从宏观和微观层面探讨城市市政给排水规划设计的若干问题.docx

从宏观和微观层面探讨城市市政给排水规划设计的若干问题王勤（广州市市政工程设计研究院，广东广州 510060）摘 要：该文以节能和发展的理念，运用给排水设计原理，从宏观和微观等层面详细探讨城市市政给排水规划与设计的现状与不足，并针对性地提出看法及主要解决办法，以寻求城市未来的可持续发展 。关键词：市政给排水；规划与设计；污水处理；节能；可持续发展中图分类号：TU984文献标识码：B文章编号：1009-7716（2011）04-0098-02认识，确保人民生命财产安全。1 . 1 . 2 排洪与排水标准衔接问题城市排水是解决较小汇流面积上短历暴雨产 生的排水问题，采用的是暴雨公式，暴雨时段控制 在 5120 min，选用暴雨样本是年超大值法；而排 洪考虑汇水面积大，目前多采用水文公式(也是暴 雨推理公式)，使用某重现期(如 10 a 一遇)24 h 暴 雨量为基本数据，其选用暴雨样本是年最大值法。 因此进行防洪排洪规划时，应充分考虑排洪与排 水重现期标准衔接问题。排洪规划重现期应根据 城市重要性，以及排洪流域面积的大小因素综合 考量后确定。排洪汇水面积越大，重现期标准越 高，大中城市排洪标准不宜小于 20 a 一遇(防洪标 准 GB50201-94)。1 . 1 . 3 排洪措施排洪措施主要有地面全抬高方案和雨水泵加 滞洪区方案(地面不抬高或部分抬高)。对于山区， 考虑到内洪来得快、退得快，设置雨水泵站效益不 大，宜采用全抬高方案，但同时也要考虑现状村庄 过渡，可设置局部的抽排设施。1 . 2 区域水资源平衡与区域供水水资源在时间与空间上存在着分布不均 ，以 及水质性缺水现象，认真进行水资源平衡，优化水 资源配置，提倡区域供水就显得十分重要。特别在 从事具体城镇给水规划设计时 ，一定要进行 区 域 水资源供需平衡分析，否则 它会成为制约城市 发展的主要因素之一 。 要 做 好水资源供需平衡 首先要做好需水量预测工作 。 需水量考虑的主 要 因 素 有 ：城 市 和村镇生活用水 、市 政 ( 含 消 防 ) 用 水 、工 业 用 水 、农 业 灌 溉 用 水 、畜 牧 业 用 水 、渔 业 用 水 ，还要考虑流域江河本身生态流量需求 。 其中值得注意的是工业用水 量预测，目前设计 时多用用地指标法和万元工 业产值法，但由于 近年来传统产业设备更新速 度加快，以及非传 统 产 业 ，如信息产业的快速发展 ，用上述两种方 引言市政给排水工程是城市基础设施的重要组成 部分，做好城市市政给排水规划设计，对建设一个 良好城市人居环境具有重大意义。特别是在新的 历史条件下，城市建设必须走可持续发展道路，提 倡省地节能的理念，这要求市政给排水规划设计 必须从宏观、中观、微观三个层面进行认真思考与 研究，以寻求城市水资源的合理利用，实现现代化 城市的可持续发展。0从宏观层面分析市政给排水规划设计给排水规划设计宏观层面所面对的是大范围 的思考，涉及到规划区范围以外甚至跨城市、跨地 区的区域性问题，影响深远，对城市可持续发展有 着举足轻重的作用。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，它要求人们必须有开阔的眼界与系统 创新的思维。1 . 1 防洪排涝规划1 . 1 . 1 防洪排涝概念防洪排涝是城市的生命线，防洪排涝规划主 要针对对象是外洪和内洪，外洪以防为主，如防洪 堤、水库等，而内洪则是排蓄为主 。对城市而言， 在规划重现期内 ，不应 有“ 涝 ”的 概 念 ，只 有 雨 水 如何及时排除或滞蓄起来的问题。过去排涝标准3 d 暴雨 3 d 排完或 24 h 暴雨 24 h 排完，针对的 是郊区和农田，这种标准是无法适应现代城市的 发展要求的。因此将“防洪排涝规划 ”称为“城市 防洪规划”(防外洪)和“城市排洪规划”(排内洪)则 更贴切。这有助于提高人们对防洪排涝重要性的1收稿日期：2010-11-26作者简介：王勤（1984-），男，河北邯郸人，硕士，助理工程师，从事排水工程设计工作。城市道桥与防洪2011 年 4 月第 4 期防洪排水99 法来进行工业用水量预测会带来较 大 的 偏 差 ，应引起足够的注意 。区 域 供 水 未 来发展主要体现在以下几个方 面：一是改善城乡供水水质，提高乡镇居民的生活 质量；二是置换水源，有效控制地下水过量开发， 促进水资源合理利用；三是避免重复建设，节约宝 贵资源和有限资金；四是促进供水行业集约化发 展，增加企业经营效益，提高管理水平。1 . 3 污水处理集中与分散的讨论一段时期以来，我国污水处理业界比较推崇 污水集中处理，其理由是污水厂规模经营，效率 高，污水厂运营成本低，处理出水水质有保证等 。 但随着时间的推移，其缺点也逐步暴 露 出 来 ，过 度集中污水处理主要存在以下问题：一是巨 额 管 网投资(越下游管径越大，投资巨增)；二是运营的 高能耗(中途提升泵站多，能耗大)；三是无法进行 中水就近利用。对此，很多污水采用 BOT 形式营 建，为污水适度分散处理提供了方便 。集中 和 分 散相结合地进行污水处理是 区域污水处理发展 的方向。1 a 情况下，两者洪峰相遇是经常性的，雨水管道出口经常是压力出流。因此，雨水系统要进行必要 的压力流校核，同时与竖向标高相协调，避免在重 现期 P=1 时，雨水溢水路面的情况发生。2 . 3 污水系统规划2 . 3 . 1 合流制与分流制讨论一般而言，在新城区采用分流制，旧城区采用 截流式合流制。但鉴于我国目前排水系统的实际 情况，真正意义上的分流制在实践中很难做到。雨 污系统中有一根接错，两个系统就相通，可能就是 合流制。根据某污水厂厂外管网工程实践证明，完 全分流制必须从化粪池出口分流开始，并且采用专 业监督和专业队伍施工。同时初期雨水污染也比较 严重，截流式合流制有利于初期雨水的截流，因此 中小城市建议以截流式合流制为宜。日本东京区部 地区大部分采用合流制系统，他们认为尽管合流制 会增加污水处理量，但合流制下水道系统可充分利 用原下水道系统，将其进行改造、重建与完善的建 设费用、技术要求均低于分流制，故广泛使用。2 . 3 . 2 污水厂排水去向目前国家强调水的循环再用，要从“污染控制” 向“水生态修复和恢复 ”转变，因此污水厂处理后 污水的排放以就近向可作为中水回用的途径或可 向内河排放作景观用水为宜。而环境影响评价常 以事故排放为由，建议将处理后的污水向外江江 心排放，两者矛盾如何协调值得进一步讨论。2从中观层面分析市政给排水规划设计中观层面主要体现在城镇及片区给水系统和排水系统的规划设计。譬如市区给水系统规划设计、中心城镇给排水规划设计、污水水厂外管网规 划设计等，它起着承上启下的作用。2 . 1 给水系统规划设计随着变频供水设备的大量使用，特别是利用 城市给水管网压力智能直接供水装置的推广应用 (取消屋面水箱)，在中观层面出现问题是城市供 水日变化系数变大，高峰供水量增大，从而相应加 大水厂供水规模。因此在这背景下，城市供水系数 应考虑设置对置水塔或高位水池的方式来降低日 变化系数，同时也提升供水安全度。同时给水系统 规划设计应充分考虑近远期结合，为未来留下发 展空间，譬如道路管线综合时给水管位的预留、给 水管径合理确定，等等，避免重复投资，争取效益 最大化。2 . 2 雨水系统规划设计雨水系统规划设计应与城市防洪排涝规划和 城市竖向规划相结合，特别是地处平原、盆地的城 区，这三者有机配合显得更为重要。譬如，市区内 河设计标准采用 5 a 一遇不漫溢(水利标准，相当 于城建 1 a 一遇标准)，而相应道路排水重现期 P：从微观层面分析市政给排水规划设计微观层面主要为单项市政工程给排水规划和 设计。譬如工业或住宅小区给排水规划与设计，一 座或几座建筑物给排水消防设计，一座污水厂设 计，一条道路给排水设计等，它是将理想变为现实 最直接的环节。一方面城市建设在发展过程中会 遇到具体新课题，必须采用新办法 、新材料 、新产 品去解决；另一方面，可持续发展要求人们不断创 新，具体规划设计必须符合节能省地建设新理念。下面略举数例加以说明：3 . 1 污水处理新技术的发展从可持续发展角度而言，采用延时曝气这种 高 资 源 占 用 ( 材 料 、土地) 和高能源消耗低 负 荷 工 艺以耗能方式取得污泥稳定的工艺是不适合中国 国情的，从生活污水反应器发展趋势看是从活性 污泥工艺和生物膜反应器向高效的移动床和流化（下转第 113 页）3城市道桥与防洪2011 年 4 月第 4 期防洪排水113 总库容来确定，而与装机容量的关系不大。4 . 2 根据电站自身特点，可降低工程等别由于爱河上电站的主要任务就是发电，下游 基本无防洪任务。既然发电作为首要的任务，且装 机容量较小，按总库容来确定的工程等别有些偏 高。像表 1 所举的石桥子电站，按总库容定等别就 是等，可按装机容量来定，确是等，相差太 大，其最终所对应的建筑物级别也相应地偏大。而 把工程等别按总库容规模降低一级来确定比较合 理，既对总库容指标有所考虑，又使规模定在了一 个比较准确的位置上。虽然根据 水利水电工程等级划分及洪水标 准（SL252-2000）的规定，失事后造成损失不大的 水利水电工程的 1-4 级主要永久性建筑物，经论 证并报主管部门同意批准，可降低一级。该水电站 任务单一，装机较小，在其以发电为主的电站建设 中，能否综合考虑规范的要求，首先在工程等别上 分析研究，将工程等别作合理 、准确的选定，进而 做到节省投资、提高效益、减少库区淹没。这确实 值得人们分析和探讨。水电站工程等别的确定44 . 1 按规范要求确定工程等别在爱河上拟建的水电站其主要任务是发电， 充分利用境内现有资源，增大可供电量，提高境内 人民的生活水平。由于其工程任务较单一，按水 利水电工程等级划分及洪水标准的规定，拟建的 水电站决定其工程等别的主要指标是水库的总库 容和装机容量。爱河为山区性河流，集中的暴雨形 成陡涨陡落的洪水过程，其汛期洪峰量较高，建筑 物的库容较大；而拟建的电站多为径流式电站，调 节能力较小，装机容量不大，一般情况下总库容都 要比装机容量大 1 到 2 个等别，那么按照规范要 求最终控制该工程等别的主要是总库容这项指标（见表 1）。表 1 部分水电站工程等别一览表总库容 / 万 m3名称装机容量 /kW工程等别河湾电站石桥子电站 梨树园子 庙阳电站4 5809 9551 49052712 4009601 000960 参考文献1SL252-2000，水利水电工程等级划分及洪水标准S.表 1 的数据印证了最终的工程等别只需要用!（上接第 99 页）床发展。最 近 国 内 尝 试使用一种高效载体生物强化 A/O 工艺，它是在 A/O 反应池的好氧池末端投加 活性硅藻土，同时好氧硝化液和沉淀污泥回流至 缺氧池，利用硅藻土的高效载体生物作用 (流化 床)和吸附 ，混凝及过滤等物化作用 ，实现生物脱 N 和物化除 P，较好地解决了纯生物或纯化学污 水工艺中脱 N 与除 P 相互矛盾的问题。3 . 2 污水管道设计中新管材的推广在 给排水工程中推 广 PCCP 管 、PVC-U 管 、 PE 管 、聚丙烯(PP) 等新型塑料复 合 管 材 ，符 合 国 家以塑代钢政策 。同时管道摩阻小 、排水量 大 、 重 量 轻 、 施工方便，受到业 主及施工方一致欢 迎。但在具体使用过程中，应注意施工造成 管 道 变形超标的问题，应确保管道两侧回填土的 回 填 质量 ，必须分层夯实 ，使其密实度能够达 到 95 以上 。3 . 3 雨水管道设计新思路在缺水地区或地下水较深区域，尽量使雨水 不排入下水道，尽量通过设计施工，将雨水渗透或 截留。一则可以减少排水负荷，减少雨水管道投 资；二则增加地下水补给，涵养地下水，进行水生 态修复。另外，也可以设置雨水贮水池截留雨水作 中水使用，但这要根据项目的具体情况，因地制 宜。譬如地下水位高，下雨后地面充分湿润，地下 径流很大，就不宜采用渗透法。结语绿色环保节能已成为未来城市发展的方向， 秉持可持续发展理念，从全局和系统的角度加上 创新的思维，运用创新技术来优化设计现代城市 市政工程给排水系统、污水处理系统、消防水系统 等市政公用设施，这应该是每位市政给排水工作 者努力实现的目标。4diluvium gobi zone, and cross the large debris cone wide rivers by ten-several kilometers orseveral-ten kilometers and many middle-small continuous debris cone overland flows for many times. The article focuses introduction on the water system character and water trouble characteristic in the overland flow zone of Sinkiang and he basic principle of arranging the bridge culverts according to the primary and detail measured hydrological survey of Hami Section, Shanshan Section and Urumchi Section in the Lanzhou-Xinjiang No.2 Double Lines.Keywords: piedmont overland flow, water trouble, arrangement of bridge culvert, Lanzhou-XinjiangNo.2 Double Lines, SinkiangFLOOD CONTROL & DRAINAGEForecast of Areal Water Demand Based on BP Neural Network Model !Fu Dongwang, Wang Chao, Zhang Qian, Yu Daiguang（93）!Abstract: The shortage of water resource restricts the development of the areal economy, whichbecomes the “bottleneck” of its development. The forecast of areal water demand can enhance the utilization efficiency of water resource and play the obvious action to release the unbalanced phenomena of water resource demand and supply. The article applies BP neural network to forecast the water demand of every department in the area. It is not only accurate and reliable, but also able to comprehensively consider the influence factors on the water demand of every department after the validation of cases, and also forecast the water demand of the areal ecological environment. It can play the important action to prove the ecological environment and enhance the living quality. Keywords: BP neural network, forecast, domestic water demand, industrial water demand, agricultural water demand, ecological environmental water demandMagnificently and Microcosmically Discussing on Several Issues of Urban Municipal Water Supply andDrainage Planning Design ! Wangqin（98） Abstract: The article magnificently and microcosmically discusses the status and the shortage in the planning and design of urban municipal water supply and drainage by the ideas of energy saving and development and according to the design principle of water supply and drainage, and puts forward the opinions and the main solving methods accordingly to seek the future sustainable development of city.Keywords: municipal water supply and drainage, planning and design, wastewater treatment, energy saving, sustainable developmentAnalysis of Urban Flooding Cause and Discussion of Preventive Countermeasures ! Zhu