關于城市排水管網(wǎng)改造設計要點的分析與思考.docx

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關于城市排水管網(wǎng)改造設計要點的分析與思考我國城市化發(fā)展進程近年來較為迅速,相較于城市化率的不斷提高,城市排水管網(wǎng)的建設則稍顯落后,存在排水不暢、污水處置效率等一系列問題,進而影響城市功能的正常發(fā)揮。尤其在遇到強降雨和長期降雨天氣出現(xiàn)大量排水需求時,城市排水管網(wǎng)的建設問題表現(xiàn)的更為明顯,這也暴露出了我國在城市排水管網(wǎng)建設方面的問題。由此可見,對城市排水管網(wǎng)系統(tǒng)進行改造設計,實現(xiàn)城市排水管網(wǎng)的有序改擴建已經(jīng)變得尤為必要。1城市排水管網(wǎng)設計現(xiàn)狀當前我國城市排水的設計現(xiàn)狀并不樂觀,在設計過程中仍存在沿襲傳統(tǒng)設計理念的問題,缺乏創(chuàng)新設計思想與可持續(xù)設計理念[1]。在傳統(tǒng)設計理念下,城市排水和防洪設施的設計,為提高排水效率,常采用分流制排水體制,該體制沒有同時考慮到城市徑流面源污染控制和雨水資源利用需求,導致城市整體水質(zhì)受到影響。其次,城市在進行排水管網(wǎng)設計時,還存在缺乏對突發(fā)事件處置的綜合考慮。當前,城市排水系統(tǒng)常見爆管、污染、泄洪等問題,其中爆管是發(fā)生率最高的突發(fā)事件,而爆管這一問題與管道材質(zhì)特性、管道老化和上方壓力過大等密切相關,此外,出現(xiàn)上述問題還與排水系統(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。最后,在城市排水管網(wǎng)設計過程中,還存在排水體制規(guī)劃混亂的問題,具體表現(xiàn)為重視道路工程建設,忽視工程管線配套建設。且設計人員設計責任和任務劃分不清,對排水設施存在的問題缺乏深入考量,導致處置突發(fā)問題的能力不足。2城市排水管網(wǎng)改造設計要點2.1核實并研究待改造管網(wǎng)資料 完整的資料是開展城市排水管網(wǎng)改造設計的重要前提,設計人員應結(jié)合勘察現(xiàn)場和資料收集,全面獲取城市排水管網(wǎng)改造相應的數(shù)據(jù)信息,在實際勘察與資料研讀的基礎上,制定出詳細、針對性強的排水管網(wǎng)改造設計方案[2]。在具體核實和研究管網(wǎng)資料時,應做到以下幾點:1)對搜集的數(shù)據(jù)信息進行統(tǒng)計,并與現(xiàn)實情況進行比對,當發(fā)現(xiàn)二者不相符時,要及時根據(jù)實際情況加以調(diào)整;2)是強化對隱蔽性強的排水管網(wǎng)信息的核實,以施工管網(wǎng)圖紙為基準,多次核對與平面方位、邊坡、管徑、深度和水流走向等相關的技術(shù)參數(shù),同時要評價各區(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)合工程實際設計相應的改造施工方案某城市片區(qū)存在生活污水排水管網(wǎng)改造升級需求,主要對生活污水處理廠配套管網(wǎng)進行改造,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上,工程人員對管材管徑、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,并嚴格控制頂進方向和長度,其平面和縱剖面圖見下圖1、2。同時設計人員要重點做好該排水管網(wǎng)改造布線與城市地下管線綜合布線之間的協(xié)調(diào)設計,發(fā)揮城市管線綜合效益。此外,設計人員還要關注施工過程中可能出現(xiàn)的問題,結(jié)合以往的工程經(jīng)驗,聯(lián)合施工人員,對施工方案與細節(jié)進行全面優(yōu)化,尤其對于隱蔽工程,更要強化細節(jié)設計,通過形成專項施工方案和質(zhì)檢方案的形式,保證城市排水管網(wǎng)改造設計與施工之間有序銜接,避免出現(xiàn)嚴重的質(zhì)量問題。 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 在改造設計管材、管道基礎及接口形式的基礎上,設計人員要優(yōu)選排水管網(wǎng)建材。嚴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)要考慮排水管強度,按照外部荷載、內(nèi)部水壓的承壓要求,對排水管材強度進行測定和比對;2)要關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,主要應考慮其耐海水侵蝕、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,同時應遵循就地取材原則,減少工程成本。此外,對于需要使用到的混凝土材料和鋼筋材料等也要嚴格進行質(zhì)量把關,制定材料進場前專項質(zhì)量檢測方案,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)、銜接設計2.4.1做好分區(qū)改造設計1)新城區(qū)排水管網(wǎng)改造設計,新城區(qū)在排水管網(wǎng)設計時,已經(jīng)具備了雨污分流體制設計理念,設計標準遠高于老城區(qū)。但隨著城市規(guī)模的不斷擴大,污水量在不斷提升,導致污水管逐漸達到最大設計充滿度。此外,影響排水管道設計的因素還包括徑流系數(shù)的選取以及暴雨強度公式的修訂等。基于此,在對新城區(qū)進行排水管網(wǎng)改造設計時,應把握以下要點:①詳細分析現(xiàn)有的排水系統(tǒng)。對于待改造的管網(wǎng)而言,其設計標準基本偏低,需要重視設計參數(shù)和設計標準的嚴格執(zhí)行。如暴雨重現(xiàn)期的設計,若設計不合理,將導致出現(xiàn)雨水積澇現(xiàn)象。由此,設計人員必須高度重視對排水管網(wǎng)系統(tǒng)的全面分析,及時發(fā)現(xiàn)需要改進的問題;②嚴格制定排水管網(wǎng)設計標準。不同城市對排水管網(wǎng)的設計標準要求存在差異,例如,上海市、合肥市要求市政道路污水管管徑最小應分別為d600mm、d500mm。對雨水管道設計重現(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)行設計標準;③選擇高質(zhì)量的建材。根據(jù)建設部文件即《建設部推廣應用和限制禁止使用技術(shù)》可知,在選擇排水管網(wǎng)材料時,要嚴格按照上述要求執(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,但在實際選擇材料時,還是要嚴格檢驗材料質(zhì)量,若為機動車道,則應以鋼筋混凝土管為主,若為非機動車道或綠化帶,則主要應選用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)的塌陷等問題,在分析原因的基礎上,要重點做好管道基礎處理設計,若選用的改造方式為非開挖施工方式,則要在設計方案中強調(diào)注漿加固的重要性。 2)老城區(qū)排水管網(wǎng)改造設計,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,這種模式在應用過程中呈現(xiàn)出一系列的問題。在對其具體改造設計時,應關注以下要點:①結(jié)合實際情況和投資難度,將其改造成分流制,這種較為徹底的改造方式能達到有效的雨污分流處置目的,同時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對部分合流管予以保留,將其改造成截流式合流制。對于可以發(fā)揮效用的合流管道予以保留,同時將截流水管布設在城區(qū)周圍水體周邊,實現(xiàn)對合流污水的有效截留處理。此外,在對截流制進行改造設計時,還要考慮到老舊城區(qū)存在較大的內(nèi)澇風險,布置截流管道時,應按照分支管道、干道、主管道進行布置。設計人員應根據(jù)管網(wǎng)布設情況和城市管網(wǎng)建設要求,逐步將截流式合流制轉(zhuǎn)變?yōu)榉至髦疲虎蹚娀瘜σ缌骰旌衔鬯哪┒耸占幚?。可通過采用細篩過濾、水體沉淀等方法,實現(xiàn)對排水管網(wǎng)溢流的混合污水的針對性處理;④考慮到部分區(qū)域土壤具有一定的滲透性,且地下水位相對較低,在進行改造設計時,應側(cè)重選用可提高地表土壤持水能力和滲透能力的管網(wǎng)布設方式,實現(xiàn)對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)合海綿城市建設要求與建設措施,不斷提升排水管網(wǎng)改造質(zhì)量。基于此,設計人員要全面勘察城市現(xiàn)有的儲水區(qū)域、裝置等,可改造老舊小區(qū)的道路綠化帶、道路鋪裝等,同時優(yōu)化水凈化裝置,實現(xiàn)對排水管網(wǎng)壓力的有力減輕。2.4.2做好新舊管網(wǎng)的銜接在對城市排水管網(wǎng)進行優(yōu)化設計時,除了要針對性的進行新城區(qū)和老舊城區(qū)的改造設計之外,還涉及到部分新舊管網(wǎng)的銜接設計。設計人員要做好前期的全面勘察,了解新舊管網(wǎng)銜接存在的問題和改造設計需求,要重點做好管網(wǎng)的清淤疏導與防滲修復工作,同時要結(jié)合實際情況進行評估,合理進行補強加高處理,確保新舊管網(wǎng)銜接順暢,且銜接質(zhì)量達標。要重視做好管網(wǎng)疏通工作,若長期忽視排水管網(wǎng)的疏通,將導致城市給排水系統(tǒng)中排水管路出現(xiàn)嚴重積水現(xiàn)象。因此,在進行排水管網(wǎng)改造設計時,要將管網(wǎng)清淤、防滲恢復等作為重點工作之一,避免后續(xù)滲流現(xiàn)象等的發(fā)生,確保城市排水系統(tǒng)可長期穩(wěn)定發(fā)揮效益。最后,在進行新舊管網(wǎng)銜接設計時,還應關注的一個重點為科學管理市政管網(wǎng)高程。以往的市政排水管網(wǎng)改造建設常忽視新建管道與現(xiàn)狀管網(wǎng)高程的匹配與否問題,導致城市排水管網(wǎng)質(zhì)量和效益不佳。 2.5提升排水系統(tǒng)應急處理能力在城市排水系統(tǒng)運維過程中,常見的質(zhì)量問題之一為爆管,針對該問題,設計人員要做好對排水管網(wǎng)系統(tǒng)的信息化建設,及時獲取最新的管網(wǎng)信息,做好重大事故預警等工作,以有效避免發(fā)生爆管等嚴重事故。此外,泄洪能力不足也是城市排水管網(wǎng)常見的問題之一,設計人員也要善于利用高科技手段,對最大降水量等進行科學測定,同時同步獲取市政管網(wǎng)排水能力相關指標參數(shù),據(jù)此對排水管道標準系數(shù)加以調(diào)整,使得排水管網(wǎng)的泄洪能力在相對較高的水平。再者,城市排水管網(wǎng)系統(tǒng)還可能導致水體污染,針對這一問題,設計人員要聯(lián)合技術(shù)人員建立一套嚴密的水體污染監(jiān)測系統(tǒng),對城市污水管道負荷進行精準測算,及時發(fā)現(xiàn)和預警管道淤積、滲透泄露等問題,并對雨污分流去向等進行監(jiān)測,確保雨污分流到位。在上述操作下,城市排水管網(wǎng)系統(tǒng)的應急處理能力將大大提升,進而可發(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 對城市排水管網(wǎng)進行改造設計,設計人員要將排水系統(tǒng)的排污功能作為重點改造優(yōu)化設計對象。規(guī)劃排水管網(wǎng)時,應綜合雨污收集、處理、利用等環(huán)節(jié),對現(xiàn)有的排水管道體制進行改造,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)?;诖?,可實現(xiàn)對不同水質(zhì)的有效雨污分流與處理,在科學處理和雨污分流的基礎上,將高效利用雨水,進而可避免出現(xiàn)洪澇災害。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)常見污水處理廠,這種布局方式可能會導致污水處理廠距再生水用戶較遠,需要鋪設大量回水管網(wǎng),進而增加投資成本??紤]到減少投資成本和發(fā)揮污水處理廠效益的綜合要求,設計人員可建設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)改造設計人員還要關注雨水口的合理改進?;诖?,要聯(lián)合技術(shù)人員對區(qū)域內(nèi)地勢、匯水面積等進行測量,據(jù)此判斷雨水口基本情況。同時,要全面考慮道路積水速度,對現(xiàn)行標準進行調(diào)整,使得雨水口數(shù)量得以合理增加。對于高速公路立交橋等存在較大傾角變化的部位,在設置雨水出水口時,應設置在上游路面等側(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、處理、利用等提供支撐。3結(jié)語城市排水管網(wǎng)的優(yōu)化建設關系到城市發(fā)展水平和人們的生產(chǎn)生活質(zhì)量,傳統(tǒng)的城市排水管網(wǎng)設計存在的問題一直廣受相關人士關注,要想提升城市排水效率,必須對城市排水管網(wǎng)加以改造。在改造設計過程中,應從當前城市排水管網(wǎng)存在的問題出發(fā),提升改造設計針對性。要把握改造設計要點,從做好資料核實、優(yōu)選施工方案、強化新舊管網(wǎng)分區(qū)與銜接設計等角度出發(fā),不斷提升城市排水管網(wǎng)改造效益,實現(xiàn)有效雨污分流和充分回收利用,展現(xiàn)出城市排水管網(wǎng)的可持續(xù)效益。

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