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摘要：高速公路服务区是高速公路上的主要附属服务设施，其功能主要为过往车辆和人员提供餐饮、购物、休息、娱乐、通讯、加油和维修等服务。在国家倡导节能减排、绿色建筑的大趋势下，服务区作为高速公路重要的附属设施，因数量众多、使用频率高，成为节能减排的重要对象。如何在服务区设计环节中采用节能方法将成为各专业包括给排水的新课题。本文就高速公路服务区给排水设计中的相关要点及节能设计措施进行了详细探讨。
关键词：服务区；给排水；节能；中水；用水量
Abstract: the highway service area is the main highway affiliated facilities, its main functions for vehicles and personnel to provide catering, shopping, rest, entertainment, communication, refueling and maintenance services. In the national advocacy of energy conservation and emissions reduction, green buildings, under the trend of service as an important ancillary facilities of highways, due to numerous, use frequency is high, become an important object of energy conservation and emissions reduction. How to energy saving methods in service area design that will become the new subject for each major including water supply and drainage. In this paper, the related key points in the design of expressway service area water supply and drainage measures and energy saving design has carried on the detailed discussion.
Keywords: service area; Water supply and drainage; Energy saving; Water; Water consumption
中图分类号：U412.36+6文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
国家现行给排水节能设计相关规范
我国现行节能设计规范中，与高速公路服务区(以下简称服务区)给排水设计领域相关的规范并不多。主要规范如下：GB50189—2005《公共建筑节能设计标准》、GB50015—2003《建筑给水排水设计规范》(以下简称规范)、GB50242—2002《建筑给水排水与采暖工程施工质量验收规程》、GB50364—2005《民用建筑太阳能热水系统应用技术规范》、GB50335—2002《污水再生利用工程设计规范》、GB50336—2002 《建筑中水设计规范》、CJ164—2002《节水型生活用水器具》等。
当前高速公路给排水设计中存在的问题
（一）设计水量与实际情况偏差较大
由于服务区客运流量变化大，设计人员缺乏服务区的实际客流量和用水量的数据，或者定额选取不当，加上本身水量难以预测，经常造成设计水量大于实际水量。根据统计数据，个别服务区的污水处理设施的设计流量比实际流量大10倍甚至20倍以上。设计流量过大，在给水排水工程设施、能耗、管理等方面都会有很大浪费，建议设计人员应详尽调查、积累相关数据，在给水排水设计时充分考虑水量的波动，如合理设置水池、水箱、废水调节池等流量调节设施，供水设施、废水处理设施的设计尽量能保证宽范围、低能耗的经济运行等。
（二）废水回用设施缺乏，造成水资源浪费
一般服务区远离市政管网，不管是采用自备水源还是市政水源，用水成本都较高。而我国的服务区普遍缺乏废水回用的措施。
（三）服务区污水处理不达标
由于经济历史原因我国早期建设的公路附属设施大都采用化粪池作为处理方式，90年代后期才逐步安装了污水处理装置。目前我国一些老服务区的污水处理设施仍采用普通化粪池，出水水质一般达不到排放标准而对周围环境造成污染，尤其是在客运高峰时段。随着我国环保力度的加强，服务区的环保工作也应从管理、技术和经济投入上加大，以促进经济可持续发展。
高速公路服务区给排水设计中的要点
（一）水量计算
由于目前还没有明确的关于高速公路服务区给水排水设计的规范和方法，故在笔者的工程实例中，除公厕、餐厅用水量是根据使用人数来计算外，其余用水量依据城市、居住小区及建筑给水排水的有关设计原理来进行。
高速公路服务区用地规模主要依据其停车需求规模推导而来。根据停车位计算公式，一侧停车车位数＝一侧设计交通量×停留率×高峰率/周转率，(一侧设计交通量＝设计日交通量×假日服务系数×0.5)，由服务区的大车、小车停车位数乘以每车人数乘以停车次数，估算出每日停留使用公厕人数，设最高日用水定额为每人每次4L，使用时数 16小时 ，小时变化系数为 1.5，由此计算出公厕最高日用水量。就餐人数少于如厕人数，在公厕使用人数的基础上乘以一定的系数估算出餐厅使用人数，每一顾客每次用水量20L，小时变化数1.5，每日使用时间为12小时，由此计算出餐厅最高日用水量。再将由此计算出的公厕用水量和餐厅用水量与其它用水量相加，得出总最高日用水量。
（二）排水设计
污水排放的水质指标需满足《污水综合排放标准》(GB8978-1996)，为达标排放，需设置污水处理设施，由于服务区水质与典型的生活污水接近，加上服务区内缺乏专业人员，在我国常采用便于管理的地埋式一体化处理设施，其主体工艺一般以生物接觸氧化的形式居多，据统计占70%以上。
服务区的污水去向有以下两种方案可供选择:一是进行资源化利用;二是进行有效处理，待合格后排放水体。
1、资源化利用
生活污水资源化既可以节约水资源，又可为农作物生长提供丰富的有机养分，更有利于保护环境。但服务区粪便污水资源化利用也有麻烦:一是服务区建设方需与当地农业部门联系，并签订协议，确保有足够的消纳服务区生活污水的农田;二是需建一足够大的贮存池，此池既起杀灭传染病菌和寄生虫卵的作用，又可在用肥淡季起调节作用。
2、有效处理
对于分散型生活污水，传统处理设施一般为化粪池，后来部分地区推广使用无动力生活污水净化装置，也有采用动力一体化污水处理设备的，最近又出现微动力的污水处理设备。化粪池和无动力生活污水净化装置虽然对削减污染物有一定作用，但从实际使用情况来看，其出水水质还不能达到国家污水综合排放标准，而经动力一体化污水处理设备处理的出水水质可达到国家污水综合排放标准，但是该设备的一次性投资和运行费用较高，对运行管理的要求也较高。
高速公路服务区给排水节能设计的措施
（一）节水器具的选择
1、水泵的经济选型
变频调速水泵已广泛应用于生活供水泵选型中，它可自动调节水泵转数以适应水量变化，防止能源浪费，节电30%～50%。但不能因为选用变频调速水泵就偏离高效区，离心泵的高效区为(1-0.5)Q，高效区内的变频调速是节能的，如果参数不在高效区，虽然频繁变频，但水泵低效，仍然不符合节能设计要求。对于夜间没有太大用水量的服务区，还可考虑增加夜间稳压小泵，大小搭配，避免主泵的频繁启动，有效节约电能。若一条高速公路沿线各服务区、收费站都能实现水泵节能运行，将在日常管理中节省大量电费。
管材选用
随着新型管材的不断涌现，各种非金属管材或复合管材在设计中被大量采用。其中 PPR、HDPE、钢塑复合管等管材广泛应用于服务区给排水设计中。不同管材需要在水头损失计算时加以区分，合理选择管材压力等级。例如计算PPR管時需要PN10的管材，而实际使用了PN12.5的管材，这会增加水头损失27%～29%。再如，若计算管径DN≥70mm，宜采用衬塑钢管，这比PPR或PE减少30%的水头损失而且增加了管材的刚度。
3、选取经济管径
管径选取的核心在于设计秒流量的计算。服务区综合楼一般含有厨房、餐饮、住宿、公厕、超市等基本功能。在计算时不可将各种功能混为一谈来直接套用规范的平方根水量公式进行计算，这样算出的管径在公厕偏小而在其他功能区偏大。计算时需要把公厕单列，根据规范中的同时使用系数对公厕单独进行计算，该系数也可根据实际使用情况调整。其他功能区域可按照规范相应公式计算。
计算出设计秒流量后，要按照规范规定的流速范围选取管径。许多设计人员为了安全在选管径的时候喜欢放大，这里需要指出的是放大管径固然会降低水头损失，但违背了经济流速和经济管径匹配的原则，而且普遍地放大管径容易造成水泵扬程大于管网实际需求，造成浪费，所以要选择合适的管径而不是放大的管径。
（二）准确计算最高日用水量
建筑（群），包括服务区，水量的计算对于给排水设计都是最基本最首要的条件。只有正确合理的水量才能选出合适的水箱、水泵以及经济适用的室外管网。设备和管网在整个服务区给排水系统中投资最大，对于节能设计至关重要。但现行的国家规范中没有专门针对服务区制定的用水定额，这需要广大设计人员在实际工作中根据规范的要求并结合设计经验进行选取。
服务区功能多样，高峰用水时段一天内会出现多次，但每次持续时间短。计算最高日用水量时，除充分考虑工作人员的用水需求，更应准确把握服务区接待人次数，后者对于最高日用水量计算影响很大。服务区的设计人次是很难掌握的，并且会随着公路沿线经济发展发生变化。这里建议有条件的已竣工服务区定时采用水表计量，由专业人员绘制用水量曲线，若设计中能参考已运行服务区提供的第一手资料，就能相对较准确地修正最高日用水量数值，为后续设备选型的经济性打好基础。
（三）室外给水管网的优化布置
一个常见的服务区中一般含有综合楼、宿舍楼、汽修间、加油站等小型单体。主要用水量集中在综合楼和宿舍楼，选取泵房位置时尽量靠近主要用水单体，外线布置时先接入主要用水单体，这样可避免大管径长距离敷设，实现降低水头损失，降低水泵扬程，减少日后运行费用的目标。对于综合楼，最好采用两个给水入口接入，公厕单独一个，其他功能区一个。如果采用一个接口，干管管径普遍较大，其他功能区会因为公厕的突发大流量瞬间降低用水点的水压，造成使用不稳定，特别是综合楼具有住宿功能并设置集中淋浴的情况下更要分开。两个入口的另一好处就是接完公厕，给水外线的管径便可缩小不少，节省造价。
（四）服务区的中水回用
服务区大规模冲厕用水、场地浇灌及车辆冲洗是中水的理想服务对象。服务区的污废水都可作为中水原水，经过中水处理设备处理后进入中水管网，二次利用，长期运行可为国家节约大量的水资源。中水补水若水质条件允许可直接使用未经处理的深井水，不增加给水集中处理设备的负担。
结语
综上，随着人民生活水平的不断提高，消费者对于高速公路服务区的使用功能和舒适性也将提出更高要求。服务区的给排水设计将在大趋势下不断改进提高，贴近消费者的使用需求。广大设计人员必将在工作实践中不断推陈出新，摸索总结出更加卓有成效的节能设计新举措。
参考文献
[1]张智颖，刘晓峰.建筑给排水设计中的节水节能措施探讨[J].建筑设计管理，2011.11.
[2]王捷，赵剑强，张宏伟，等.浅析公路附属设施污水处理的主要问题及对策[J].交通环保，2005.3.
[3]刘晓峰.高速公路服务区给排水及消防设计概述[J].北方交通，2013.4.
关键词：服务区；给排水；节能；中水；用水量
Abstract: the highway service area is the main highway affiliated facilities, its main functions for vehicles and personnel to provide catering, shopping, rest, entertainment, communication, refueling and maintenance services. In the national advocacy of energy conservation and emissions reduction, green buildings, under the trend of service as an important ancillary facilities of highways, due to numerous, use frequency is high, become an important object of energy conservation and emissions reduction. How to energy saving methods in service area design that will become the new subject for each major including water supply and drainage. In this paper, the related key points in the design of expressway service area water supply and drainage measures and energy saving design has carried on the detailed discussion.
Keywords: service area; Water supply and drainage; Energy saving; Water; Water consumption
中图分类号：U412.36+6文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
国家现行给排水节能设计相关规范
我国现行节能设计规范中，与高速公路服务区(以下简称服务区)给排水设计领域相关的规范并不多。主要规范如下：GB50189—2005《公共建筑节能设计标准》、GB50015—2003《建筑给水排水设计规范》(以下简称规范)、GB50242—2002《建筑给水排水与采暖工程施工质量验收规程》、GB50364—2005《民用建筑太阳能热水系统应用技术规范》、GB50335—2002《污水再生利用工程设计规范》、GB50336—2002 《建筑中水设计规范》、CJ164—2002《节水型生活用水器具》等。
当前高速公路给排水设计中存在的问题
（一）设计水量与实际情况偏差较大
由于服务区客运流量变化大，设计人员缺乏服务区的实际客流量和用水量的数据，或者定额选取不当，加上本身水量难以预测，经常造成设计水量大于实际水量。根据统计数据，个别服务区的污水处理设施的设计流量比实际流量大10倍甚至20倍以上。设计流量过大，在给水排水工程设施、能耗、管理等方面都会有很大浪费，建议设计人员应详尽调查、积累相关数据，在给水排水设计时充分考虑水量的波动，如合理设置水池、水箱、废水调节池等流量调节设施，供水设施、废水处理设施的设计尽量能保证宽范围、低能耗的经济运行等。
（二）废水回用设施缺乏，造成水资源浪费
一般服务区远离市政管网，不管是采用自备水源还是市政水源，用水成本都较高。而我国的服务区普遍缺乏废水回用的措施。
（三）服务区污水处理不达标
由于经济历史原因我国早期建设的公路附属设施大都采用化粪池作为处理方式，90年代后期才逐步安装了污水处理装置。目前我国一些老服务区的污水处理设施仍采用普通化粪池，出水水质一般达不到排放标准而对周围环境造成污染，尤其是在客运高峰时段。随着我国环保力度的加强，服务区的环保工作也应从管理、技术和经济投入上加大，以促进经济可持续发展。
高速公路服务区给排水设计中的要点
（一）水量计算
由于目前还没有明确的关于高速公路服务区给水排水设计的规范和方法，故在笔者的工程实例中，除公厕、餐厅用水量是根据使用人数来计算外，其余用水量依据城市、居住小区及建筑给水排水的有关设计原理来进行。
高速公路服务区用地规模主要依据其停车需求规模推导而来。根据停车位计算公式，一侧停车车位数＝一侧设计交通量×停留率×高峰率/周转率，(一侧设计交通量＝设计日交通量×假日服务系数×0.5)，由服务区的大车、小车停车位数乘以每车人数乘以停车次数，估算出每日停留使用公厕人数，设最高日用水定额为每人每次4L，使用时数 16小时 ，小时变化系数为 1.5，由此计算出公厕最高日用水量。就餐人数少于如厕人数，在公厕使用人数的基础上乘以一定的系数估算出餐厅使用人数，每一顾客每次用水量20L，小时变化数1.5，每日使用时间为12小时，由此计算出餐厅最高日用水量。再将由此计算出的公厕用水量和餐厅用水量与其它用水量相加，得出总最高日用水量。
（二）排水设计
污水排放的水质指标需满足《污水综合排放标准》(GB8978-1996)，为达标排放，需设置污水处理设施，由于服务区水质与典型的生活污水接近，加上服务区内缺乏专业人员，在我国常采用便于管理的地埋式一体化处理设施，其主体工艺一般以生物接觸氧化的形式居多，据统计占70%以上。
服务区的污水去向有以下两种方案可供选择:一是进行资源化利用;二是进行有效处理，待合格后排放水体。
1、资源化利用
生活污水资源化既可以节约水资源，又可为农作物生长提供丰富的有机养分，更有利于保护环境。但服务区粪便污水资源化利用也有麻烦:一是服务区建设方需与当地农业部门联系，并签订协议，确保有足够的消纳服务区生活污水的农田;二是需建一足够大的贮存池，此池既起杀灭传染病菌和寄生虫卵的作用，又可在用肥淡季起调节作用。
2、有效处理
对于分散型生活污水，传统处理设施一般为化粪池，后来部分地区推广使用无动力生活污水净化装置，也有采用动力一体化污水处理设备的，最近又出现微动力的污水处理设备。化粪池和无动力生活污水净化装置虽然对削减污染物有一定作用，但从实际使用情况来看，其出水水质还不能达到国家污水综合排放标准，而经动力一体化污水处理设备处理的出水水质可达到国家污水综合排放标准，但是该设备的一次性投资和运行费用较高，对运行管理的要求也较高。
高速公路服务区给排水节能设计的措施
（一）节水器具的选择
1、水泵的经济选型
变频调速水泵已广泛应用于生活供水泵选型中，它可自动调节水泵转数以适应水量变化，防止能源浪费，节电30%～50%。但不能因为选用变频调速水泵就偏离高效区，离心泵的高效区为(1-0.5)Q，高效区内的变频调速是节能的，如果参数不在高效区，虽然频繁变频，但水泵低效，仍然不符合节能设计要求。对于夜间没有太大用水量的服务区，还可考虑增加夜间稳压小泵，大小搭配，避免主泵的频繁启动，有效节约电能。若一条高速公路沿线各服务区、收费站都能实现水泵节能运行，将在日常管理中节省大量电费。
管材选用
随着新型管材的不断涌现，各种非金属管材或复合管材在设计中被大量采用。其中 PPR、HDPE、钢塑复合管等管材广泛应用于服务区给排水设计中。不同管材需要在水头损失计算时加以区分，合理选择管材压力等级。例如计算PPR管時需要PN10的管材，而实际使用了PN12.5的管材，这会增加水头损失27%～29%。再如，若计算管径DN≥70mm，宜采用衬塑钢管，这比PPR或PE减少30%的水头损失而且增加了管材的刚度。
3、选取经济管径
管径选取的核心在于设计秒流量的计算。服务区综合楼一般含有厨房、餐饮、住宿、公厕、超市等基本功能。在计算时不可将各种功能混为一谈来直接套用规范的平方根水量公式进行计算，这样算出的管径在公厕偏小而在其他功能区偏大。计算时需要把公厕单列，根据规范中的同时使用系数对公厕单独进行计算，该系数也可根据实际使用情况调整。其他功能区域可按照规范相应公式计算。
计算出设计秒流量后，要按照规范规定的流速范围选取管径。许多设计人员为了安全在选管径的时候喜欢放大，这里需要指出的是放大管径固然会降低水头损失，但违背了经济流速和经济管径匹配的原则，而且普遍地放大管径容易造成水泵扬程大于管网实际需求，造成浪费，所以要选择合适的管径而不是放大的管径。
（二）准确计算最高日用水量
建筑（群），包括服务区，水量的计算对于给排水设计都是最基本最首要的条件。只有正确合理的水量才能选出合适的水箱、水泵以及经济适用的室外管网。设备和管网在整个服务区给排水系统中投资最大，对于节能设计至关重要。但现行的国家规范中没有专门针对服务区制定的用水定额，这需要广大设计人员在实际工作中根据规范的要求并结合设计经验进行选取。
服务区功能多样，高峰用水时段一天内会出现多次，但每次持续时间短。计算最高日用水量时，除充分考虑工作人员的用水需求，更应准确把握服务区接待人次数，后者对于最高日用水量计算影响很大。服务区的设计人次是很难掌握的，并且会随着公路沿线经济发展发生变化。这里建议有条件的已竣工服务区定时采用水表计量，由专业人员绘制用水量曲线，若设计中能参考已运行服务区提供的第一手资料，就能相对较准确地修正最高日用水量数值，为后续设备选型的经济性打好基础。
（三）室外给水管网的优化布置
一个常见的服务区中一般含有综合楼、宿舍楼、汽修间、加油站等小型单体。主要用水量集中在综合楼和宿舍楼，选取泵房位置时尽量靠近主要用水单体，外线布置时先接入主要用水单体，这样可避免大管径长距离敷设，实现降低水头损失，降低水泵扬程，减少日后运行费用的目标。对于综合楼，最好采用两个给水入口接入，公厕单独一个，其他功能区一个。如果采用一个接口，干管管径普遍较大，其他功能区会因为公厕的突发大流量瞬间降低用水点的水压，造成使用不稳定，特别是综合楼具有住宿功能并设置集中淋浴的情况下更要分开。两个入口的另一好处就是接完公厕，给水外线的管径便可缩小不少，节省造价。
（四）服务区的中水回用
服务区大规模冲厕用水、场地浇灌及车辆冲洗是中水的理想服务对象。服务区的污废水都可作为中水原水，经过中水处理设备处理后进入中水管网，二次利用，长期运行可为国家节约大量的水资源。中水补水若水质条件允许可直接使用未经处理的深井水，不增加给水集中处理设备的负担。
结语
综上，随着人民生活水平的不断提高，消费者对于高速公路服务区的使用功能和舒适性也将提出更高要求。服务区的给排水设计将在大趋势下不断改进提高，贴近消费者的使用需求。广大设计人员必将在工作实践中不断推陈出新，摸索总结出更加卓有成效的节能设计新举措。
参考文献
[1]张智颖，刘晓峰.建筑给排水设计中的节水节能措施探讨[J].建筑设计管理，2011.11.
[2]王捷，赵剑强，张宏伟，等.浅析公路附属设施污水处理的主要问题及对策[J].交通环保，2005.3.
[3]刘晓峰.高速公路服务区给排水及消防设计概述[J].北方交通，2013.4.