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摘要：本文中笔者简要介绍了市政排水管道设计所需的基础资料、设计原则及设计基本参数，并对排水管道系统布设的设计要点进行了阐述。
关键词：市政建设；排水管道；设计
中图分类号：TL353+.2 文献标识码：B文章编号：2095-2104（2011）12-0000--01
引言
城市排水管道建设与交通设施建设同为管道枢纽工程,是城市基础设施的重要组分，和城市生活休戚相关。随着城市化进程的发展，提高城市排水效率和排水管道的输水能力，恢复因管道渗漏、腐蚀而下降的输水能力，改善和保护环境，为城市经济发展提供安全可靠的排水管道，是城市建设者和规划者们的工作职责之一。那么,如何才能进行科学合理、严谨规范的城市排水管道设计,让其充分发挥应有效能呢？文中笔者就此展开论述。
1市政排水管道系统设计的主要基础资料
基础资料是工程设计质量、工程投资、社会与环境效果的决定性因素之一。排水管道系统涉及面广，需要收集的基础资料多，一些地方由于城市建设档案资料不全，收集工作相对困难。设计人员在设计前应进行详细调查，必要时可实测收集相关资料。其真实性、完整性不容忽视，主要基础资料如下：
1．1城市总体规划、规划城区和周边地区的地形图、有关项目批文等。
1．2城市道路、给水、电力、防洪、环保等专业规划。
1．3排放水体资料：河道典型端面、城市防洪标准、河道通航、河道流量、水位特征值，水质污染情况，BOD5、COD、SS、pH以及其它。
1．4自然地理及气象资料：降水、风向、冰冻、地下水位、地形、地质等。
1．5现有市政排水系统及设施，城市周围山洪排放、河道防洪能力和措施。
1．6工业排水量及水质。
1．7当地污水灌溉、污水回用现状及规划。
2市政排水管道的设计原则
首先要根据地形和当地条件〔水体条件、环境保护要求、工程投资等〕确定排水系统体制。新建城市和新区应尽量采用分流制，雨水收集后可就近排入附近水体，大大减轻了污水管道系统和污水处理厂的负荷，从整体上和长远上看是经济合理的。对已经形成合流制的城市，可暂时保留其合流制排水系统，逐步改造。小城镇可采用合流制。个别单位和企业含有毒有害物质的废水应进行局部处理，达到排放标准后才允许排入市政排水管道系统。
2.1城市污水管道设计方面。从区域性、系统性出发，远近期相结合、集中与分散相结合。保护水资源，提高环境质量。遵循可持续发展战略，适应社会的发展需要。
2.2城市雨水管道设计方面。山区、丘陵地区城市的山洪防治应与城市防洪、市政排水体系紧密结合、统一规划。无论是洪水或市区雨水都要坚持以最短距离就近排放，分散整治，防止集中的原则。
2.3城市污水资源化和雨水利用的设计方面。城市污水是可贵的淡水资源，要充分考虑污水再生和循环使用的近期、中期、远期规划。
国内外经验表明，城市污水经过二级处理和深度净化后作为工业生产用水和城市杂用水是缺水城市解决水资源短缺和水环境污染的可行之路。
3市政排水管道的设计参数
排水工程设计的基本参数是决定设施规模的基础，因此在选择这些参数时，既要考虑省资源、省能源、经济合理的原则，又要符合当地实际操作的技术可行的原则。
3.1规划年限。根据城市总体规划分为近期、远期。规划年限过长则推定的设计参数精度低，往往偏安全，不易切合实际；规划年限过短则工程实施后马上就满负荷或超负荷运行，造成重复规划、重复建设的浪费。
3.2规划人口。这样可以不仅仅以规划年限为依据，可提高参数的精度，更可直接用于各种设施的分期建设。
3.3排水定额。准确调查每人每天的污水排放量，结合城市给水规划合理推定未来的排水量。同时要调查地下水渗入量的实际情况。
3.4当量污染负荷。人们排放的污染负荷会随着城市发展、生活水平提高而增加，但是有一定限度，不可估计过大。SS是污泥发生量的基础，决定时更要慎重。
3.5工业排水量及水质浓度。随着产业结构的调整，工业排水量及水质浓度都已经有了较大的下降。规划中工业排水量不能估计过大。
3.6径流系数。根据地面的铺砌、植被、天然水池、洼地等情况，准确决定径流系数。
3.7溢流周期。通过雨水淹没损失、建设费及维护费用的经济技术分析来决定溢流周期，不宜过大。城市的不同区域，特别是中心区和偏僻地区要分别对待。
4排水管道系统的设计
城市排水管道系统包括收集和输送污水的管道、污水泵站以及其附属物。排水管道系统和污水处理厂共同构建了城市的排水工程。合理布局排水管道系统，对城市排水工程建设起着举足轻重的作用。
4.1影响排水管道系统布局的主要因素
1)城市地形地貌以及竖向规划
在排水管道系统布局时，城市的地形地貌起着决定性作用。河流、低洼、山地和高地等都影响着管道系统的总体布局。
城市地块的竖向规划对排水管道的布局影响也较大。靠近河道的城区或平原，地块竖向规划可能趋向提高现状地面高程；山区因地形起伏较大，为增大地块的利用率，竖向规划对现状地形进行大范围的平整，地块竖向规划一旦确立，则决定了排水管道系统的总体布局。
2)地块开发和道路建设时序
在规划区范围内，应根据规划城区的地块开发空间次序及道路建设时序划分排水管道建设的近远期。排水管道建设和地块开发、道路建设成对应关系，在各期年限内，形成相对完善的可独立运行的管道系统。
3)旧城区整治
由于旧城区建设年代较早，以合流制管道为主，缺乏系统性，导致排放口数量太多而且面源分散，及易污染排放水体。对旧城区管道的整治和改建应面对现实，立足于规划层面，排水管道系统的布局应紧密地和旧城改造相结合，城区整治到那里，管网就改建到那里。
4.2排水管道系统设计步骤
在收集、分析、研究基础资料的前提下，才能有效地进行排水管道系统的设计，设计工作的内容为排水区域的划分、主干管道的布设、控制点的确定、水力计算、管位管材的确定等。
1)排水区域的划分以及主干管的确定
排水区域的划分应该合理，雨水应就近分散排入水体，污水应以减少污水主干管道的埋深和长度为目标，以降低工程总投资。同时，排水主干管应尽量结合道路建设计划实施。
2)控制点的确定
在排水区域内往往要设置控制点，这些控制点对排水管道系统起决定作用。控制点一般会在以下位置出现：地势起伏地区，低洼处的管道起点；管道系统的起点；本排水区域内，与终点的距离最远的位置；企业集中排出口等。
控制点标高的确定，应根据城市的竖向规划，保证区域内所有用户的产流都可以流进管道系统内。整个管道系统的埋深应从系统的全局出发不宜太深，应避免出现为了极少数控制点接入，而加大整个管道系统埋深的现象。针对个别控制点应特殊处理，如果在居民区或企业，可设置局部泵提升；如果是规划用地，可以提高规划地面的高程；如果是控制点设计流量小，可以降低管线埋深坡度，放大管径。
確定控制点标高，应满足管道最小深度的要求。具体要求包括以下三个方面，满足管道外部承压要求，满足污水接入的要求，满足管道防冻要求。
3)管位管材等的确定
排水管道管位应符合城市道路管线综合的要求，对尚未进行管线综合的城区，应根据市政管线数量以及道路的宽度与市政管线间的相互关系确定排水管管位。排水管最好设在慢车道下，这样可以满足管道埋深和坡度的要求。如果道路宽度超过40m，为收集污水，减少横向穿越的管道数量，可以在道路两侧设置排水管道。
应根据地质条件、管道埋深、运行管理水平等确定管材。
4)水力计算
○1设计流量：排水管道的设计应按照最高时设计流量计算。分流制排水体制污水管道的设计流量包括工业废水、生活污水和地下水渗入量。生活排水平均每秒流量一般按照排水区域内人口和生活排水量定额来计算，再结合生活排水总变化系数，算出生活排水最大秒流量。工业废水的日变化系数一般较小，时变化系数与工业种类关系较大，一般在1.0—2.0之间。对规划城区可按面积比流量计算，先确定排水区域总流量，再根据各个管道的汇水面积进行分配。假设生活排水量Q1，工业企业生活污水及淋浴污水的设计流量Q2，工业废水设计流量Q3，则污水总流量为：
Q=Q1+Q2+Q3
○2截流式合流制设计流量：溢流井上游灌渠的设计流量包括工业废水、生活污水和雨水。雨水重现期可适当高于同一情况下的雨水管道设计重现期，以减少合流污水溢出检查井。假设溢流井下游管段流量为Qz2；截流倍数n；溢流井上游的旱游污水量Qh1；溢流井下游汇水面积的设计雨水量Qy2；溢流井下流的污水量Qh2；则溢流井下游的截水设计流量为：
Qz2=（n+1）Qh1+Qy2+Qh2
重力污水管道的水力计算采用曼宁公式。
5)图纸
绘制排水管道图纸宜分为总图和详图两类，总图要传达出排水管道系统接纳范围、管道位置及走向、近远期划分等总体布设信息。管道平面、纵剖面等详图则应表达出管道的所有实施细节。
5结束语
市政排水管道系统的建设是城市基础设施建设的重要组成部分。在城市建设快速发展的当下，应详细收集研究基础资料，根据规划年限，合理处理规划区与旧城区、近期与远期、集中与分散、排放与利用的关系，从全局出发，严谨妥善地设计排水管道系统。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：市政建设；排水管道；设计
中图分类号：TL353+.2 文献标识码：B文章编号：2095-2104（2011）12-0000--01
引言
城市排水管道建设与交通设施建设同为管道枢纽工程,是城市基础设施的重要组分，和城市生活休戚相关。随着城市化进程的发展，提高城市排水效率和排水管道的输水能力，恢复因管道渗漏、腐蚀而下降的输水能力，改善和保护环境，为城市经济发展提供安全可靠的排水管道，是城市建设者和规划者们的工作职责之一。那么,如何才能进行科学合理、严谨规范的城市排水管道设计,让其充分发挥应有效能呢？文中笔者就此展开论述。
1市政排水管道系统设计的主要基础资料
基础资料是工程设计质量、工程投资、社会与环境效果的决定性因素之一。排水管道系统涉及面广，需要收集的基础资料多，一些地方由于城市建设档案资料不全，收集工作相对困难。设计人员在设计前应进行详细调查，必要时可实测收集相关资料。其真实性、完整性不容忽视，主要基础资料如下：
1．1城市总体规划、规划城区和周边地区的地形图、有关项目批文等。
1．2城市道路、给水、电力、防洪、环保等专业规划。
1．3排放水体资料：河道典型端面、城市防洪标准、河道通航、河道流量、水位特征值，水质污染情况，BOD5、COD、SS、pH以及其它。
1．4自然地理及气象资料：降水、风向、冰冻、地下水位、地形、地质等。
1．5现有市政排水系统及设施，城市周围山洪排放、河道防洪能力和措施。
1．6工业排水量及水质。
1．7当地污水灌溉、污水回用现状及规划。
2市政排水管道的设计原则
首先要根据地形和当地条件〔水体条件、环境保护要求、工程投资等〕确定排水系统体制。新建城市和新区应尽量采用分流制，雨水收集后可就近排入附近水体，大大减轻了污水管道系统和污水处理厂的负荷，从整体上和长远上看是经济合理的。对已经形成合流制的城市，可暂时保留其合流制排水系统，逐步改造。小城镇可采用合流制。个别单位和企业含有毒有害物质的废水应进行局部处理，达到排放标准后才允许排入市政排水管道系统。
2.1城市污水管道设计方面。从区域性、系统性出发，远近期相结合、集中与分散相结合。保护水资源，提高环境质量。遵循可持续发展战略，适应社会的发展需要。
2.2城市雨水管道设计方面。山区、丘陵地区城市的山洪防治应与城市防洪、市政排水体系紧密结合、统一规划。无论是洪水或市区雨水都要坚持以最短距离就近排放，分散整治，防止集中的原则。
2.3城市污水资源化和雨水利用的设计方面。城市污水是可贵的淡水资源，要充分考虑污水再生和循环使用的近期、中期、远期规划。
国内外经验表明，城市污水经过二级处理和深度净化后作为工业生产用水和城市杂用水是缺水城市解决水资源短缺和水环境污染的可行之路。
3市政排水管道的设计参数
排水工程设计的基本参数是决定设施规模的基础，因此在选择这些参数时，既要考虑省资源、省能源、经济合理的原则，又要符合当地实际操作的技术可行的原则。
3.1规划年限。根据城市总体规划分为近期、远期。规划年限过长则推定的设计参数精度低，往往偏安全，不易切合实际；规划年限过短则工程实施后马上就满负荷或超负荷运行，造成重复规划、重复建设的浪费。
3.2规划人口。这样可以不仅仅以规划年限为依据，可提高参数的精度，更可直接用于各种设施的分期建设。
3.3排水定额。准确调查每人每天的污水排放量，结合城市给水规划合理推定未来的排水量。同时要调查地下水渗入量的实际情况。
3.4当量污染负荷。人们排放的污染负荷会随着城市发展、生活水平提高而增加，但是有一定限度，不可估计过大。SS是污泥发生量的基础，决定时更要慎重。
3.5工业排水量及水质浓度。随着产业结构的调整，工业排水量及水质浓度都已经有了较大的下降。规划中工业排水量不能估计过大。
3.6径流系数。根据地面的铺砌、植被、天然水池、洼地等情况，准确决定径流系数。
3.7溢流周期。通过雨水淹没损失、建设费及维护费用的经济技术分析来决定溢流周期，不宜过大。城市的不同区域，特别是中心区和偏僻地区要分别对待。
4排水管道系统的设计
城市排水管道系统包括收集和输送污水的管道、污水泵站以及其附属物。排水管道系统和污水处理厂共同构建了城市的排水工程。合理布局排水管道系统，对城市排水工程建设起着举足轻重的作用。
4.1影响排水管道系统布局的主要因素
1)城市地形地貌以及竖向规划
在排水管道系统布局时，城市的地形地貌起着决定性作用。河流、低洼、山地和高地等都影响着管道系统的总体布局。
城市地块的竖向规划对排水管道的布局影响也较大。靠近河道的城区或平原，地块竖向规划可能趋向提高现状地面高程；山区因地形起伏较大，为增大地块的利用率，竖向规划对现状地形进行大范围的平整，地块竖向规划一旦确立，则决定了排水管道系统的总体布局。
2)地块开发和道路建设时序
在规划区范围内，应根据规划城区的地块开发空间次序及道路建设时序划分排水管道建设的近远期。排水管道建设和地块开发、道路建设成对应关系，在各期年限内，形成相对完善的可独立运行的管道系统。
3)旧城区整治
由于旧城区建设年代较早，以合流制管道为主，缺乏系统性，导致排放口数量太多而且面源分散，及易污染排放水体。对旧城区管道的整治和改建应面对现实，立足于规划层面，排水管道系统的布局应紧密地和旧城改造相结合，城区整治到那里，管网就改建到那里。
4.2排水管道系统设计步骤
在收集、分析、研究基础资料的前提下，才能有效地进行排水管道系统的设计，设计工作的内容为排水区域的划分、主干管道的布设、控制点的确定、水力计算、管位管材的确定等。
1)排水区域的划分以及主干管的确定
排水区域的划分应该合理，雨水应就近分散排入水体，污水应以减少污水主干管道的埋深和长度为目标，以降低工程总投资。同时，排水主干管应尽量结合道路建设计划实施。
2)控制点的确定
在排水区域内往往要设置控制点，这些控制点对排水管道系统起决定作用。控制点一般会在以下位置出现：地势起伏地区，低洼处的管道起点；管道系统的起点；本排水区域内，与终点的距离最远的位置；企业集中排出口等。
控制点标高的确定，应根据城市的竖向规划，保证区域内所有用户的产流都可以流进管道系统内。整个管道系统的埋深应从系统的全局出发不宜太深，应避免出现为了极少数控制点接入，而加大整个管道系统埋深的现象。针对个别控制点应特殊处理，如果在居民区或企业，可设置局部泵提升；如果是规划用地，可以提高规划地面的高程；如果是控制点设计流量小，可以降低管线埋深坡度，放大管径。
確定控制点标高，应满足管道最小深度的要求。具体要求包括以下三个方面，满足管道外部承压要求，满足污水接入的要求，满足管道防冻要求。
3)管位管材等的确定
排水管道管位应符合城市道路管线综合的要求，对尚未进行管线综合的城区，应根据市政管线数量以及道路的宽度与市政管线间的相互关系确定排水管管位。排水管最好设在慢车道下，这样可以满足管道埋深和坡度的要求。如果道路宽度超过40m，为收集污水，减少横向穿越的管道数量，可以在道路两侧设置排水管道。
应根据地质条件、管道埋深、运行管理水平等确定管材。
4)水力计算
○1设计流量：排水管道的设计应按照最高时设计流量计算。分流制排水体制污水管道的设计流量包括工业废水、生活污水和地下水渗入量。生活排水平均每秒流量一般按照排水区域内人口和生活排水量定额来计算，再结合生活排水总变化系数，算出生活排水最大秒流量。工业废水的日变化系数一般较小，时变化系数与工业种类关系较大，一般在1.0—2.0之间。对规划城区可按面积比流量计算，先确定排水区域总流量，再根据各个管道的汇水面积进行分配。假设生活排水量Q1，工业企业生活污水及淋浴污水的设计流量Q2，工业废水设计流量Q3，则污水总流量为：
Q=Q1+Q2+Q3
○2截流式合流制设计流量：溢流井上游灌渠的设计流量包括工业废水、生活污水和雨水。雨水重现期可适当高于同一情况下的雨水管道设计重现期，以减少合流污水溢出检查井。假设溢流井下游管段流量为Qz2；截流倍数n；溢流井上游的旱游污水量Qh1；溢流井下游汇水面积的设计雨水量Qy2；溢流井下流的污水量Qh2；则溢流井下游的截水设计流量为：
Qz2=（n+1）Qh1+Qy2+Qh2
重力污水管道的水力计算采用曼宁公式。
5)图纸
绘制排水管道图纸宜分为总图和详图两类，总图要传达出排水管道系统接纳范围、管道位置及走向、近远期划分等总体布设信息。管道平面、纵剖面等详图则应表达出管道的所有实施细节。
5结束语
市政排水管道系统的建设是城市基础设施建设的重要组成部分。在城市建设快速发展的当下，应详细收集研究基础资料，根据规划年限，合理处理规划区与旧城区、近期与远期、集中与分散、排放与利用的关系，从全局出发，严谨妥善地设计排水管道系统。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。