2018年二级建造师：浅谈市政给水排水管道工程设计
摘要：随着经济的发展和社会的进步，城市给排水工程越来越多，城市给排水工程是城市基础设施的重要组成部分。做好城市给排水设计对于实现城市可持续发展来说非常重要。
关键词：市政工程;给水排水管道工程;工程设计
引 言
城市给排水规划设计质量直接关系到城市居民的生活质量和城市发展。目前，我国城市给排水设计中仍旧存在许多问题，这就要求工作人员做好市政给排水规划设计，提高城市水资源的利用效率，实现现代化城市的可持续发展。
1 城市给排水系统的分类
1.1 生活用水系统
生活用水是城市居民正常生活的保障，生活用水是城市居民在生活中的各个环节所使用的水资源。其中包括卫生间盥洗，冲洗卫生器具，沐浴，洗衣，厨房洗涤等各个方面的用水。
1.2 辅助水系统
辅助水系统是城市给排水系统的重要组成部分，建筑中不但要供给生活用水，更要注重辅助水给水系统的设计过程，在当前设计过程中，由于人们对设计的不全面，使得辅助水系统经常成为摆设或者干脆不设计辅助水系统。
1.3 排水系统
排水系统也是城市发展中必不可少的一种基础设施，是当前城市中各种污水排出的主要系统设备，更是防止在雨季的来临时刻对各种雨水防洪的主要方式。其作用是给人们创造一个舒适安全的生存和生产环境，使城市生态系统的能量流动和物质循环正常进行，维持生态平衡，保证可持续发展。
2 市政给水排水工程概况
根据调查分析，城市内的工业企业主要有以下几种，A工厂，日用水量10000t/d，最大班用水量：4000t/班，工人总数3000人，分三班工作，最大班1200人，其中热车间占30%，使用淋浴者占80%;一般车间使用淋浴者占20%。城市土质种类为粘土，地下水位深度为7m。城市河流最高水位：70m，最低水位：60m，常水位：65m。
3 给水管网设计与计算
3.1 给水管网布置及水厂选址
根据调查分析，城市的水量比较充足，且水质较好，有一条河流，可以作为生活饮用水水源。该城市的地势相对比较平坦没有太大的起伏变化。城市的街区分布比较均匀，城市中各工业企业对水质无特殊要求。因而采用统一的给水系统。城市给水管网的布置取决于城市的平面布置、水源、调节构筑物的位置、大用户的分布等。考虑要点有以下：①定线时干管延伸方向应和二级泵站输水到水池、水塔、大用户的水流方向一致。干管的间距一般采用500～800m。②循水流方向，以最短的距离布置一条或数条干管，干管位置从用水量较大的街区通过。③干管尽量靠近大用户，减少分配管的长度。④干管按照规划道路定线，尽量避免在高级路面或重要道路下通过，尽量少穿越铁路。减小今后检修时的困难。⑤干管与干管之间的连接管使管网成环状网。连接管的间距考虑在800～1000m左右。⑥力求以最短距离铺设管线，降低管网的造价和供水能量费用。输水管线走向应符合城市和工业企业规划要求，沿现有道路铺设，有利于施工和维护。城市的输水管和配水管采用钢管(管径≥1000mm时)和铸铁管。对水厂厂址的选择，应根据下列要求，并且通过技术经济比较来确定：①给水系统布局合理;②不受洪水威胁;③有较好的废水排除条件;④有良好的工程地质条件;⑤有良好的卫生环境，并便于设立防护地带;⑥少拆迁，不占或少占良田;⑦施工、运行和维护方便。
3.2 给水管网设计计算
3.2.1 最高日用水量计算
一个城市的正常运行需要消耗大量的水资源，城市最高日用水量包括综合生活用水、工业生产用水、职工生活用水及淋浴用水、市政用水、未预见用水和管网漏失水量。
通过查阅相关资料可以得出，城市的总人口72.9万，位于二区，为大城市，参考《给水排水管道系统》教材，取综合生活用水定额为260L/(人・d)。用水普及率为100%。最高日综合生活用水量Q1。Q1=qNf/1000;Q1为城市最高日综合生活用水，m3/d;q为城市最高日综合用水量定额，L/(cap.d);N为城市设计年限内计划用水人口数;设计十年内规划人口数为90万;f为城市自来水普及率，采用f=100%。Q1=qNf/1000=260×900=234000m3/d。
3.2.2 工业用水量
研究工业用水量对于市政给排水设计来说非常重要。
(1)工业企业职工的生活用水和淋浴用水量Q2：工厂职工生活用水量采用一般车间每人每班25L，高温车间每人每班35L计算.淋浴用水按一般车间每人每班40L，高温车间每人每班60L计算。A工厂：工人总数3000人，热车间人数3000×30%=900(人)，使用淋浴人数900×80%=720(人)。普通车间人数3000×70%=2100(人)，使用淋浴人数2100×20%=420(人)。QA=(900×35+2100×25+720×60+420×40)/1000=144(m3/d)，工业企业职工的生活用水和淋浴用水量Q2，Q2=QA=144(m3/d)。
(2)工业生产用水量Q3：Q3=10000(m3/d)。
3.2.3 市政用水量Q4
为了计算方便，文章将市政用水量设置为Q4，浇洒道路用水量一般为每平方米路面每次1.0～2.0L，每日两到三次，这里取每日两次。大面积绿化用水可采用1.5～4.0L/(m2・d)。Q4=(0.2×2511.1×104+592×104×2)×10-3=16862.2(m3/d)。
3.2.4 管网漏失水量Q5
根据以往的经验总结，将管网漏失水量定为前四项用水量的10%。Q5=(Q1+Q2+Q3+Q4)×10%=26101(m3/d)。
3.2.5 城市的未预见水量Q6 按前五项用水量的8%计算，Q6=(Q1+Q2+Q3+Q4+Q5)×8%=22968.6(m3/d)。
3.2.6 最高日用水量Qd
Qd=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6=310075.8(m3/d)
3.2.7 最高时用水量
根据《给水排水管道系统》教材，最高日城市综合用水的时变化系数Kh宜采用1.3～1.6，大中城市的用水比较均匀，Kh较小，可取下限。因此，Kh取1.3，最高时用水量为：Qh=Kh・Qd/24=16795.8m3/h=4665.5L/s。
4 污水管网设计与计算
排水系统氛围合流制和分流制，排水系统的确定：合流制由于污水未经处理就排放，受纳水体遭到严重污染，但合流制排水系统工程投资较低。分流制将雨水和污水分别在两套或两套以上管道系统内排放，该系统使污水收集和处理，使水的重复利用率提高，但工程投资较大。保定市拥有72.9万多人，排水设施较完备且该城市雨量比较丰富，污水和雨水的流量相对较大，因此采用分流制排水系统。
4.1 污水设计流量计算
通常情况下，一个城市的污水主要来源于生活和工业两个部分。查居民生活污水量定额，通常生活污水量为同周期给水量的80～90%，给水量平均日采用210L/(人・d)，城市给水排水系统完善，则综合生活污水定额为210×90%=189L/(人・d)。则生活污水Q=189×729000/86400=1594.69L/s，生活污水量总变化系数KZ=1.3。故Q1=1.3×1594.69=2073.1L/s。工厂排出的工业废水作为集中流量排入污水管道，经过收集与城市污水管网汇合进入污水厂处理。
4.2 污水管道水力计算
由于管线太长，管路太多，为便于计算，选取其中的一条设计管1-2-3-4-5-6-7-8-9进行计算。
设计要求：
污水管道的设计应该在国家规范的允许下并结合工程的实际情况进行，我国规定，污水管道在街坊和厂区的最小管径为200mm，在街道下的最小管径为300mm。污水管道的埋设深度是指管道的内壁底部离开地面的垂直距离，亦称管道埋深。街坊污水支管起点最小埋深至少为0.6～0.7m，干燥土壤中最大埋深不超过7～8m。污水干管流量计算见表3。
5 雨水管网设计与计算
5.1 雨水设计流量计算
5.1.1 该城市的平均径流系数Ψav
5.1.2 单位面积的径流
该设计区域街区面积较小采用地面集水时间t1=10min，汇水面积设计重现期T=1a，采用暗管排水m=2.0，将确定设计参数代入暴雨强度公式得：
5.2 雨水管道水力计算
该城市属于大型城市，雨水量比较大故而采用管网回收直接排入河流的方式，其一是经济适用，降低施工成本;其二充分考虑各因素，且雨水量大全部进污水厂不太现实。由于管线太长，环路太多，为便于计算，选取其中的一个完整的设计管段1-2-3-4-5-6-7-8-9进行计算。各管段汇水面积计算见表4。
6 结束语
综上所述，在当前的历史条件之下，城市给排水设计已成为城市建设中的重点，更是水资源循环利用的前提。在具体设计过程中，应本着理论联系实际，做到工程量小、安全、高效三者统一的原则进行。
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