市政给排水设计存在问题以及设计策略探索

曹娟娟

（贵阳建筑勘察设计有限公司 贵州贵阳 550081）

0 前言

给排水系统是为人们的生活、生产、市政和消防提供用水和废水排除设施的总称，消防系统也可纳入给排水系统之中，与给水、排水系统均作为独立工作系统。当前市政给排水设计存在一定问题，影响民众、各类组织的用水需求，也可能增加安全隐患，影响消防用水。本文就给排水系统设计问题和策略进行分析。

1 市政给排水设计存在的问题

1.1 排水与排污共道

排水与排污共道的问题，可见于我国绝大多数城市，系指生活污水、雨水等共道排放。在非暴雨条件下，大部分排水系统可满足作业要求，当地区降水量偏大时，雨水和污水需共道排放，排水系统压力短时间内增加，有可能出现排水不畅的问题，导致都市内涝。此外，排水与排污共道设计还存在其他弊端，如无法准确评估管道内径、无法充分契合区域内排水需求、增加运维支出等[1]。

1.2 给水稳定性不足

给水稳定性不足的问题相对少见，主要受到突发事件、用水量短时波动等不可控因素影响。如某地为开发区，给排水系统建设之初，设计的管道内径、分布特点等，能够满足当地5万户居民的使用要求，随开发区建设不断完善，大量工业企业和人口进入开发区，原有给排水系统难以满足供水要求，出现供水中断等问题，影响企业和民众用水。此外，材料选取不当的情况下，部分给排水系统管道也可能出现破裂、维护工作压力大等问题，降低给水稳定性[2]。

1.3 缺乏备用系统设计

备用系统，是指应急供水系统，如建筑内消防系统，往往不可与常规给水系统进行共道设计。而常规给排水系统一旦出现故障，往往出现给水困难、中断或排水不畅的情况。一方面现代都市内土地使用情况较为紧张，无法为所有建筑提供两套给排水系统；另一方面，给排水系统的修护开支较大，在非必要情况下各地往往不会设计两套工作系统，这也加剧了给排水系统设计上的问题。

2 市政给排水设计策略

2.1 应用分流设计模式

分流设计理念，最早提出于欧洲，西欧国家受到季风气候影响，降水量较大，因此设计雨污分流模式予以应对。我国国内采用分流设计模式的城市较少，但其经验可作为其他城市学习的参考。具体而言，建议各地在给排水设计的过程中分别考虑污水排放、雨水排放的需求，设计可独立工作的系统，在此基础上，为提升突发情况的应对能力，可进一步加强设计，为不同管道设计总阀。调取常规排雨、排污工作需求参数，确保独立作业的管道，可在正常情况下满足排雨、排污需求。非降水情况下，仅开放排污管道，进行城区污水的排放；出现强降水天气时，同步开放排雨管道，使雨水经独立导管得到排出。与此同时，在排雨、排污管道交汇处，设置总阀。当区域内短时间降水达到较高水平，或短时间产生了较多的生活污水，可开放总阀，同步应用两套工作系统进行排污、排雨。分流设计模式可应对都市内涝问题，具有较高的可行性[3]。

2.2 加强给水稳定性

给水稳定性的提升，强调以客观数据信息为依托，拟采用智能设计模式，借助智能工作设备改善给水效果。如某地区准备改造给排水系统，当地用水量呈现缓慢增加、长期稳定的特点，每年度用水量均有小幅增加，与此同时，不同时间段的用水情况又存在波动，冬季、夏季用水量大，秋季、春季用水量小，为提升供水稳定性，可在所有用户终端设计流量监测仪，监测仪智能化进行工作，收集对应用户当日用水信息并通过远程通信的方式，将该信息传输至管理端。实现对当地用水信息的长期收集，获取其用水量变化情况作为后续供水活动的基础。假定当地平均每日用水量为X吨，智能流量监测仪在n个工作日内收集的参数，必定围绕X出现带有模糊线性特点的变化，呈现为一个数集：

X=[X-n……X-2；X-1；X；X1；X2……Xn]

其中[X-n、Xn]是指n个工作日内当地用水的最小值和最大值。在相关数据的支持下，应确保当地给排水设计以每日提升Xn吨水作为最低标准。同时，结合历来年的工作信息，确定该地每年用水增加量，假定其为1.5%。则下一年度给水系统作业能力，应达到每日101.5%Xn吨的水平。设计给水系统工作时间为5年，则需要进一步进行迭代，在每年用水量的基础上增加1.5%，累计5年。以最终结果作为给水系统设计标准，进行当地给排水系统的重新改造。

给水稳定性的增加，还体现在具体工作环节，如我国部分地区采用的水箱供水和远程供水结合模式，居民可通过水箱、远程供水系统获取生活用水，如果水箱或远程供水系统出现水资源枯竭、故障等问题，无法满足用水要求，也可通过另一个供水系统临时维持用水需求。该模式可提升区域内供水稳定性，但施工建设成本较高、技术较复杂，适用性上存在不足。

2.3 设计备用工作系统

备用工作系统包括给水备用系统、排水备用系统和综合备用系统三类。给水备用系统，是指为提升给水能力设计的备用管道和附属工作单元，适用于用水量较大且具有独立排水系统的区域，如工厂等。该系统的作用在于，为某些特殊组织提供充足水源，避免因水源不足导致的生产中断等情况。如某工厂位于城郊地带，拥有独立排水系统，可满足高负荷模式下的排水需求。该工厂每年夏季作业繁忙，用水量大，可在其常规给水系统的基础上，设计一套备用系统，备用系统的作业能力（主要为供水能力），应达到常规作业系统的50%以上。在春季、秋季和冬季等淡季，工厂以常规作业系统进行供水，进入夏季后，启动备用系统进行辅助，企业可获取足够的生产用水，其独立排水系统也可满足排污需求。

排水备用系统适用于存在较大排水作业需求，供水能力相对理想的区域，如大型企业以及其生活区、大学城等。上述区域存在用水量阶段内激增的特点，供水系统基本可满足工作要求，但排水系统可能在短时间内出现负荷骤增问题。可在其常规排水系统的基础上，设计备用系统，作业模式与给水备用系统相似，均强调阶段性开放，以减少运维开支。综合备用系统是指兼具给水备用系统、排水备用系统的综合设施，适用于存在改造需求的老城区、大城市居民区等，上述区域给排水工作的特点在于用水量和排水量相对稳定，且呈现出给排水系统压力逐渐增加的趋势。如果大规模进行地下改造、管道改造，耗资较大，且可能扰动周边建筑。可在地区原有给排水系统的基础上，分别建立给水备用系统、排水备用系统，工作方式上，与独立给水备用系统、独立排水备用系统相同，如果区域内的用水、排水需求快速增加且维持稳定，备用系统也可长期投入使用。

3 模拟分析

3.1 模拟对象

选取某老城区作为模拟对象，采用参数模拟法，借助计算机建立分析模型，可变参数为阶段供水量、供水总量、阶段排水量、排水总量，观察指标为供水是否中断、排水是否异常。为保证分析效率，所有参数均取固定值，不考虑管道老化和阶段内用水波动、其他原因导致的系统故障影响。应用分流设计模式，同时加强给水稳定性，设计备用工作系统，作为实验组，另以收集所获当地原始工作信息作为对照组。

3.2 模拟过程和结果

模拟进行160次，分为两组（实验组和对照组），每组80次。实验组模拟又分为四个阶段，第一阶段默认阶段供水量、供水总量、阶段排水量不变，调整排水总量，使其超过当地排水总量，观察排水是否异常。第二阶段默认阶段供水量、供水总量、排水总量不变，调整阶段排水量，使其超过当地阶段排水量，观察排水是否异常。第三阶段默认阶段供水量、阶段排水量、排水总量不变，调整供水总量，使其低于当地供水总量，观察供水是否中断。第四阶段默认供水总量、阶段排水量、排水总量不变，调配阶段供水量，观察供水是否中断。对照组实验方式与此相同。结果上看，实验组出现1次供水异常，无排水异常，对照组出现7次供水异常、14次排水异常。两组差异明显。

4 总结

综上，市政给排水设计中存在一定问题，针对问题分析设计策略具有一定的可行性。问题上看，排水与排污共道、给水稳定性不高、缺乏备用系统等，影响了市政给排水系统作业能力。可在后续工作中，应用分流设计模式，同时加强给水稳定性，设计备用工作系统。模拟分析中，采用实验室条件进行分析，结果表明智能技术、分流模式和综合设计的运用，可提升市政给排水系统作业能力。