透水性能，避免污水滲出或地下水滲入，由此可降低污染地下水、腐蝕其他管線等問(wèn)題出現(xiàn)的概率；4)要選擇內(nèi)壁光滑的管道材料，以有效減輕水流阻力，同時(shí)應(yīng)遵循就地取材原則，減少工程成本。此外，對(duì)于需要使用到的混凝土材料和鋼筋材料等也要嚴(yán)格進(jìn)行質(zhì)量把關(guān)，制定材料進(jìn)場(chǎng)前專(zhuān)項(xiàng)質(zhì)量檢測(cè)方案，杜絕使用不合格的建材。2.4做好排水管網(wǎng)的新舊分區(qū)、銜接設(shè)計(jì)2.4.1做好分區(qū)改造設(shè)計(jì)1)新城區(qū)排水管網(wǎng)改造設(shè)計(jì)，新城區(qū)在排水管網(wǎng)設(shè)計(jì)時(shí)，已經(jīng)具備了雨污分流體制設(shè)計(jì)理念，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)遠(yuǎn)高于老城區(qū)。但隨著城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大，污水量在不斷提升，導(dǎo)致污水管逐漸達(dá)到最大設(shè)計(jì)充滿度。此外，影響排水管道設(shè)計(jì)的因素還包括徑流系數(shù)的選取以及暴雨強(qiáng)度公式的修訂等?；诖?，在對(duì)新城區(qū)進(jìn)行排水管網(wǎng)改造設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)把握以下要點(diǎn)：①詳細(xì)分析現(xiàn)有的排水系統(tǒng)。對(duì)于待改造的管網(wǎng)而言，其設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)基本偏低，需要重視設(shè)計(jì)參數(shù)和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的嚴(yán)格執(zhí)行。如暴雨重現(xiàn)期的設(shè)計(jì)，若設(shè)計(jì)不合理，將導(dǎo)致出現(xiàn)雨水積澇現(xiàn)象。由此，設(shè)計(jì)人員必須高度重視對(duì)排水管網(wǎng)系統(tǒng)的全面分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)需要改進(jìn)的問(wèn)題；②嚴(yán)格制定排水管網(wǎng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。不同城市對(duì)排水管網(wǎng)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求存在差異，例如，上海市、合肥市要求市政道路污水管管徑最小應(yīng)分別為d600mm、d500mm。對(duì)雨水管道設(shè)計(jì)重現(xiàn)期方面的要求也有所不同，因此要根據(jù)地區(qū)差異合理執(zhí)行設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)；③選擇高質(zhì)量的建材。根據(jù)建設(shè)部文件即《建設(shè)部推廣應(yīng)用和限制禁止使用技術(shù)》可知，在選擇排水管網(wǎng)材料時(shí)，要嚴(yán)格按照上述要求執(zhí)行，可選擇使用的材料主要包括高密度聚乙烯雙壁波紋管HDPE、硬聚氯乙烯雙壁波紋管PVC-U、硬聚氯乙烯環(huán)形肋管PVC-U等，但在實(shí)際選擇材料時(shí)，還是要嚴(yán)格檢驗(yàn)材料質(zhì)量，若為機(jī)動(dòng)車(chē)道，則應(yīng)以鋼筋混凝土管為主，若為非機(jī)動(dòng)車(chē)道或綠化帶，則主要應(yīng)選用HDPE、玻璃鋼夾砂管等塑料管；④要根據(jù)地質(zhì)情況，了解出現(xiàn)的塌陷等問(wèn)題，在分析原因的基礎(chǔ)上，要重點(diǎn)做好管道基礎(chǔ)處理設(shè)計(jì)，若選用的改造方式為非開(kāi)挖施工方式，則要在設(shè)計(jì)方案中強(qiáng)調(diào)注漿加固的重要性。2)老城區(qū)排水管網(wǎng)改造設(shè)計(jì)，在城市老城區(qū)，常采用的傳統(tǒng)的排水管網(wǎng)模式為合流制，這種模式在應(yīng)用過(guò)程中呈現(xiàn)出一系列的問(wèn)題。在對(duì)其具體改造設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)關(guān)注以下要點(diǎn)：①結(jié)合實(shí)際情況和投資難度，將其改造成分流制，這種較為徹底的改造方式能達(dá)到有效的雨污分流處置目的，同時(shí)分流后的污水可集中至污水處理廠加以處理，減少環(huán)境污染[5]；②對(duì)部分合流管予以保留，將其改造成截流式合流制。對(duì)于可以發(fā)揮效用的合流管道予以保留，同時(shí)將截流水管布設(shè)在城區(qū)周?chē)w周邊，實(shí)現(xiàn)對(duì)合流污水的有效截留處理。此外，在對(duì)截流制進(jìn)行改造設(shè)計(jì)時(shí)，還要考慮到老舊城區(qū)存在較大的內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)，布置截流管道時(shí)，應(yīng)按照分支管道、干道、主管道進(jìn)行布置。設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)管網(wǎng)布設(shè)情況和城市管網(wǎng)建設(shè)要求，逐步將截流式合流制轉(zhuǎn)變?yōu)榉至髦疲虎蹚?qiáng)化對(duì)溢流混合污水的末端收集處理?？赏ㄟ^(guò)采用細(xì)篩過(guò)濾、水體沉淀等方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)排水管網(wǎng)溢流的混合污水的針對(duì)性處理；④考慮到部分區(qū)域土壤具有一定的滲透性，且地下水位相對(duì)較低，在進(jìn)行改造設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)側(cè)重選用可提高地表土壤持水能力和滲透能力的管網(wǎng)布設(shè)方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)水體徑流量大小的控制，從而使得溢流混合污水總量在合理范圍內(nèi)；⑤結(jié)合海綿城市建設(shè)要求與建設(shè)措施，不斷提升排水管網(wǎng)改造質(zhì)量?；诖?，設(shè)計(jì)人員要全面勘察城市現(xiàn)有的儲(chǔ)水區(qū)域、裝置等，可改造老舊小區(qū)的道路綠化帶、道路鋪裝等，同時(shí)優(yōu)化水凈化裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)排水管網(wǎng)壓力的有力減輕。2.4.2做好新舊管網(wǎng)的銜接在對(duì)城市排水管網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，除了要針對(duì)性的進(jìn)行新城區(qū)和老舊城區(qū)的改造設(shè)計(jì)之外，還涉及到部分新舊管網(wǎng)的銜接設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)人員要做好前期的全面勘察，了解新舊管網(wǎng)銜接存在的問(wèn)題和改造設(shè)計(jì)需求，要重點(diǎn)做好管網(wǎng)的清淤疏導(dǎo)與防滲修復(fù)工作，同時(shí)要結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行評(píng)估，合理進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)加高處理，確保新舊管網(wǎng)銜接順暢，且銜接質(zhì)量達(dá)標(biāo)。要重視做好管網(wǎng)疏通工作，若長(zhǎng)期忽視排水管網(wǎng)的疏通，將導(dǎo)致城市給排水系統(tǒng)中排水管路出現(xiàn)嚴(yán)重積水現(xiàn)象。因此，在進(jìn)行排水管網(wǎng)改造設(shè)計(jì)時(shí)，要將管網(wǎng)清淤、防滲恢復(fù)等作為重點(diǎn)工作之一，避免后續(xù)滲流現(xiàn)象等的發(fā)生，確保城市排水系統(tǒng)可長(zhǎng)期穩(wěn)定發(fā)揮效益。最后，在進(jìn)行新舊管網(wǎng)銜接設(shè)計(jì)時(shí)，還應(yīng)關(guān)注的一個(gè)重點(diǎn)為科學(xué)管理市政管網(wǎng)高程。以往的市政排水管網(wǎng)改造建設(shè)常忽視新建管道與現(xiàn)狀管網(wǎng)高程的匹配與否問(wèn)題，導(dǎo)致城市排水管網(wǎng)質(zhì)量和效益不佳。2.5提升排水系統(tǒng)應(yīng)急處理能力在城市排水系統(tǒng)運(yùn)維過(guò)程中，常見(jiàn)的質(zhì)量問(wèn)題之一為爆管，針對(duì)該問(wèn)題，設(shè)計(jì)人員要做好對(duì)排水管網(wǎng)系統(tǒng)的信息化建設(shè)，及時(shí)獲取最新的管網(wǎng)信息，做好重大事故預(yù)警等工作，以有效避免發(fā)生爆管等嚴(yán)重事故。此外，泄洪能力不足也是城市排水管網(wǎng)常見(jiàn)的問(wèn)題之一，設(shè)計(jì)人員也要善于利用高科技手段，對(duì)最大降水量等進(jìn)行科學(xué)測(cè)定，同時(shí)同步獲取市政管網(wǎng)排水能力相關(guān)指標(biāo)參數(shù)，據(jù)此對(duì)排水管道標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)加以調(diào)整，使得排水管網(wǎng)的泄洪能力在相對(duì)較高的水平。再者，城市排水管網(wǎng)系統(tǒng)還可能導(dǎo)致水體污染，針對(duì)這一問(wèn)題，設(shè)計(jì)人員要聯(lián)合技術(shù)人員建立一套嚴(yán)密的水體污染監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)城市污水管道負(fù)荷進(jìn)行精準(zhǔn)測(cè)算，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和預(yù)警管道淤積、滲透泄露等問(wèn)題，并對(duì)雨污分流去向等進(jìn)行監(jiān)測(cè)，確保雨污分流到位。在上述操作下，城市排水管網(wǎng)系統(tǒng)的應(yīng)急處理能力將大大提升，進(jìn)而可發(fā)揮出排水系統(tǒng)的綜合效益。2.6優(yōu)化排水系統(tǒng)排污功能對(duì)城市排水管網(wǎng)進(jìn)行改造設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)人員要將排水系統(tǒng)的排污功能作為重點(diǎn)改造優(yōu)化設(shè)計(jì)對(duì)象。規(guī)劃排水管網(wǎng)時(shí)，應(yīng)綜合雨污收集、處理、利用等環(huán)節(jié)，對(duì)現(xiàn)有的排水管道體制進(jìn)行改造，將現(xiàn)有的雨、污水合流制或不完全分流制系統(tǒng)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橥耆姆至髦葡到y(tǒng)。基于此，可實(shí)現(xiàn)對(duì)不同水質(zhì)的有效雨污分流與處理，在科學(xué)處理和雨污分流的基礎(chǔ)上，將高效利用雨水，進(jìn)而可避免出現(xiàn)洪澇災(zāi)害。研究傳統(tǒng)的城市排水管網(wǎng)規(guī)劃方法可知，在各河系下游、城市郊區(qū)常見(jiàn)污水處理廠，這種布局方式可能會(huì)導(dǎo)致污水處理廠距再生水用戶較遠(yuǎn)，需要鋪設(shè)大量回水管網(wǎng)，進(jìn)而增加投資成本?？紤]到減少投資成本和發(fā)揮污水處理廠效益的綜合要求，設(shè)計(jì)人員可建設(shè)較為大型的污水處理廠，充分發(fā)揮其規(guī)模效益。最后，城市排水管網(wǎng)改造設(shè)計(jì)人員還要關(guān)注雨水口的合理改進(jìn)?；诖?，要聯(lián)合技術(shù)人員對(duì)區(qū)域內(nèi)地勢(shì)、匯水面積等進(jìn)行測(cè)量，據(jù)此判斷雨水口基本情況。同時(shí)，要全面考慮道路積水速度，對(duì)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)整，使得雨水口數(shù)量得以合理增加。對(duì)于高速公路立交橋等存在較大傾角變化的部位，在設(shè)置雨水出水口時(shí)，應(yīng)設(shè)置在上游路面等側(cè)向傾角變化較大的部位，據(jù)此可提升檢查井的降雨采集能力，為后續(xù)的雨污分流、