市政排水管网设计的探讨
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摘要：市政排水管网是城市的一项重要基础设施，是城市建设的重要组成部分，同时也是控制水污染、改善和保护水环境的重要工程措施。因此，市政排水管网的设计，是事关国计民生的大事。本文将结合具体的工程，对市政排水管网设计的相关问题进行探讨。
关键词：市政排水；管网系统；污水管线；雨水管线；排水管道
污水的不同排除方式所形成的排水系统为排水系统的体制。排水系统的体制，一般有合流制和分流制两种类型。合流制排水系统是将生活污水、工业废水和雨水混合在同一个管渠内排除的系统；分流制排水系统是将生活污水、工业废水和雨水分别在两个或两个以上各自独立的管渠内排除的系统。
该市为南方城市，年降雨量较高，年最高降雨量1334mm，年最低降雨量435mm,年平均降雨量 725.5mm，降雨量较大，变化也较大，综合考虑该市现有排水现状、环境保护要求、地形与水文等各种因素，并参考国内外的发展形式，决定采用完全分流制排水系统。
1. 管网系统的集中与分散
本市的工业企业位于城市内，经预处理后的工业废水符合城市排入下水道标准(GJ18―86)质，并且不影响城市排水管渠和污水厂等的正常运行，不对养护管理人员造成危害，不影响污水处理厂出水和污泥的排放和利用,故将工业废水直接排入城市排水管道，与生活污水合并处理，这样比较经济。
污水集中处理，污水厂数量少，规模较少，占地较少，便于管理，但主干管长，管径尺寸大。而分散处理，虽然主干管短，管径尺寸小些，但污水厂数量多，管理分散，总投资会增加。根据本市地形，水体位置，环境保护要求及水资源综合利用等条件，综合考虑，决定采用污水集中处理。
2. 污水管线工程设计
2.1布置形式
污水管线布置采用两种方案。考虑到城市地形由西北向东南方向倾斜，且该市南郊有流量较大的河流。因此方案一沿A河岸自西向东埋设主干管，而污水干管坡向主干管呈正交式布置，再利用地势，可将各街区的生活污水及企业的生产污水比较迅速的送至污水厂，形成截流式布置。对于混合式布置（方案二），由于东西地势的关系，混合式可以更好的利用地势，但平行式布置部分可能会增加管道的埋设深度，从而增加造价。
2.2主要设计参数
设计充满度 ：在设计流量下，污水在管道中的水深和管道直径的比值。本设计中最小充满度为0.51，最大充满度为0.8。设计流速：本设计中采用钢筋混凝土圆管，其流速的范围v∈（0.6，1.65）（m）；最小管径和最小坡度：本设计中，街道下的污水管的最小管径为300mm，其相应的最小坡度为0.003；最大管径为1200mm，其相应的最大坡度为0.026。最小埋深和最大埋深：一般地，考虑管道内污水冰冻，土壤冻胀，地面荷载及街区污水连接管衔接要求，街坊污水管起点的最小埋深大约为0.6～0.7m 。本设要计求街坊污水管道起点的最小埋深至少为1.2～1.3m。（工业企业另有规定，具体见基础资料）设计中，污水管道的衔接采用水面平接、管顶平接和跌水连接。一般地，管径相同的管道采用水面平接；管径不同的采用管顶平接；地面坡度很大的地方采用跌水连接。
2.3 工程概算
污水工程概算按污水管道工程综合造价指标、排水泵站综合造价指标计算，其中排水泵站指标计算单位以设计最高时水量计算，排水管道的指标单位则由于长度的影响较大，以及水量，长度综合指标计算。经过价差调整后，方案一的工程概算在364.6 万元左右方案二的工程概算在408.5万元左右。
2.4 方案比较和选择
污水的两个方案主要从技术和经济方面进行比较：
方案一的优点是充分利用地形，使污水能够较快的进入主干管。但存在一些缺点，主干管较长。方案二的优点是充分利用地形，使污水能够尽可能按重力形式排入管道内，但总管线较长，埋深也较方案一深，所以工程造价较高，比方案一高出44万元左右。
纵观上述两种比较，方案一无论在技术上，还是在经济上都优于方案二，故选择方案一。
3. 雨水管线工程设计
3.1 布置形式
该市呈北高南低，自北向南逐渐降低；东西大体上也是东高西低，但并非阶梯式降低，而是有起伏，有雨水分水岭。在该区的西南面有河流，地势最低。因此，对于雨水排水系统，考虑各排水流域干管基本上以最短距离沿与水体垂直相交的方向布置，即正交式布置。此时，干管长度短、管径小，因而经济，雨水排水也迅速。
3.2主要设计参数
径流系数Yav =0.653
设计重现期P=1 a
雨水在管内的流行时间t1=12min
折减系数m=2.0
3.3工程概算
污水工程概算按污水管道工程综合造价指标、排水泵站综合造价指标计算，其中排水泵站指标计算单位以设计最高时水量计算，排水管道的指标单位则由于长度的影响较大，以及水量，长度综合指标计算。经过价差调整后，雨水管网总造价：2140.37万元。
4. 排水管道的衔接与城市管线综合
4.1排水管道在街道上的位置
在本设计中，考虑把污水管道与其他管线集中安置在隧道中，而雨水管道与污水管道平行敷设；污水管道和其他地下管线或构筑物的水平和垂直最小净距，由城市规划部门或工业企业内部管道综合部门等考虑相关因素而制定；在路面宽度大和交通要处，考虑两侧设管。
4.2排水管渠系统上的构筑物
⑴雨水口：根据地形及汇水面积确定，道路上的雨水口的间距一般为25~50m，雨水口的布置应符合《室外排水设计规定》的一般要求。⑵检查井：污水检查井采用圆形砖砌污水井，配球墨铸铁井座井盖或钢纤维混凝土井座井盖，污水检查井间距15 m～30 m，一般为30 m。⑶跌水井：当检查井处上、下游管内底标高差大于1.0 m时，设竖槽式跌水井，当落差很大时，可考虑阶梯跌水。⑷倒虹管：由于部分污水和雨水管道要遇到小河，因而需要设置倒虹管。⑸换气井：由于污水管道中会有有害气体，为防止意外事故的发生和保证安全地检修管道，有时在排水管的检查井上设通风管，及换气井。⑹冲洗井：在污水管内的流速不能保证自清时，为防止淤塞，要设置冲洗井。⑺出水口：在本设计中，污水处理厂的出水采用淹没式；雨水采用非淹没式，起管内底标高高于常水位，部分还应考虑单级或多级跌水。⑻放潮门：临海城市的排水管渠往往受潮汐的影响，在排水管渠出口上游的适当位置上应设置装有防潮门或平板闸门的检查井。在本设计中，由于受A河最高水位的影响，需设置防潮门。污水沉泥井深度为0.5米，从第二个检查井开始设置，每隔一个或两个检查井设置一个污水沉泥井；有支管接入的检查井一般设置污水沉泥井。
4.3 排水管道的材料、接口、基础
排水管道为钢筋混凝土排水管，雨、污水管均为承插管，接口采用1:2水泥砂浆抹带接口；管道基础采用采用混凝土带形基础，按管座的形式的不同分为90°、135°、180°三种管座基础，当管顶覆土厚度在0.7～2.5 m时采用90°基础；管顶覆土厚度在2.6～4.0时采用135°基础；管顶覆土厚度在4.1～6.0时采用180°基础。沟槽回填采用砂砾石和原土回填，若遇地下水，加设砂砾石垫层。
参考文献：
[1]曾滨,谢文军.市政排水管网规划和优化设计探讨[J].山西建筑,2009,(18).
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