城中村给水排水改造工程设计要点分析

廖新亮

（新疆乌鲁木齐市城建设计研究院，新疆乌鲁木齐830092）

0 引言

所谓“城中村”，是指在城市高速发展的进程中，由于农村土地被征用，农村集体成员由农民身份转变为居民身份后，仍居住在由原村落改造而演变成的居民区，亦称为“都市里的村庄”。

1 城中村给排水设施现状及存在的问题

城中村主要分布在城市周边，城市规划初期没有将其纳入城市范围，随着城市不断扩大，逐步划入城市，成为城市居民区。城中村最初按照农村标准建设，没有从城市规划和发展的角度统筹考虑，以至于出现了很多问题，城中村原有给水排水设施存在自备水源水质不达标、管径小、管材质量差、供水量不足、雨天内涝、排水不畅等突出问题。

1.1 自建供水设施，水质难以达到饮用水标准

一些城中村依靠原自建取水和净水设施供水，没有纳入到城市供水管理系统。随着经济的不断发展，工业企业对城市周边水体的污染也在加剧，原有水源地保护措施不全，致使水源水质难以达到国家标准，自建水处理设施整体水平不高，水处理设施管理不到位，也是造成水质不达标的原因。

1.2 给排水管网缺乏统一规划，布置混乱

多数城中村给排水管网无统一规划，管线布置混乱，给排水管道埋深、间距不满足规范要求，管理难度大。

1.3 没有充分估算需水量和排水量，管径偏小

城中村建设初期多依据自身使用经验选定管径，没有通过专业规范来计算需水量和排水量，也没有结合城市规划考虑远期发展需求，管径普遍偏小，无法满足居民生活和生产需求。

1.4 管材老旧、质量差

原有给排水管道多为村民筹资建设，可能选择了非专业设计和施工单位，或采用了比较便宜的管材，造成工程质量不佳，主要问题表现在给水管道漏失率高、水压不稳定、用水高峰期没水；排水管道渗漏量大，管道破损后堵塞造成污水上路，影响周边环境。

1.5 管道覆土不够，冬季冻胀损坏

北方一些地区冻土深度较大，然而农村管道往往因为节省工程投资，根据经验确定覆土或埋深，造成极端天气管道冻结损坏或流量减少。

1.6 室外必要的设施不全

城中村建筑密度很大，火灾隐患大，但多数城中村没有消火栓等消防设施，有的给水管道缺少支墩，给水阀门井和排水检查井数量也不够，造成局部管道出现问题时维修困难。

1.7 没有独立的雨水排除系统，雨天内涝

雨污水分流工程近年来才在城市中大规模建设完善，北方地区城中村有完善的雨水排水系统的不多见，雨天雨水漫流，造成内涝，有的雨污水合流造成雨天污水上路，影响居民生活。

1.8 污水没有接入城市管网也没有污水处理设施，直接排入水体造成环境污染

在近些年的建设发展过程中，许多城中村内建起了小型企业，产生了部分工业废水，但沿用的老旧管网和排水系统建设不完善，一些污水通过地下渗坑渗水或未经处理排入自然水体，有的通过化粪池等简单的处理构筑物处理后排入自然界，影响周边环境。

2 城中村给排水改造工程设计要点分析

经充分调查了解城中村给排水设施存在的问题后，应在设计中针对这些问题提出解决方案。下面就如何解决城中村给排水设施及管网存在的问题进行设计要点分析。

2.1 应将城中村给水系统纳入城市管理体系

依据《室外给水设计规范（GB50013-2006）》7.1.9条规定，城镇生活饮用水管网严禁与自备水源的供水管道直接连接，以防止污染城镇给水管网。城中村已纳入城市居住范围，原有水源地和净水厂周边环境不容乐观，水源水质会因为城市的发展不断恶化，应尽可能关闭原有小型水源地和水处理设施，或通过水厂改扩建和移交管理权将城中村给水系统纳入城市管理体系。这是改善给水水质、减轻水处理费用和管理负担的最有利途径。

2.2 城中村给排水管网应遵循城市规划统一布置

城市给排水管网依据供水和汇水范围布置，城中村一般只考虑了原村庄范围的管网建设，没有考虑与周边区域管网之间的联系，这就需要给排水管网设计前充分调查现状管网情况，结合城市和城中村规划方案统一设计，以适应发展的需要。设计中应进行各类地下管线综合设计，统一布置管网，对可以继续使用的管线进行利用，对存在问题的管线进行改造更换。管线布置应满足《城市工程管线综合规划规范（GB50289）》要求，尽量将管线敷设在道路下，与建筑物基础保持一定的安全距离。

2.3 重新核算需水量和排水量，确定合理经济的管径

农村供水工程以往按照《村镇供水工程技术规范》计算需水量，由于城中村生活和生产方式已发生变化，没有了农业和畜牧业生产，该技术规范已不适用，应依据《室外给水设计规范（GB50013-2006）》4.0.1条计算综合生活用水、工业企业用水、浇洒道路和绿地用水、管网漏失水量、未预见水量和消防用水，通过管网平差计算后确定给水管道管径，也可以依据《建筑给水排水设计规范（GB50015-2003）》规定进行计算，但两个规范计算出的需水量会有差异，下面以两种方法分别举例计算水量（见表1～表3）。

表1 两个规范基本情况对照表

表2 最高日水量计算比较表（单位：m3/d）

表3 最高日秒流量计算比较表（单位：L/S）

《建筑给水排水设计规范》规定，室外管网供水时设计流量应按设计秒流量计算；《室外给水设计规范》规定，配水管网的设计流量按最高日最高时用水量计算，通过两种方法比较，小时变化系数取值差异较大，采用设计秒流量计算出的水量大于最高日最大时计算出的流量。由于城中村供水规模小，配水管段长等特点，导致采用最高日最大时计算出的配水管段及其节点设计流量计算值偏低，不能满足城中村居民在用水高峰时段的实际用水需求，所以，对于城中村给水工程，可将其配水管网视为服务一个居住小区，按“设计秒流量”计算需水量，计算值更符合其使用特征。但当城中村人口过多，超过1万人时，计算值过大，应采用最高日最大时计算设计流量。

2.4 选择质量可靠的管材

城中村应选择技术成熟、安全可靠、使用寿命较长的管材，同时还要考虑便于施工和维护管理等因素。给水管材一般采用承压管道，需考虑管材的公称压力，排水管材主要考虑外压荷载。常用的给水管道有金属和非金属材料。金属管道中球墨铸铁管抗内外压强度高，耐腐蚀，但价格较高，一般用于较大口径管道；非金属管道中聚乙烯给水管公称压力可以达到0.4～1.6 MPa，其重量轻、耐腐蚀，施工简便，一般用于小口径管道。排水管道常采用非金属管，包括钢筋混凝土和塑料类管道，钢筋混凝土管抗外压能力高，但重量大，需采用机械安装，城中村道路比较狭窄，机械进入困难，所以常选用聚乙烯排水管道。

2.5 控制好管道竖向设计和埋深

管道竖向设计要控制好埋深，埋深主要考虑外压荷载、管材强度、各类管道交叉及地基等因素。给排水管道尽量浅埋以减少工程投资，但要满足冰冻和荷载的要求，排水管线还应考虑建筑物地下一层污水能够排出。管道竖向设计应避免频繁的上下起伏，给水管道坡度变化过大会增大水头损失，排水管道坡度变化过大会造成杂物沉积，降低流速损失流量。

北方寒冷地区给水管道设计要避免管道受冻胀破坏，《给水排水设计手册》第三册第2.5节提出，管道埋深应依据土壤的冰冻深度通过热力计算确定，无计算资料时可参照其要求确定，城中村给排水管径小、用水量小，更容易发生冻胀，所以给水管道应参照设计手册提出的要求（见表4）敷设。

表4 管底在冰冻线以下的距离一览表（单位：mm）

污水管道一般敷设在给水管道下，且管道埋设深度不应高于最大冻土深度以上15 cm。

2.6 完善给排水管道附属设施设计

城中村建筑密度很大，给水阀门井和排水检查井数量会比市政管网多，以便管道出现问题维修时减少对相邻用户的影响。《建筑设计防火规范（GB50016—2006）》第 8.1.2条规定，在城市、居住区、工厂、仓库等的规划和设计时，必须同时设计消防给水系统，所以城中村作为城市居住区应有消防设施设计，应设置室外消火栓，消火栓宜按保护半径不大于150 m考虑，且室外负担消防给水的管道直径不应小于DN100 mm。

埋地给水管道在水平或垂直转弯处、三通、堵头和阀门处还应设置支墩，聚乙烯管及管件管径≥de90（DN80）时，球墨铸铁给水管采用胶圈承插接口管径≥DN100 mm时均应设置支墩。管道支墩一般套用通用图集，但是在城中村给水管网改造工程中，由于道路狭窄，路面下各类管道较多，管位紧张，支墩制作过程中没有图集中需要的施工空间，简单套用国标图集不能完全满足现场的实际要求，应考虑在管道转角的反向受力点处设置锚固支墩或拖拉支墩。

2.7 找到污水出路，避免环境污染

污水管网系统的作用就是及时可靠地排除区域内产生的生活污水、工业废水，以免环境受污水之害。城中村沿用的老旧管网和排水系统建设不完善，有的地区污水没有出路，所以，在城中村给排水管网改造过程中，为污水找到适合的出路非常重要，应详细了解周边市政管网情况，将污水管道接入市政管网或建设污水处理设施，将污水达标排放。

2.8 合理选择排水体制，考虑雨天排涝，兼顾雨水利用

规划设计阶段对排水体制的选择非常重要，一般城区规划阶段多采用分流制。城中村应分析实际情况，在条件允许的情况下采用完全分流制，如果条件不允许可采用不完全分流制，但尽可能不采用雨污水合流制。完全分流制排水系统中雨污水各设有排水管渠系统；不完全分流制排水系统中只设污水管道，不设或设置不完整的雨水管道，雨水沿地面或街道边沟排放；雨污合流是指雨、污水合用一个管渠系统排除。完全分流制是避免雨天积水的最好选择，也是雨水收集利用的有利途径。近年来，城市雨水利用已逐步提上建设发展日程，合理利用雨水对于城市防涝、保护环境等方面都能够起到积极作用，分流制排水系统中雨水利用范围最广且最便捷，既可以分散利用也可以相对集中利用，或者结合城市排洪设施将雨水利用工程与城市防涝减灾、污染控制、生态环境保护相互补充、衔接。

3 结语

给水排水工程是市政基础设施建设工作中非常重要的内容，做好工程设计是保证工程建设质量的前提条件。在城中村给排水工程设计过程中，既要调查了解现状设施情况，又要与城市规划衔接、与市政工程管理部门配合沟通，还要执行相关行业规范和规定，同时结合地区地理、气候、水文特点，从技术可行性和经济合理性出发进行综合考虑，满足城中村居民对需水量、水质和排水量的要求。要通过认真细致的设计，保证工程质量安全可靠，维护管理方便易行，还应保护好周边环境，尽可能降低工程建设对居民造成的影响，以使城中村的给排水工程建设和运行融入到城市规划和发展当中，逐步走上可持续发展的道路。