论文部分内容阅读
摘要：市政污水雨水管道设计中要综合考虑防洪、资源、环境，在治理城市洪涝灾害的同时，协调处理水资源的利用和水环境的改善，洪涝兼治，排蓄结合，实现高起点规划、高质量建设、高效能管理。本文即从防治城市内涝的角度详细阐述了市政污水雨水管道设计的要点。
关键词：污水管道；雨水管道；城市内涝；排放；暴雨公式
中图分类号：P756文献标识码： A
一、概述
2008 年以来，全国多于60% 的城市均发生过城市内涝，内涝灾害次数3次及以上的城市已超过150个，其主要分布于东南及北部沿海地区。我国的城市内涝表现出明显的时空规律性，大都集中在5月～9月之间的强降雨时节，发生的地点也具有特殊的选择性，比如城市的立交桥、地下车库等低洼处；另外，城市基础设施各系统间依赖程度很高，内涝形成后，其他的城市系统就会受到连带影响，形成“多米诺骨牌”效应。
国外专家对防治城市内涝做出多项研究，主要从城市排水设计、城市雨水利用及技术手段等为切入点进行；国内的相關研究则主要从水电工程、建筑工程、气象学与城市防灾等方面展开研究。纵观国内外城市规划界，其对城市内涝问题的研究极少。本文从市政雨水、污水管道设计的角度反思城市内涝成因，力求从城市排水管道设计角度探寻防治城市内涝的策略。
二、市政排水管道设计中存在的问题
（一）城市排水规划标准低
GB 50318-2000 城市排水工程规划规范和GBJ 14-06室外排水设计规范等国家标准规定: 在城市排水系统规划时，如果不是特定地区或者特定工程，重现期一般为 5 年以下，所以当城市遭遇 50 年 ～ 100 年的暴雨情况时，城市排水系统的排涝能力远远不能满足雨水排放要求。另外，我国城市建设一直对地下排水设施建设的重视不够，导致城市排水设施及排水管网布置的“偷工减料”，许多城市出现下游管道管径小于合理值的现象。
（二）城市雨水系统理论滞后
《室外排水设计规范》规定采用推理公式的计算方法在小区域内精度较高，但对大面积的雨水系统精度偏低；其中沿用的空隙利用折减系数修正暴雨强度来设计管道规模，相比于国外发达国家的按最大径流量推理设计管径方式，国内的管网设计的抗洪能力明显低于国外。
（三）暴雨强度公式有很大局限
我国城市暴雨强度公式大部分在 20 世纪 80 年代以前建立，近 30 年来少有修正，而由于气候变暖导致的全球水循环加速，我国的城市暴雨公式所使用的环境已发生巨大变化，规划编制时是否沿用缺乏科学论证。
三、市政污水雨水管道的设计要点
（一）市政污水管道的设计要点
1、污水管道的布置
充分利用地形，在管线较短、埋深较小的情况下，使污水能够自流排除。
（1）污水管的布置形式
平行式布置是污水干管与等高线平行，而主干管则与等高线基本垂直，适应于城市地形坡度很大时，可以减少管道的埋深，避免设置过多的跌水井，改善干管的水力条件，正交式布置是干管与地形等高线垂直相交，而主干管与等高线平行敷设，适应于地形平坦略向一边倾斜的城市。由于主干管管径大，保持自净流速所需的坡度小，其走向与等高线平行是合理的。
（2）污水支管的布置形式
污水支管的布置形式因地形建筑平面布局和用户接管而定。
低边式：将污水支管布置在街道地形较低一边，其管线较短，适于街区狭长或地形倾斜时。
穿坊式：污水支管穿过街区，而街区四周不设污水管，其管线较短，工程造价低，适于街区内部建筑规划已确定或街区内部管道自成体系时。
围坊式：将污水支管布置在街区四周，适于街区地势平坦且面积较大。
2、污水管道敷设
污水管道一般沿道路敷设并与道路中心平行。在交通繁忙的道路下应避免横穿埋置污水管道，当道路宽度大于 40m 且两侧街区都需要向支管排水时，常在道路两侧各设一条污水管道；城市街道下常有多种管道和地下设施，这些管道和地下设施互相之间以及与地面建筑之间，应当很好地配合；污水管道与其他地下管线或建筑设施之间的互相位置，应保证在敷设和检修管道时互不影响；污水管道损坏时，不致影响附近建筑物及基础，不致污染生活饮用水；污水管道与其他地下管线或建筑设施的水平和垂直最小净距，应根据两者的类型、标高、施工顺序和管线损坏的后果等因素确定。
3、污水管道衔接
（1）避免上游管段中形成回水而造成的淤积，尽可能提高下游管段的高程，以减少埋深，降低造价。
（2）管道跌水衔接
当坡度突然变陡时，下游管段的管径可小于上游管段的管径，但宜采用跌水井衔接，而避免上游管段回水。
（二）市政雨水管道的设计要点
1、雨水的排放设计
雨水管渠的布置应尽量利用自然地形的坡度，以较短的距离，以重力流方式排入水体；当地形坡度较大时，雨水管道宜布置在地形较低处；当地形较平坦时，宜布置在排水区域中间。应尽可能扩大重力流排除范围，避免设置雨水泵站；雨水管渠接人池塘或河道的出水口构造一般比较简单，造价不高，增多出水口不致大量增加基建费用，而由于雨水就近排放，管线较短，管径也较小，可以降低工程造价。因此，雨水干管的平面布置宜采用分散式出水口的管道布置形式，这在技术上、经济上都是比较合理的。当河流的水位变化很大，管道出水口离水体很远时，出水口的建造费用很大，这时不宜采用过多的出水口，而应考虑集中式出水口的管道布置形式。
2、雨水管道布设
街区内部的地形、道路布置和建筑物的布置是确定街区内部雨水地面径流分配的主要因素，道路通常是街区内地面径流的集中地，所以道路边沟最好低于相邻街区的地面标高。应尽量利用道路两侧边沟排除地面径流，在每一集水流域的起端 100～200m 可以不设置雨水管渠；雨水口的作用是收集地面径流。雨水口
的布置应根据汇水面积及地形确定，以雨水不致漫过路面为宜，通常设置在道路交叉口及地形低洼处。在道路交叉口设置雨水口的位置与路面的倾斜方向有关。降落在地面上的雨水，在经过地面植物和洼地的截留、地面蒸发、土壤下渗以后，剩余雨水在重力作用下形成地面径流，进入附近的雨水管渠。
雨水管道的设计流量与地区降雨强度、地面情况、汇水面积等因素有关，合理地确定雨水设计流量是雨水管渠设计的重要内容。由于城市雨水管渠的汇水面
积较小，一般属于水文学中的小汇水面积范畴，因此雨水管渠设计流量，可以采用小汇水面积暴雨径流推理公式计算。但由于近年来全球气候变化无常导致城市
气候变化出现异常，在城市中短历时强降雨的现象频发，所以应在 5 年 ～10 年期间调研收集新的资料，同时修订暴雨强度公式。
3、合流制管道设计
合流制管渠系统是将生活污水、工业废水和雨水汇集到同一管渠内排除的管渠系统。
截流式合流制管渠系统除应满足管渠、泵站、处理厂、出水口等布置的一般要求外，管渠的布置应使所有服务面积上的生活污水、工业废水和雨水都能合理地排入管渠，并尽可能以最短的距离坡向水体。沿水体岸边布置与水体平行的截流干管，应在其适当位置上设置溢流井，使超过截流干管设计输水能力的那部分混合污水能顺利地通过溢流井就近排入水体。必须合理地确定溢流井的数目和位置，以尽量减少对水体的污染，减少截留干管的尺寸和缩短排放渠道的长度以降低造价。在合流制管渠系统的上游排水区域内，如果雨水可沿地面的街道边沟排泄，则该区域可只设置污水管道。只有当雨水不能沿地面排泄时，才考虑布置合流管渠。
综上，城市雨水污水管道作为现代化城市不可缺少的重要基础设施，是对
城市经济发展具有全局性、先导性影响的基础产业，是城市水污染防治和城市排渍、排涝、防洪的骨干工程，是衡量现代化城市水平的重要标志，更是城市经济健康发展的强大保障和后盾。在当前城市大力防治城市内涝的情势下，做好城市雨水和污水管道的设计更是具有重大的现实意义。
参考文献
[1]任希岩，谢映霞.在城市发展转型中重构———关于城市内涝防治问题的战略思考[J].城市发展研究，2012,19( 6)
[2]郝学凯，周航，杨墨，季斌.城镇雨水系统设计标准的探讨[J].山西建筑，2014(09)
关键词：污水管道；雨水管道；城市内涝；排放；暴雨公式
中图分类号：P756文献标识码： A
一、概述
2008 年以来，全国多于60% 的城市均发生过城市内涝，内涝灾害次数3次及以上的城市已超过150个，其主要分布于东南及北部沿海地区。我国的城市内涝表现出明显的时空规律性，大都集中在5月～9月之间的强降雨时节，发生的地点也具有特殊的选择性，比如城市的立交桥、地下车库等低洼处；另外，城市基础设施各系统间依赖程度很高，内涝形成后，其他的城市系统就会受到连带影响，形成“多米诺骨牌”效应。
国外专家对防治城市内涝做出多项研究，主要从城市排水设计、城市雨水利用及技术手段等为切入点进行；国内的相關研究则主要从水电工程、建筑工程、气象学与城市防灾等方面展开研究。纵观国内外城市规划界，其对城市内涝问题的研究极少。本文从市政雨水、污水管道设计的角度反思城市内涝成因，力求从城市排水管道设计角度探寻防治城市内涝的策略。
二、市政排水管道设计中存在的问题
（一）城市排水规划标准低
GB 50318-2000 城市排水工程规划规范和GBJ 14-06室外排水设计规范等国家标准规定: 在城市排水系统规划时，如果不是特定地区或者特定工程，重现期一般为 5 年以下，所以当城市遭遇 50 年 ～ 100 年的暴雨情况时，城市排水系统的排涝能力远远不能满足雨水排放要求。另外，我国城市建设一直对地下排水设施建设的重视不够，导致城市排水设施及排水管网布置的“偷工减料”，许多城市出现下游管道管径小于合理值的现象。
（二）城市雨水系统理论滞后
《室外排水设计规范》规定采用推理公式的计算方法在小区域内精度较高，但对大面积的雨水系统精度偏低；其中沿用的空隙利用折减系数修正暴雨强度来设计管道规模，相比于国外发达国家的按最大径流量推理设计管径方式，国内的管网设计的抗洪能力明显低于国外。
（三）暴雨强度公式有很大局限
我国城市暴雨强度公式大部分在 20 世纪 80 年代以前建立，近 30 年来少有修正，而由于气候变暖导致的全球水循环加速，我国的城市暴雨公式所使用的环境已发生巨大变化，规划编制时是否沿用缺乏科学论证。
三、市政污水雨水管道的设计要点
（一）市政污水管道的设计要点
1、污水管道的布置
充分利用地形，在管线较短、埋深较小的情况下，使污水能够自流排除。
（1）污水管的布置形式
平行式布置是污水干管与等高线平行，而主干管则与等高线基本垂直，适应于城市地形坡度很大时，可以减少管道的埋深，避免设置过多的跌水井，改善干管的水力条件，正交式布置是干管与地形等高线垂直相交，而主干管与等高线平行敷设，适应于地形平坦略向一边倾斜的城市。由于主干管管径大，保持自净流速所需的坡度小，其走向与等高线平行是合理的。
（2）污水支管的布置形式
污水支管的布置形式因地形建筑平面布局和用户接管而定。
低边式：将污水支管布置在街道地形较低一边，其管线较短，适于街区狭长或地形倾斜时。
穿坊式：污水支管穿过街区，而街区四周不设污水管，其管线较短，工程造价低，适于街区内部建筑规划已确定或街区内部管道自成体系时。
围坊式：将污水支管布置在街区四周，适于街区地势平坦且面积较大。
2、污水管道敷设
污水管道一般沿道路敷设并与道路中心平行。在交通繁忙的道路下应避免横穿埋置污水管道，当道路宽度大于 40m 且两侧街区都需要向支管排水时，常在道路两侧各设一条污水管道；城市街道下常有多种管道和地下设施，这些管道和地下设施互相之间以及与地面建筑之间，应当很好地配合；污水管道与其他地下管线或建筑设施之间的互相位置，应保证在敷设和检修管道时互不影响；污水管道损坏时，不致影响附近建筑物及基础，不致污染生活饮用水；污水管道与其他地下管线或建筑设施的水平和垂直最小净距，应根据两者的类型、标高、施工顺序和管线损坏的后果等因素确定。
3、污水管道衔接
（1）避免上游管段中形成回水而造成的淤积，尽可能提高下游管段的高程，以减少埋深，降低造价。
（2）管道跌水衔接
当坡度突然变陡时，下游管段的管径可小于上游管段的管径，但宜采用跌水井衔接，而避免上游管段回水。
（二）市政雨水管道的设计要点
1、雨水的排放设计
雨水管渠的布置应尽量利用自然地形的坡度，以较短的距离，以重力流方式排入水体；当地形坡度较大时，雨水管道宜布置在地形较低处；当地形较平坦时，宜布置在排水区域中间。应尽可能扩大重力流排除范围，避免设置雨水泵站；雨水管渠接人池塘或河道的出水口构造一般比较简单，造价不高，增多出水口不致大量增加基建费用，而由于雨水就近排放，管线较短，管径也较小，可以降低工程造价。因此，雨水干管的平面布置宜采用分散式出水口的管道布置形式，这在技术上、经济上都是比较合理的。当河流的水位变化很大，管道出水口离水体很远时，出水口的建造费用很大，这时不宜采用过多的出水口，而应考虑集中式出水口的管道布置形式。
2、雨水管道布设
街区内部的地形、道路布置和建筑物的布置是确定街区内部雨水地面径流分配的主要因素，道路通常是街区内地面径流的集中地，所以道路边沟最好低于相邻街区的地面标高。应尽量利用道路两侧边沟排除地面径流，在每一集水流域的起端 100～200m 可以不设置雨水管渠；雨水口的作用是收集地面径流。雨水口
的布置应根据汇水面积及地形确定，以雨水不致漫过路面为宜，通常设置在道路交叉口及地形低洼处。在道路交叉口设置雨水口的位置与路面的倾斜方向有关。降落在地面上的雨水，在经过地面植物和洼地的截留、地面蒸发、土壤下渗以后，剩余雨水在重力作用下形成地面径流，进入附近的雨水管渠。
雨水管道的设计流量与地区降雨强度、地面情况、汇水面积等因素有关，合理地确定雨水设计流量是雨水管渠设计的重要内容。由于城市雨水管渠的汇水面
积较小，一般属于水文学中的小汇水面积范畴，因此雨水管渠设计流量，可以采用小汇水面积暴雨径流推理公式计算。但由于近年来全球气候变化无常导致城市
气候变化出现异常，在城市中短历时强降雨的现象频发，所以应在 5 年 ～10 年期间调研收集新的资料，同时修订暴雨强度公式。
3、合流制管道设计
合流制管渠系统是将生活污水、工业废水和雨水汇集到同一管渠内排除的管渠系统。
截流式合流制管渠系统除应满足管渠、泵站、处理厂、出水口等布置的一般要求外，管渠的布置应使所有服务面积上的生活污水、工业废水和雨水都能合理地排入管渠，并尽可能以最短的距离坡向水体。沿水体岸边布置与水体平行的截流干管，应在其适当位置上设置溢流井，使超过截流干管设计输水能力的那部分混合污水能顺利地通过溢流井就近排入水体。必须合理地确定溢流井的数目和位置，以尽量减少对水体的污染，减少截留干管的尺寸和缩短排放渠道的长度以降低造价。在合流制管渠系统的上游排水区域内，如果雨水可沿地面的街道边沟排泄，则该区域可只设置污水管道。只有当雨水不能沿地面排泄时，才考虑布置合流管渠。
综上，城市雨水污水管道作为现代化城市不可缺少的重要基础设施，是对
城市经济发展具有全局性、先导性影响的基础产业，是城市水污染防治和城市排渍、排涝、防洪的骨干工程，是衡量现代化城市水平的重要标志，更是城市经济健康发展的强大保障和后盾。在当前城市大力防治城市内涝的情势下，做好城市雨水和污水管道的设计更是具有重大的现实意义。
参考文献
[1]任希岩，谢映霞.在城市发展转型中重构———关于城市内涝防治问题的战略思考[J].城市发展研究，2012,19( 6)
[2]郝学凯，周航，杨墨，季斌.城镇雨水系统设计标准的探讨[J].山西建筑，2014(09)