導(dǎo)語(yǔ)：市政雨水排水系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)探討一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：本文以市政雨水排水系統(tǒng)為研究視角，從路基、路面、綠化帶三個(gè)方面，梳理了系統(tǒng)的改進(jìn)需求；在路基、行車道、路面、綠化多個(gè)視角，給出了系統(tǒng)改進(jìn)方案；探索了系統(tǒng)其他改進(jìn)策略：提高管線平面設(shè)計(jì)的合理性、排水管網(wǎng)雨污分流新建與改造、積極使用復(fù)合管材、有效融合智能技術(shù)，確保排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：排水系統(tǒng)；路面排水；綠化帶排水

0引言

近年來(lái)城市內(nèi)澇頻頻發(fā)生，城市內(nèi)澇對(duì)交通安全、城市衛(wèi)生、城市生態(tài)系統(tǒng)造成極大的影響和破壞，同時(shí)會(huì)造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。而城市內(nèi)澇形成的最主要原因之一即城市排水系統(tǒng)的不合理。市政排水系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)質(zhì)量，直接影響了人們生活質(zhì)量。因此，在排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員需要使用科學(xué)方法優(yōu)化設(shè)計(jì)，降低不合理設(shè)計(jì)帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)幾率。

1市政雨水排水系統(tǒng)的改進(jìn)需求

1.1路基排水需求

市政道路的運(yùn)行質(zhì)量，以路面性能為集中體現(xiàn)。車輛行駛的平穩(wěn)性與順暢性，取決于路面整體施工效果[1]。路基作為路面的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，需要控制含水比例，以干燥堅(jiān)固的狀態(tài)給予路面支撐，使路面能夠承載車輛重量，減少路面形變問(wèn)題，保持市政道路結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。路基保護(hù)工作，是維護(hù)市政道路性能的關(guān)鍵措施。地下水的沖擊，成為降低路基強(qiáng)度的主要因素，引起路基結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，形成路基病害等問(wèn)題。因此，在公路修建期間，加強(qiáng)路基排水設(shè)計(jì)，維護(hù)市政道路性能，較為關(guān)鍵。

1.2路面排水需求

路面形成的積水，如果積存時(shí)間較長(zhǎng)，未給予有效排水處理，將會(huì)滲入路面縫隙、松散土層結(jié)構(gòu)中，對(duì)道路結(jié)構(gòu)形成影響，同時(shí)會(huì)對(duì)交通安全產(chǎn)生極大的影響。因此，相關(guān)單位有必要采取積極措施，有效排除路面積水。在路面排水時(shí)，可采取中心向兩側(cè)的排水方式，減少積水滯留，維護(hù)路面材料的整體性能。在層間連接位置，如果長(zhǎng)時(shí)間處于水浸泡狀態(tài)，在車輛持續(xù)通行的荷載作用下，積存的自由水，會(huì)轉(zhuǎn)化成動(dòng)水壓力，沖擊路基結(jié)構(gòu)，引起瀝青剝落，形成路面裂縫、結(jié)構(gòu)松散等問(wèn)題。

1.3綠化帶排水需求

國(guó)內(nèi)目前在規(guī)劃排水系統(tǒng)時(shí)，側(cè)重于人行、車行等道路排水設(shè)計(jì)，對(duì)于綠化帶的排水工程并未給予較高重視。綠化帶的設(shè)計(jì)，一般位于人行與車行兩條道路之間，直接影響著排水系統(tǒng)的整體運(yùn)行質(zhì)量。在環(huán)保戰(zhàn)略中，城區(qū)綠化帶的建設(shè)規(guī)格有所增加，圍繞綠化帶進(jìn)行相應(yīng)的排水系統(tǒng)規(guī)劃，逐漸凸顯出重要性。綠化帶的設(shè)計(jì)，不僅能夠改善城市環(huán)境，還是天然的蓄水調(diào)節(jié)系統(tǒng)。對(duì)于綠化帶進(jìn)行排水規(guī)劃時(shí)，需要關(guān)注排水規(guī)劃的差異性。

2市政雨水排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案

2.1路基排水設(shè)計(jì)

路基作為道路的支撐結(jié)構(gòu)，需要加強(qiáng)排水處理。路基排水項(xiàng)目的設(shè)計(jì)思路為：設(shè)計(jì)人員需要掌握各類路基排水設(shè)施的功能，在合適位置使用恰當(dāng)?shù)呐潘O(shè)施；結(jié)合區(qū)域水文、地質(zhì)多種因素，合理規(guī)劃排水路線，加強(qiáng)區(qū)域環(huán)境勘測(cè)，回收相關(guān)資料；在實(shí)踐安裝排水設(shè)施時(shí)，給予清晰標(biāo)注，確保安裝順利；對(duì)于關(guān)鍵的交通樞紐區(qū)域，合理設(shè)計(jì)排水系統(tǒng)，密切關(guān)注周邊建筑工程狀況，減少系統(tǒng)施工形成的負(fù)面影響[2]。盲溝排水設(shè)計(jì)方法：盲溝排水設(shè)計(jì)，主要排送地下水，合理控制地下水位。盲溝排水設(shè)計(jì)方法，可用于市政綠化區(qū)，確保綠植生長(zhǎng)有序，減少雨水堆積，完善市政輸水網(wǎng)管體系。①排水材料。盲溝設(shè)計(jì)時(shí)，使用熱可塑材料，在改性、熱熔等作用下，獲得塑料絲條，經(jīng)過(guò)成形溶解，形成立體塑料網(wǎng)狀芯體。②塑料盲溝的設(shè)計(jì)要點(diǎn)：立體網(wǎng)狀的空隙占比介于80%與95%之間；具有較強(qiáng)的抗壓性，在外界作用250kPa條件時(shí)，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)壓縮比例不超過(guò)10%；具有較高的耐用性，材料柔韌性較強(qiáng)。③設(shè)計(jì)方法。在長(zhǎng)與寬均為30厘米的盲溝中，鋪設(shè)直徑為50毫米的塑料盲溝。鋪設(shè)完成時(shí)，在盲溝表層添加反濾布，在盲溝側(cè)面、底面設(shè)計(jì)隔水裝置。阻水裝置的設(shè)計(jì)方法為：以帶膜土工布為主要隔水應(yīng)用，盲溝底部添加厚度為2厘米的砂漿，確保阻水效果。盲溝長(zhǎng)度間隔[20，50]米位置，添加一個(gè)直徑為80毫米的波紋管，有效排出雨水。④盲溝設(shè)計(jì)的質(zhì)控標(biāo)準(zhǔn)，如表1所示。在路基設(shè)計(jì)時(shí)有效使用盲溝，確保雨水網(wǎng)管設(shè)計(jì)的有效性，減少雨水堆積，提升雨水排出速度。某項(xiàng)目在盲溝設(shè)計(jì)調(diào)整后，排水速度可節(jié)省1h，項(xiàng)目盲溝設(shè)計(jì)如圖1所示。

2.2路面排水設(shè)計(jì)

2.2.1行車道排水設(shè)計(jì)

現(xiàn)階段城區(qū)道路數(shù)量逐漸增加，在路面積水干擾下，降低了市政道路整體性能。因此，市政單位在修建排水系統(tǒng)時(shí)，需要關(guān)注路面積水形成的沖擊問(wèn)題，加強(qiáng)受損項(xiàng)目修復(fù)，恢復(fù)路面通行性能?，F(xiàn)階段，用于行車道排水規(guī)劃的設(shè)計(jì)方法有兩種：其一，單坡排水方式，適用于車流量不大、降水量不高的道路，以非機(jī)動(dòng)道路為主要規(guī)劃方向；其二，雙坡排水方式，主要用于市政道路，此類道路較寬，對(duì)于排水能力具有較大要求，確保路面排水順暢。在排水系統(tǒng)規(guī)劃時(shí)，加強(qiáng)單坡與雙坡的結(jié)合使用，縮短施工時(shí)間，控制工程施工量，提升排水有效性。與此同時(shí)，在車行道兩側(cè)設(shè)計(jì)雨水口，能夠提升排水速度。采取固定距離間隔設(shè)計(jì)排水口的設(shè)計(jì)方法，將雨水引進(jìn)周邊湖泊，增強(qiáng)路面排水效果。

2.2.2人行道排水設(shè)計(jì)

對(duì)于人行道的排水，同樣是路面排水的側(cè)重項(xiàng)目。人行道設(shè)計(jì)的主要功能是便于人們行走。如果人行道中含有較大量積水，對(duì)于人們出行帶來(lái)了一定安全隱患，加之在積水浸泡作用下，可能會(huì)對(duì)人行道使用性能形成影響，致使人行道表層平整性不足，降低路面美觀性。因此，在人行道進(jìn)行排水規(guī)劃時(shí)，可合理利用車行道旁側(cè)的排水口、雨水口設(shè)計(jì)，提升積水排出效果。一般情況下，在人行道規(guī)劃時(shí)，在車行道旁側(cè)設(shè)計(jì)矮墻，對(duì)積水形成阻擋，使積水流向排水裝置，達(dá)成排水目標(biāo)。

2.2.3路面結(jié)構(gòu)排水設(shè)計(jì)

為保障路面排水效果，在修建道路時(shí)，在基層與面層的間隔位置，使用乳化瀝青，進(jìn)行密封處理[3]。當(dāng)積水滲入路面時(shí)，密封層的瀝青，能夠?qū)Ψe水形成阻擋作用，確保路基與水隔絕。部分區(qū)域的降水量較大，在市政道路規(guī)劃時(shí)，設(shè)計(jì)人員可采取多層設(shè)計(jì)方法。

2.3綠化帶排水設(shè)計(jì)結(jié)合

海綿城市的規(guī)劃設(shè)計(jì)思路，合理利用綠化帶的天然蓄水調(diào)節(jié)能力，對(duì)市政雨水排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)起到輔助作用。在綠化分隔區(qū)使用透水性不強(qiáng)的黏土，形成防水屏障，減少積水滲入路基。

2.4市政排水系統(tǒng)的其他改進(jìn)策略

2.4.1提高管線平面設(shè)計(jì)的合理性

在系統(tǒng)平面布置時(shí)，確保定線準(zhǔn)確性，能夠提升工程造價(jià)的控制效果。結(jié)合地勢(shì)、地形特征，控制管線的直線布設(shè)，盡量避免拐彎設(shè)計(jì)。在重力作用下，使污水直排至污水處理廠。

2.4.2排水系統(tǒng)雨污分流的新建與改造

雨污分流是完善城市基礎(chǔ)建設(shè)、解決城市防洪內(nèi)澇、消除黑臭水體的治本之策。隨著城市化進(jìn)程的發(fā)展以及人民生活水平的提高，部分城市現(xiàn)有的雨污水管網(wǎng)設(shè)施已經(jīng)無(wú)法滿足需求，原排水系統(tǒng)老化、管道堵塞、汛期排水不暢、雨水倒灌等現(xiàn)象層出不窮。為避免污水對(duì)河道、下水道造成污染，便于雨水的收集利用和集中管理排放，雨污分流的規(guī)劃設(shè)計(jì)應(yīng)得到重視。①在設(shè)計(jì)時(shí)雨水管線直徑不大于1500毫米時(shí)，使用中空壁纏繞形式，管道剛度增加至10kN/m。如果管徑大小超過(guò)1500毫米，使用二級(jí)承插式管，材料以鋼筋混凝土為主。在施工期間，管道采購(gòu)時(shí)，應(yīng)標(biāo)注管頂覆土厚度。在排水管道施工期間，采取粘接方式，連接UPVC排水管線。②雨水分流管線的改造方式：讓部分雨水流至新設(shè)的雨水管線，采取就近連接管線方式，使原有合流管線進(jìn)行雨污分離，在分離位置添加污水處理管，管長(zhǎng)高于天面至少0.6米。③雨水口處理方法。市政雨水口在實(shí)際施工時(shí)，可使用平箅式設(shè)計(jì)方法。在雨污分離時(shí)，對(duì)原有管線進(jìn)行改動(dòng)，需要重新設(shè)計(jì)雨水口側(cè)面樣式，使用球墨鑄鐵箅圈進(jìn)行施工，使雨水口深度不超過(guò)1米。雨水口管線直徑大小均設(shè)計(jì)為DN200，坡度設(shè)計(jì)為0.01，使用膠圈確保連接質(zhì)量。管道基層添加厚度為150毫米的砂墊。④管道交叉處理。由于污水管線添加時(shí)，極易發(fā)生管線交叉問(wèn)題。在處理管線交叉問(wèn)題時(shí)，在下管槽位置，添加30%的砂礫石，采取分層夯實(shí)方式，壓實(shí)強(qiáng)度不小于95%?；蛘咴谇捌谔砑游鬯芫€時(shí)，使用BIM技術(shù)進(jìn)行碰撞驗(yàn)證與管線走向優(yōu)化，回避交叉問(wèn)題。

2.4.3復(fù)合管材使用管材性能

對(duì)于系統(tǒng)排水質(zhì)量具有一定影響?，F(xiàn)階段，排水管道類型主要包括鋼管、復(fù)合管等。各類管材屬性具有差異性，應(yīng)對(duì)各類排水工程，需要合理選用管材。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員需要參照管道的承載性能、排水區(qū)的土壤屬性等因素，綜合選定管材，確保排水效果。多數(shù)情況下，可使用復(fù)合管，借助其材料的復(fù)合型優(yōu)勢(shì)，積極應(yīng)對(duì)各類環(huán)境帶來(lái)的影響，確保管材性能穩(wěn)定，高效排水。例如，雙平壁鋼塑管材，是一種新型復(fù)合排水管材，以聚乙烯為主要管道材料，加工時(shí)以“T”型為主，可采取纏繞、熔接等處理，形成管道。在鋼帶表面增設(shè)PE，制作成新型鋼塑復(fù)合管材。管材使用優(yōu)勢(shì)：①材料清潔性強(qiáng)。鋼塑復(fù)合管材具有較強(qiáng)的衛(wèi)生性能，減少雨水二次污染問(wèn)題。②較強(qiáng)的輸水能力。鋼塑復(fù)合管材具有較高速的輸水能力，相比一般水泥管輸水速度高出30%。③管材壽命長(zhǎng)。使用周期為[50，100]年，遠(yuǎn)高于水泥管的應(yīng)用時(shí)限。④環(huán)保性較強(qiáng)。鋼塑復(fù)合管材在生產(chǎn)、排水、回收各環(huán)節(jié)中，不會(huì)產(chǎn)生污染成分，具有材料生態(tài)性。⑤施工便捷。鋼塑復(fù)合管材在排水管道施工時(shí)，可采取承插連接方式，確保管材的安裝質(zhì)量，減少施工用時(shí)。⑥管壁拉伸性能優(yōu)異。鋼塑復(fù)合管材的真實(shí)拉伸性能，等同于材料性能檢測(cè)結(jié)果的二倍。在環(huán)境較為惡劣的條件下，此種復(fù)合管材能夠有效應(yīng)對(duì)地層沉降問(wèn)題。因此，在施工時(shí)，可采取非開挖施工方式。在市政雨水網(wǎng)管中，有效使用鋼塑復(fù)合管材，能夠降低施工成本，確保輸水效果。

2.4.4智能技術(shù)融合

智能設(shè)備可有效采集各區(qū)域的降水、排水情況，便于市政排水人員及時(shí)給予排水調(diào)整策略，提升排水管理的智能性。比如，使用BIM技術(shù)，運(yùn)行碰撞檢查模塊，虛擬建模分析管道設(shè)計(jì)效果，給出燃?xì)?、電力各類管道存在的設(shè)計(jì)沖突，進(jìn)行管道合理設(shè)計(jì)，進(jìn)行設(shè)計(jì)方案的綜合對(duì)比，確保方案設(shè)計(jì)質(zhì)量。

3排水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)例分析

3.1工程概述

A工業(yè)園項(xiàng)目?jī)?nèi)含有2.2km長(zhǎng)的排水管路，設(shè)計(jì)排水區(qū)域每公頃每秒流量為1.2L。水力計(jì)算的限制規(guī)則如下。①充滿度（H/D）小于等于管徑設(shè)計(jì)最高值。當(dāng)管徑大小為200至300mm時(shí)，水力充滿度取值為0.55。當(dāng)管徑取值為350至450mm時(shí)，水力充滿度取值為0.65。②街道位置使用的排水管道最小值取300mm，排水坡度最小值為0.003。街區(qū)、生產(chǎn)區(qū)范圍的排水管徑最小值設(shè)計(jì)為200mm，排水坡度最小值為0.004。③管道材質(zhì)為非金屬時(shí)，排水流速最高值為5m/s，金屬材質(zhì)的排水管線流速最高值為10m/s。④設(shè)計(jì)流量升高時(shí)，流速同步提升。如果設(shè)計(jì)流量值具有固定性，流速會(huì)發(fā)生遞減。坡度比例較高的管道，對(duì)接于坡度較小的管道時(shí)，位于下游區(qū)的管段排水速度不小于1.2m/s。⑤生活排污管線、工業(yè)廢污管線未獲得保溫防護(hù)時(shí)，管底設(shè)計(jì)位置等同于冰凍線加0.15m。行車路段處鋪設(shè)的排水管線，管線頂部添加的覆土層需大于0.7m。⑥排水管線相鄰位置會(huì)使用管頂平接形式，保證下游管線各處高度小于上游管線的各點(diǎn)高度。

3.2待優(yōu)化的排水管線參數(shù)

A工業(yè)園各處需優(yōu)化的排水管線參數(shù)為：排水流量為125.91L/s，排水流速為1.46m/s，管徑取值為300-500mm，充滿度介于0.22至0.96之間，排水坡度取值為0.28至1.37。結(jié)合圖2的管徑與流速關(guān)系，對(duì)管線進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，選擇適宜管徑的最小值進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，獲取管徑取值的優(yōu)化結(jié)果為400mm。

3.3工程效益分析

為了解市場(chǎng)排水管網(wǎng)設(shè)計(jì)優(yōu)化效果，案例工程于施工完成后，對(duì)具體施工效果進(jìn)行了觀察，并評(píng)估了施工效益。①直接投資：設(shè)計(jì)優(yōu)化前，工程直接投資38.14萬(wàn)元，設(shè)計(jì)優(yōu)化后，直接投資減少到了26.30萬(wàn)元，共減少了2.16萬(wàn)元。表明，設(shè)計(jì)優(yōu)化可有效降低工程的直接投資，經(jīng)濟(jì)效益良好。②管材費(fèi)用：圖3管材的費(fèi)用為市政排水管網(wǎng)施工的主要成本來(lái)源，通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)優(yōu)化前后此項(xiàng)費(fèi)用的對(duì)比發(fā)現(xiàn)，優(yōu)化前，工程管材費(fèi)用為20.17萬(wàn)元，設(shè)計(jì)優(yōu)化后，此費(fèi)用降低到了17.10萬(wàn)元，共降低了3.07萬(wàn)元?？梢?，設(shè)計(jì)優(yōu)化對(duì)管材費(fèi)用的降低同樣具有積極意義。

4結(jié)論

綜上所述，城市路面雨水排水不暢，會(huì)增加城市排水設(shè)施的運(yùn)行壓力。如果長(zhǎng)時(shí)間未給予有效處理，積水對(duì)于道路、路表土壤會(huì)形成一定負(fù)面影響，縮短道路的可用時(shí)間，造成城市安全、經(jīng)濟(jì)等多方面的損失。因此，在市政雨水排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要高度關(guān)注排水系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)，落實(shí)雨污分流的設(shè)計(jì)原則，結(jié)合海綿城市的規(guī)劃理念，合理運(yùn)用新材料、新技術(shù)，通過(guò)對(duì)市政排水系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，科學(xué)利用水資源，提升城市環(huán)境質(zhì)量。

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作者：邱曉瑩 單位：中國(guó)城市建設(shè)研究院有限公司