关于市政污水管网的设计要点的几点思考

关于市政污水管网的设计要点的几点思考中国市政工程中南设计研究总院有限公司湖南武汉430010摘要：城市污水管网承担着收集城市污水、保护环境的职能，是城市重要的基础设施之一，合理的设计污水管网，对城市的发展和功能完善有着重要的影响作用。本文简述关于污水管网的设计要点。关键词：市政；污水网；设计要点引言随着我国工业化和城市化进程的加快，带来的环境问题也越来越引起重视，尤其是对于城市污水的处理尤为关注，而市政污水管网建设是一项与居民生活息息相关的公用工程，同时也是城市规划建设的重要组成部分，市政污水管网设计作为管网建设的前期工作显得尤为重要。但因为我国市政污水管网设计的经验还有所不足，故而在设计环节中还有大量需要商榷完善的要点难点，值得我们去探究分析。1市政污水管网的设计计算分析1.1污水管网设计计算要点（1）管径。管径对污水管道水力计算的约束反映在两个方面，其一是规定了最小管径；其二是管径的递增或递减方式，由于管道规格的限制，在计算过程中，管径的递增或递减是非连续均匀的。（2）流量。市政污水网设计过程中，在确定管径时，需要注意各种管径对应的最小流速时所通过的流量为最小流量。当管段设计流量小于某一管径的最小流量时，只能选小一级的管径。但不能小于其最小管径。（3）充满度。污水管道按部分满流计算。每种管径都有相应的充满度上限值。以最大和最小充满度为约束条件，选用设计充满度，可以最佳的确定管径，达到优化目的。（4）流速。管段的设计流速介于最小流速（0.6m/s）和最大流速（金属管10m/s，非金属管5m/s）之间。不同管径的圆形钢筋混凝土管，在相应的最大充满度下的最大流速是不同的。（5）坡度。规范中规定了最小管径的最小设计坡度。为保证管道的运行和维护管理，也应考虑确定各种管径的最大设计坡度。在平坦地区污水管道的水力坡度应用最小设计坡度约束，而地形坡度大的地区则应用最大设计坡度约束。（6）埋深。管道起点的最小埋深，根据管道通过地区的地质条件设定；当管道坡度小于地面坡度时，为保证下游管段的最小覆土厚度和减少上游管段的埋深，应采用跌水连接。（7）管段衔接方式。污水管道在检查井处的连接方式，一般有水面平接和管顶平接两种方式。不管哪种方式连接，均不应出现下游管段上端的水面高于上游管段下端的水面、管端标高，且应尽量减少下游管段的埋深。1.2优化思想（1）选取尽可能小的设计流速。当水力半径不变，管底坡度与流速的平方成正比，即减小流速能更大幅度地减小管底坡度和埋深。关于设计流速的约束条件很多，在满足所有设计流速的约束条件的前提下，选择一个尽可能小的设计流速是对设计参数进行最优化选择的重要内容，在程序设计中很容易实现。设计流速过小，污水流动缓慢，其中的悬浮物容易沉淀淤积；反之，设计流速过高，产生对管壁的冲刷，使得管材损坏严重，管道的使用寿命降低。（2）选取尽可能大的设计充满度。优化选择接近最大设计充满度的方法，不仅可以减少管材耗量，而且还可以在一定程度上减小管底坡度和埋深。（3）检查井内管段衔接时尽可能减小。污水管道的衔接。在污水管道系统中，为了满足管道衔接和养护管理的要求，通常在管径、坡度、高程、方向发生变化及支管接入的地方设置检查井。在检查井中必须考虑上下游管道衔接时的高程关系：尽可能提高下游管道的高程，以减少管道的埋深，降低造价；避免在上游管段中形成回水而造成淤积。（4）以全局优化的思想指导设计的选择。为了使整个工程系统为最优这个全局利益，往往要求工程系统中的某些局部（或子系统）利益做出一定的牺牲。尽可能减小所计算管段的坡度、埋深和管径等，这不仅能减小该管段的工程造价，而且还对减小其下游各管段的坡度和埋深也做出了贡献、也是对排水管网设计计算的全局优化做出了贡献。2市政污水管网的设计要点2.1交桩设计交桩指的是建设单位给施工单位交代轴线控制点、水平控制点的过程。交桩设计是污水管网设计中必须重视的要点之一。在污水管网工程中，交桩设计是确保各施工点定位准确的基础，也是是确定管网实际分布的重要环节。交桩设计需要注意标高点、中心点与污水管网工程的要求高度一致，至少要对这些点进行3次以上的勘测，这不仅仅是后期施工的精度保证，更是污水管网工程设计初期的命门所在。2.2沟槽设计市政污水网中需要重点注意沟槽设计。因为沟槽直接影响到污水管网系统的水流运输走势，而且也影响到整个工程投入使用后的工作效率，因此，需要做好沟槽设计。一般来说，沟槽设计包括两部分：放线设计和开挖设计。（1）放线设计，放线有利于确保管网的线路尺寸，再设计的时候，需要按照建设单位提供的交桩点及相关的土质资料来编制放线方案。其中尤其需要注意中心线、底宽灰线及放坡宽度三点。中心线是指交桩点设计中心线，它的偏离是严格有限定的；底宽灰线即为了设计不同管道型号宽度所做的设计要求，一般要求适当放大底部宽度以防管道铺设时沟槽宽度不足；放坡宽度不同于前两者，其对于具体的土质有着明确的规定，主要是为了防止沟槽塌方等事故的发生，此外放坡宽度设计还应满足沟槽回填的需要。（2）开挖设计，如果开挖设计不恰当，容易导致拖延工程进度，严重者还会影响到整个工程的质量。开挖设计主要包括三点：一是土层厚度的设计，设计土层厚度参数时要适当放宽尺寸，最多可以保留允许200mm以防止土层的受损；二是支护体系的设计，这是保证污水管网抗压抗塌的性能保障；三是槽壁形式的设计，槽壁的形式与沟槽的稳定性息息相关，且对于管道铺设的稳定性有一定的影响，应当根据管道型号和当地实际地质情况来设计具体形式。2.3垫层设计设在基层以下的结构层也就是垫层，垫层的作用主要有排水、隔水、防冻以改善基层和土基的工作条件。现阶段，我国市政污水管网设计中一般采用的垫层形式是砂垫层。垫层设计的时候要重点注意以下几点：至少要使用中砂或粗砂的粒径；为了保证垫层的厚度坡度与施工图纸的一致，推荐在垫层设计时标注先挂线后铺砂的操作流程。2.4管道设计管道设计需要重点考虑管道的组合及材料的选择。由于污水管网并不是独立，而是城市排水管网的组成部分，因此，在管道设计的过程中需要综合考虑污水管网在整个排水系统中的运输能力。此外，选择管网材料的时候还需要考虑材料的耐用性，以延长管道材料的使用寿命。在设计管道的组合模式时，需要考虑城市的实际情形，例如，在人口密度大的区域则要采取复合型管道模式来保障污水的高效率运输。对于污水排量大的管网，可以采取新型管材，并扩大管道数量以保障管道的输水能力。结语综上所述，污水管网的优化设计是在当今市政工程建设的重中之重。在污水管网设计中需要以相应的污水处理机制为基础，合理选择新型管材，优化开展各项管网设计，以充分发挥市政排水管网的实际效用。参考文献：[1]林程保，杜俊，廖筱洁.复杂城市环境下综合管网设计难点及解决办法[J].山西建筑.2013（25）.[2]薛敬伟.小区给排水及综合管网设计思路[J].科技创新导报.2014（05）.[3]邱鸿荣，罗建中，郑国辉.城镇污水管网现状调查及整改对策研究[J].地下空间与工程学报.2011（06）.[4]柴建利.管道施工技术在市政工程道路排水中的应用分析[J].山西建筑.2014（32）.[5]陈和苗，马林海.概率法计算含自闭式冲洗阀给水管道的设计流量[J].给水排水.2012（10）.