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浅谈住宅小区室外给排水工程设计

发布时间: 2017-05-02 信息来源: 《建筑工程技术与设计》 作者: 钟希林

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【摘要】随着人民对更高生活品质的追求,住宅小区的标准也在不断提高,而给排水工程作为建筑工程的重要附属构成,对其设计的合理性、安全性、稳定性和经济性也提出了更高的要求,相关专业书籍对室外给排水工程设计完整的讲述较少,本文结合四川西南地区实际情况和自己工作实践,对住宅小区室外给排水工程设计浅谈几点个人体会。

【关键词】室外给排水管道排水体制、管材、化粪池、污水超越管、植草沟

一、引言

近年来,我国经济的高速发展,人民对生活品质提出了更高要求,尤其是住宅的标准在不断提高,人们进行选择的时候往往只能看到室外表观质量,而其内在“涵养”要经受居住者长的考验。室外给排水工程设计看似简单,它与人们的日常生活紧密相联,可以说其好坏直接影响人们的生活质量和卫生环境,要切实的做到表里如一,须从设计阶段确保工程的合理性、安全性、稳定性和经济性。

室外给排水工程的实际首先基于国家相关现行规范,同时结合地方地理条件以及经济条件,选择经济合理安全可靠的技术手段。保证供水水质、水量、水压,保证排水畅通,可因地制宜引入国家推行的先进技术理念。

二、室外给水管道设计

1、管线平面布置

配水管网的平面布置应着眼于覆盖整个住宅小区,为保障供水可靠性,应有两路水源引入,供水管网成环形设计,主管尽可能沿用户较为集中区域敷设。住宅小区一般情况下都有不小于30%绿地率要求,故供水管尽可能敷设在道路雨建筑之间的绿化带中,一般距离建筑外墙2-4米范围,尽可能避免穿越道路。

2、管径的确定

给水管道管径确定应考虑远近期结合,同时也要照顾经济性和可靠性。住宅小区设计供水量一般情况下根据下列各种用水确定:

Q1.综合生活用水:包括居民生活用水和公共建筑用水。根据居民综合生活用水定额确定。

Q2.消防用水仅用于校核:消防用水量、水压及延续时间确定。

Q3.浇洒道路和绿地用水:根据路面、绿化、一次浇洒水量等条件确定。

Q4.未预见水量及管网漏失水量:按最高用水量的百分比计。

住宅小区室外给水管道管径选择一般根据管网平差计算结果来确定在小区最大时用水流量确定前提下,管径和流速的平方根成反比,流速取得小些,管径增大,相应的管网造价增加。随着管径增大,管段中的水头损失减小,水泵所需扬程降低,运行费用得到节省。相反,如果流速取值增大,管径虽然减小,管网造价有所下降,但因水头损失增大,导致的结果是运行费用的增加。因此,管道的多种组合,必有一个最优组合,使工程投资和运行费用之和最小。所以,给水管道的优化设计,也为供水企业及设计人员提出了更高要求,同时也提供了探索方向。

管段的直径按下式计算:
  式中 d——管段直径(m)
       q——管段流量(m3/s)
       v——流速(m/s)

通过以上分析可知,室外给水管道设计可靠性和经济性一个重要因素就是管道设计流速,经济流速的控制很大程度上影响着整个给水系统通过分析供水公司收集的管道运行数据,得到四川西南地区供水管道平均经济流速为:

 

管径(mm)

经济流速(m/s)

dn100-dn300

0.5-0.9

dn300-dn500

0.9-1.2

>dn500

1.2-1.6

 

三、室外排水管道设计

1、排水体制分析

排水体制的选择是一项既复杂又重要的工作,应根据城市的规划、环境保护的要求、污水利用情况、原有排水设施、水量、水质、地形、气候和水体情况等条件,从全局出发,在满足环境保护的前提下,通过技术经济比较,综合考虑确定。合理选择排水体制,关系到整个排水系统是否实用,能否满足环境保护的要求,同时也影响排水工程的总投资、初期投资和经营费用。对于目前常用的分流制和截流式合流制的分析比较,可从下列几方面比较。

1)环境保护方面

截流式合流制排水系统同时汇集了部分雨水输送到污水厂处理,特别是较脏的初期雨水,带有较多的悬浮物,其污染程度有时接近于生活污水,这对保护水体是有利的。但另一方面,暴雨时通过溢流井将部分生活污水、工业废水泄入水体,周期性的给水体带来一定程度的污染,有时甚至达到不能忍受的程度。

分流制可以把城市污水全部送至污水处理厂进行处理,对水体环境的污染能控制到最低,但不足的是降雨初期的收到严重污染地表径流不能被收集处理,对水体环境还是具有一定的污染。

一般情况下,研究表明截流式合流制排水系统对保护环境卫生、防止水体污染而言不如分流制排水系统。

2)基建投资方面

完全的合流制在降水丰沛的南方地区,将大大增加主干管管径和污水处理厂的规模。截流式合流制的优点是造价比分流制要低,据国内外有的经验认为截流式合流制排水管道的造价比完全分流制一般要低20%-40%,可是合流制的泵站和污水厂却比分流制的造价要高。

3)维护管理方面

合流制排水管渠可利用雨天剧增的流量来冲刷管渠中的沉积物,维护管理较简单,可降低管渠的维护管理费用。但对于泵站与污水处理厂,由于设备容量大,晴天和雨水进入污水厂的水量、水质变化大,从而使泵站与污水厂的运行管理复杂,增加运行费用。分流制流入污水厂的水量、水质变化比合流制小,利于污水处理、运行和管理费用。

4)施工方面

合流制管线单一,减少与其他地下管线、构筑物的交叉,管渠施工较简单。

为避免重复建设排水管网应从长远出发,一般情况下在新建地区均采用雨污分流排水体制。

2、管线平面布置

污、雨水管道设计首先满足排水的畅通性,力求管线短,埋深浅,重力流排放。设计前应先复核住宅小区与周边排水关系,收集现有的排水资料,初步选定住宅小区最终排水去处。

污水管道的布置受制于污水检查井,而污水检查井的定位又取决于室内污水出户管,故在住宅小区室外污水管道设计时,应与建筑给排水充分衔接,同时还应与市政道路污水系统衔接。支管沿建筑周边布置,干管一般沿室外道路布置。

雨水管道的布置充分利用小区规划地形,采用重力流形式排放。小区内部若有挡墙,还应考虑挡墙下部有组织排水,雨水管的布置还应为建筑周边散水沟预留接入口。住宅小区内部若设置有景观水体,可利用植物对雨水进行简单过滤处理后排入景观水体内,作为其补充水源。

3、管径的确定

根据本地小区污水管道设计运行经验,室外污水管道不宜小于dn300,以方便清掏维护,雨水管道经过当地暴雨强度公式、地块汇水面积及综合径流系数计算确定,管径不宜小于dn400。

4、附属构筑物

a. 检查井

化粪池上游检查井基本沿建筑周边布置且通常位于绿化带内,检查井无需承受车行荷载,建议化粪池上游检查井采用塑料检查井,而化粪池下游检查井择采用抗压强度更好的钢筋混凝土检查井。雨水管道一般沿室外道路布置,建议采用钢筋混凝土检查井。

b. 化粪池及污水超越管

化粪池作为城市污水一个重要预处理设施,可有效的减缓城市污水管网堵塞,但其需要定期维护清掏才能有效的发挥作用,而实际运行过程中往往被忽视,从而导致化粪池淤堵甚至溢流,为防止一个化粪池损坏导致大面积污水管道瘫痪,建议每栋建筑设置一个化粪池,一个化粪池服务面积不宜过大。在化粪池淤堵其况下,为使其上游管道能够继续使用,可在化粪池上游第一个检查井设置污水超越管,将污水超越排放至下游管道,超越标高可等于被超越管管径。

5、排水系统设计问题

随着汽车的普及,停车位也越来越紧张,路面停车位已经不能满足人们的需求,地下车库的发展已经成为主流趋势,但地下车库往往会侵占到地上建筑面积以外的空间,甚至连室外道路、绿化等都位于地下车库顶部,为追求经济性,车库顶部覆土一般不超过1.5米,导致雨污水管道埋设竖向空间严重不足,这为排水系统设计带来难题

污水会产生臭气,应首先考虑利用管道排放,为解决竖向空间不足带来的问题,可沿道路两侧设置植草沟,将小区场地和路面雨水引入植草沟下渗和转输排放,亦达到雨水调蓄和初期雨水截流的目的,为保障雨水排放安全,可沿道路边缘布置暗渠,当植草沟内水位高于暗渠进口标高,即溢流排水排入道路暗渠,作法如下图。

 

四、管材的选择

对于供水管道管材的选择,主要考虑:密封性能好,供水管网是承压管网,管道应具有良好的密闭性;排水管道必须具有足够的强度,以承受外部的荷载和内部的水压,外部荷载包括土壤的重量——静荷载,以及由车辆运行所造成的动荷载。同时排水管道还应具有抵抗水中杂质的冲刷和磨损及抗腐蚀等性能。且因管材选用不当造成事故或出现资金浪费的实例也较多,因此合理经济的确定管材的选用对节省投资、方便施工、安全运行意义很大。

住宅小区供水干管一般不超过dn300,推荐使用塑料管材,供水水力条件好,水头损失较小,能有效节约能耗;化粪池上游污水管道污水杂质较多,推荐使用内壁光滑粗糙系数较小的塑料管;化粪池下游管道和雨水管沿道路敷设情况较多,故推荐使用抗外部荷载更好的钢筋混凝土管。

五、结论与建议

总的来说,室外给排水管道工程设计是一个实践经验与理论相结合的过程,许多书本以外的东西需要实践去探索发现。在满足规范要求的同时,要根据实际情况因地制宜,尽量兼顾设计的合理性、安全性、稳定性和经济性,满足长期发展需要。对新技术的运用也应引起足够的重视。

参考文献:

[1]室外给水设计规范(GB50013-2006).

[2]室外排水设计规范(GB50014-2006)2016版.

[3]南珊. 给排水管道的室外工程设计分析[J]. 科技风, 2009(1X):5-6.