城区污水管网的优化与设计

城区污水管网的优化与设计

作者：唐春花

来源：《建筑建材装饰》2014年第05期

摘要：污水管网是城市污水处理的主要通道和途径，在设计和施工污水管网时除了要满足相关规范的同时，还要因地制宜，做到科学经济。本文分析了当前城区污水管网系统存在的主要问题，然后从优化设计，提高管理等方面提出了相应对策。 关键词：污水管网；优化设计 前言

污水管网是及时、通畅地收集、输送污水到污水处理设施的一种管网系统，是人民健康，正常生活，工农业生产顺利进行的保证，是社会经济快速发展的基础工程。随着人们对生活环境以及生活质量的需求不断提高，这对城市管网系统也提出了更高的要求。目前，在污水管网设计及施工过程中存在不少问题，影响了城市排水设施的完善。污水管网设计不合理，建设不完善，管理不到位等都是制约城区环境改善和经济发展的瓶颈。城区污水管网的问题必须得到分析总结，并针对症结提出切实可靠的优化设计方案并提高管理质量。 1污水管网问题分析 1.1污水管网设计不合理

以往进行污水管网设计时参考不同用水指标，城市规模，人均综合用水量，对历史综合用水数据进行推算，按照《城市给水工程规划规范》执行，这种预测方法造成水量预测过高，进而造成污水处理厂的规划设计的预测值偏高，可靠性差。根据相关质量显示，我国已建成的污水处理厂有大部分处于停产或半停产的状态。此外，污水处理系统的设计缺乏科学性还表现在污水处理作用有限，排水系统功能单一。当前大多数城市尤其是中小型城镇主要仍采用“雨污合流”的排水体系，主要考虑雨水的排泄功能，设计水力坡度值偏小，旱季水量减少，携带运移能力差，使得污水中的沉积物、建筑垃圾大量淤塞管道，影响内涝排除，污染多发。虽然住房和城乡建设部在推行雨水和污水独立使用两套不同的排水管道排放，但是牵涉范围极大，改造难度使得这种方案难以大规模推广。 1.2现行截流井的问题突出

历史原因使很多老城改造为分流制难以实施，现行通常用截流井与传统的合流排污管网组成排污管网系统。城市污水截流井一般建在合流管道入河口前，是在综合考虑城市污水截流干管位置、合流管渠位置、周围地形、排放水体的水位高程等因素后，在合流制排污管网中增加的一个控流部件。截流井能将城市旱流污水和初期雨水截流入污水截流管，降低城市水体污染程度。目前最常采用的溢流式的截流井，但在实际排污时也存在一些问题，主要表现为雨季雨

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水增多，稀释污水，造成污水处理厂收集到的污水浓度偏低，运行困难。汛期洪水通过沿江设置的溢流口倒灌进城镇污水管道系统，进入城区，大部分污水溢流至自然水体，造成水体污染。

1.3排污管理力度不够

排污管理力度不够主要表现为该分流的未按要求分流，或该截流的未按要求截流，市政雨、污水管之间的错接或连接，排水用户的出户污水管与市政雨水管错接，小区内部的雨污水管之间错接等。使分流制系统失效，污水量增加，污水浓度降低。加上管网不能及时疏通，达不到原来设计的输水能力。 1.4管道材料问题

污水管网的选择要综合考虑材料的抗压抗腐蚀能力，材料差的管道会影响到排水系统功能的发挥。以往市政排水和建筑室外排水的管材主要采用混凝土管、钢筋混凝土管，接口采用水泥连接，但是超过一定年限后，多数管道已存在渗漏问题，造成地下水污染。设计人员在规划污水管网方案时要综合性分析管材的材料物理的力学性质和化学防腐能力。目前新型复合材料管道主要问题是管环刚度的选择不合理，导致排水管道系统交付运行后容易造成管道挤压、塌陷甚至断裂等问题。此外，不合理的接口形式容易出现管道接口松脱，导致工程排污泄露等问题。

2 对策研究 2.1管径优化设计

管网管径常用的优化方法有线性规划方法、分段线性规划法、广义简约梯度法、二次规划法和分支定界法。但是用这些方法进行优化设计的过程比较复杂，计算值发散，且需要构造恰当的优化模型。除了将管径优化转化为分段管长优化问题得到的优化结果不需再处理外，其它经典优化方法得到的优化管径还需要使用分支定界法圆整到标准管径，而且这仅适用于小型管网。实际中所采用的圆整方法多是根据就近圆整规则进行的，这样得到的最终管径值不再是理论上的最优值。启发式优化方法是以经验构造的算法为依托，根据污水管道经济流速的范围，地形和污水管道定线确定各管段水流动向，从最起端节点开始进行节点流量向排水管段的流量累加，采用就近圆整规则进行管径圆整，在合适的计算时间和计算空间下能寻找最好的解。 2.2管道材料优化设计

适用于排除雨水和污水的混凝土管有混凝土管，轻型钢筋混凝土管和重型钢筋混凝土管三种。混凝土管材抗压性强、使用年限久、技术成熟，但是重量重，运输费用较高、承插口加工精度较低，管道易渗漏，管内壁容易滋生水生物，清理困难，影响管道过水能力。随着新材料技术的发展，越来越多的城市排水系统应用了HDPE管等新型材料。常用的高密度聚乙烯（HDPE）塑料管的外壁是环状波纹结构，内壁为平滑的新型塑料管材。

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这种新型管材重量轻、连接可靠、抗磨损、耐腐蚀、韧性高，但是承载能力差，不宜在高强度的荷载路面下铺设。管材的选择应该注意根据工程的实际情况，综合考虑各种管材的力学性质和维护方便程度，全面对比选择。 2.3管道衔接方式优化设计

管道接口是管道系统给排水的薄弱环节，管道的衔接质量检查是污水管网优化的一个重要内容。检查井内管段衔接要在满足管段在检查井内衔接的约束条件的前提下，根据相衔接两管段的管径与管段中的污水深度情况减小下游管段埋深。当下游管段的管径比上游管段的管径大时使用管顶平接；下游管段的污水深度大于或等于上游管段中的污水深度时应使用水面平接；遇到陡坡情况下产生的下游管段管径反而比上游管段的管径小时使用管底平接。 2.4加大投入

显然，传统的排水设计不能满足现代城镇发展的需要，大规模的管网改造和新建需要耗费大量人力物力。长期以来污水管网建设资金短缺，严重制约着污水管网建设的进程。政府必须加大人力物力的投入，给予足够的资金和技术支持。完善配套支线、加强排水系统的规划和设计，保证所需的基础设施的建设。设计合理经济的污水管网，制定污水管网建设总体计划和年度计划。列出时间表，落实管网建设内容，为当地工农业发展创造基础条件。 2.5提高城区污水管网的管理水平

为了确保城镇污水管网设施的完好和正常运行，各职能部门要充分发挥城镇污管网设施的功能，做好城市雨、污分流主管网的配套建设、维护城市给水、污水管网的正常运行工作。设置监督部门对排水设施建设改造工程的整个实施过程要严格监督，杜绝排水设施建设违规违章行为，保证工程的正常运行。在管网排水设施建设竣工后，规划、市政管理、质监等部门要根据相关标准对工程建设情况进行验收，不合格的工程要严肃处理相关责任人并责成施工负责人限期整改。提高管网管理效率，加快排水管网地理信息系统工程系统的完善和开发，用高科技手段实现对管网的动态管理。 3结语

城区污水管网的设计既要充分考虑到当前的实际需求情况，又要预测今后城区发展远景，高瞻远瞩，立足于长远，保证人们的生活质量，促进国民经济又好又快发展。 参考文献：

[1]李莉.城市排水管道系统规划设计的研究[D].重庆：重庆大学，2004

[2]张勇，胡良红，吴新中.浅谈老城区排水工程改造的经验与体会[J].安徽建筑，2012（06）

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[3]朱海波.浅析市政排水管道管材选择和应用[J].科技资讯，2009（12）：37