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城市给排水系统的设计现状及问题分析

本站     2020-6-1 10:04:37    

 城市给排水系统的设计现状及问题分析

 “城市水系统”主要包括水源系统、用水系统、给水系统、排水系统、回用系统和雨水系统,但现阶段由于缺乏城市给排水系统的整体规划和设计,从而导致现有水资源消耗过大,规划中出现的一些问题已经严重威胁了城市给排水系统,乃至城市系统的可持续发展。学术之士一再说明,给排水系统如何的又进了一步,可是每年各地出现的“海景城市”不得不让我们认清事实,我做的还远远不够,还有很多问题等着我们去解决。这要求我们在新的历史条件下做好城市市政给排水规划设计,认真思考与解决现存的问题,寻求城市水资源的合理利用。

  在城市经济建设发展的过程中,城市给排水系统对于居民生活以及工业生产对于给排水的需求是不可缺少的,一个良好的城市给排水系统能够促进城市经济建设与社会环境的可持续发展,相反,则必然会导致一切生活、生产的秩序混乱。目前,随着城市化率的提高,城市给排水工程滞后,给水不足、排水不畅还困扰着许多城市的发展以及城市功能的发挥。去年夏秋之交,北京、武汉、成都等地暴雨后排水不畅暴露了我国城市给排水系统建设和管理中所存在的深层次问题,从而引起了理论界的广泛探讨。因此,对于城市给排水管网的优化配置、新建,包括对现有设施的改建、扩建及完善的要求已日益迫切。

 一、城市给排水系统现阶段存在的问题

  (1)市政给排水工程规划设计滞后,应对突发事件能力不足:城市给排水系统面临的突发事件主要有爆管、污染和泄洪三种情况。在这三种突发事件中,发生频率最高的是爆管,爆管之所以会频繁发生,除了前述的材质特性、管道老化和管道上方压力过大等原因外,给排水系统档案资料不全,道路和建筑物施工方无法准确掌握地下管线情况,随时可能会发生施工爆管和施工机械辗轧爆管安全事故。在市政道路排水工程设计过程中,给排水工种处于配合地位,影响了城市给排水规划科学化的发展。往往出现道路要求快速建设,造成了排水工程规划没有编制,一些排水工程往往不能与道路工程同期施工;有的虽然设计完成后,排水工程规划由于相关原因需要修改,许多工程项目未能按照规划进行建设,规划的指导意义也没有得到真正体现,造成了工程需要再次改造。

  (2)规划的科学依据不足:城市水系统规划的基础性工作主要包括各类指标、标准、基础数据和分析工具,其中水量预测和水平衡分析是核心工作。目前,我国的水量预测工作主要是参照《城市给水工程规划规范》(GB50282-98)中有关规定,但我国不论在国家还是在区域层次上都缺乏对用水工艺、各种用水器具和用水行为的详实系统监测,缺乏对新型用水技术替代规律和扩散规律的基础研究,缺乏对多种用水信息的综合性和结构性分析。

  (3)排水体制规划混乱、排水体制的不合理:表现在重城镇建筑物规划城市工程管线规划,重道路工程建设轻工程管线配套;在工程管线设计中往往缺乏战略规划。管理人员责任不清,加之相关法律法规不够健全,对排水设施存在的问题以及发生的新问题都不能及时解决。另外传统的防洪和排水设施设计中,强调采用分流制排水体制将雨水和污水尽快排出城市,但忽视了城市径流面源污染的控制和雨水资源的利用。随着流域整体水质的逐步改善,城市随机性暴雨径流和突发排放事件引起的对水体生态系统的冲击,已日益成为流域污染控制的主要内容。

  (4)传统的给排水专业不能满足市场的需要:由于城市给排水规划设计技术参数多、不定因素多,且具有交叉学科的特点,这使城市给排水规划的难度大大增加,刚从传统的给排水专业毕业的学生,因受知识结构的限制,不能进行宏观的分析论证,不适应城市规划多学科、多层次的分析论证要求,远不能满足城市给排水规划设计的需要。

  二、城市给排水系统设计规划问题的原则

  (1)城市水系统规划要与城市规划的协调:城市水系统规划是对一定时期内城市的水源、供水、用水、排水、污水处理等子系统及其各项要素的综合布置。城市用水规划的总量平衡非常重要,必须优化组合各种可行的节水、水回用等方案。要做到这些,首先要了解城市水利用规划,加强城市总体规划中的水专项规划,按照水的可持续发展观念编制城市水利用规划,内容应包括:地面水、地下水、雨水和海水等水资源平衡;供水、排水和污水再生利用等总量平衡;供水节水规划和污水处理与再生利用规划;水的生态循环规划;各类水工程设施的规模和布局等。对当前我国的城市水系统建设中普遍出现的规划不协调、建设不配套、管理不统一等问题,规划中要特别注意管网配套和供水、排水及污水处理能力的协调增长,确定规划期内水系统及其网络设施建设的规模、详细布局和运行管理方案。

  随着城市化的发展,给排水系统已经不是一个孤立的城市建设系统,成为了城市建设和规划的一个重要组成部分,并在促进城市的可持续发展和民生福祉等多方面有着重要的意义。因此,城市给排水系统设计人员要深入了解城市整体发展规划,使设计方案与城市整体规划相协调。随着城市的发展,景观建设已经成为了城市基础建设不可分割的一部分,这就要求在进行给排水设施设计和安排时,也必须考虑排水设施与道路景观的兼容性。例如,对于人行道上的井盖可考虑采用与人行道景观协调装饰井盖。

  (2)加强水量规模预算:水量预测是给水规划的基础,水量规模预测是否符合发展趋势和实际需要,对水资源的工程总体布局、合理利用、实施步骤和工程费用产生重大影响。国家标准《城市给水工程规划规范》是测算城市总用水量规模的主要依据,具体包括:总体规划阶段给水水量预测;总体规划阶段污水水量预测;分区规划阶段及专业规划给水、污水量预测;详细规划阶段给水、污水量预测。改革开发以来,工业生产、城市建设、住宅建设、第三产业迅速发展,使供水量也不断增长。作为城市基础设施之一的供水量的增长规律也将与过去不同,水量预测就不能仅按历史的发展计算,还要根据具体的城市规划对不同类型用水量分别进行预测分析。

  (3)城市给排水系统应当向可持续性方向发展:自然界的水是循环的,给水和排水是统一的,人类社会对水的使用应服从这一过程。在用水之后,必须对水进行再生处理,使水质达到自然界自净能力所能承受的程度,否则累积的大量污染物将超过水环境的容量,从而导致水资源危机和水污染现象,最后破坏水的良性循环,不利于城市的可持续发展。控制城市给排水系统向可持续性方向发展的途径有:

  ①在城市水系统中增加节水子系统;

  ②在城市水系统中增加治污子系统;

  ③在城市水系统中增加再生水回用子系统。加强节水、治污和再生水回用力度,重视再生水、中水等非传统水资源利用,是促进城市给排水系统良性循环,实现城市水资源可持续发展的关键。

  ④完善各项法规根据我国当今给排水体制规划混乱的现状,应通过行政立法,完善相关法规,建立明确的给排水工程建设及管理职责制度和相关体系,明确管理权限,形成规划、建设、维护、监督各部门明确的权利、职责和监管机制。

  三、针对我国城市给排水系统的优化措施

  城市给排水是一个系统工程,在给水方面,主要体现在水源及其保护,区域水资源平衡及区域供水规划:在排水方面主要是防洪排涝规划设计以及河网区域污染控制,它要求系统设计必须有开阔的眼界与系统创新的思维。

  1、给排水管线布局的优化

  给排水管网的设计要符合区域及城市总体规划的要求,充分考虑系统的可扩展性。在设计上还要兼顾水系统维护、检修的方便,尽量做到线路简短和高效,管网尽量设计为环状结构,并进行环、枝结合。配水管网宜布置成环状,供水要求不高时,可为树枝状,等到将来城市发展带动用水量增加时,再连接成环状。

  2、对现有管网进行优化改造

  随着城市规模的不断扩张,对老旧管网有计划地进行改造是城市给排水系统经常面临的课题,当管道上方由人行道变为车行道时,必须重新计算管线的埋藏深度指标,在可能的情况下还可以考虑对管线进行迁移处理,以避开管线上方道路和高层建筑的压力。当前城市给排水工程出现的质量问题绝大多数是由给排水管道材料所导致。这就要求对老旧管网进行改造时,尽可能用承压力强、抗腐蚀的建议选用承压力强的金属管及钢塑复合管替代原有的镀锌钢管及灰口铸铁管等,以减少爆管的可能性。

  3、给排水系统应急处理能力的优化

  针对频繁发生的爆管现象,应当加强给排水系统信息化建设,为工程施工提供最新的管网信息,及时预警和防范由于施工原因导致的爆管事故的发生。针对泻洪能力不足的问题,要积极采用高技术手段,科学测算本地最大降水量,综合考虑市政管网排水能力,调整排水管道标准系数,提高泄洪能力。针对水污染问题,有必要建立严密的监测系统,准确统计城市污水管道负荷,及时发现管道淤积和渗透泄漏,预防重大污染事故发生。对于给水系统,设置备用取水源。对于人口密集区域,可考虑设置闭合管网。这一设计理念是,当发生严重水质污染事件时,可以关闭外网,以切断受污染的水源,而内网可以正常使用备用水源。

  4、给排水系统排污功能的优化

  在进行排水管网的规划时,要把雨水、污水的收集、处理和综合利用结合起来,逐步转变目前的雨、污水合流制或不完全分流制系统为完全的分流制系统。雨、污水的分流有利于对不同性质的水采用不同方法处理和控制,有利于雨水的收集、贮存、处理和利用,避免洪涝灾害。在传统规划方法,污水处理厂一般尽可能地安放在各河系下游、城市郊区。但是这种系统布局使污水厂距离再生水用户较远,需铺设的回用水管网费用相应增加。根据长期的实践经验,建设大型的污水处理厂可以发挥规模效益,降低建设费用和日常运行费用。

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