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市政给排水的设计与思考

时间:2024-07-28

(湖北省城市规划设计研究院, 湖北 武汉 430071)

1 市政给排水系统中的问题

1.1 水资源没有得到充分利用

城市化进程的推进,提高了道路的硬化比例,削弱了地表径流的下渗能力,导致地下水得不到及时补给,影响了水循环。我国对于雨洪资源的利用认识较晚,与一些发达国家的雨洪利用率相比,现有的程度还跟不上城市建设的进程。这种情况的产生主要有两种情况,一是传统的城市排水系统不完善,存在雨水、污水公用一个排水管道的现象,造成了雨水污染。二是城市内排水受到本地气候的影响较大,导致排水不及时。

1.2 给排水设施老化

首先,城市建设太快,城市的排水系统建设跟不上城市化的进程。其次,建筑面积不断扩大,用地的逐年增加,相对的缩小了排水构筑物的规模。另外,没有对低下空间进行精密的规划,导致地下管道安排不合理,地上设施太多,占用空间大。最后,没有对已建立的排水管道进行定时的维护和更新,造成排水管道老化严重,城市地下管网改造速度缓慢。

1.3 对于强降雨的应对能力较差

近年来,受整体气候环境的影响,地域性极端天气频发,尤其是短时间内的强降雨,这种强降雨天气会带来大量的地表径流,现有的城市排水系统建立不完善,并不能够应对这种变化,排流不畅会导致城市内涝的发生,造成水污染,给人们的正常生活带来极大的不便。

2 城市道路排水与净化

传统城市路面材料透水性差,道路标高低于其他界面,在降雨时,道路汇集雨水,将其排入雨水管网,再排入城市及其附近的水体中。在雨水排放与收集的过程汇总会对原有的雨水管网造成压力,使雨水管荷载超重,造成城市局部内涝。同时雨水携带着大量来自城市道路、建筑表面等污染物,成为城市最大的面源污染之一。因此在进行道路的雨水管理时,可以通过景观绿化,形成城市绿道的方式,将斑块化的绿地联系成一个整体,形成统一的绿色链条收集与净化雨水;不仅能够消减雨水的污染,使净化后的雨水能够补充地下水的同时,还可以减轻道路管网的压力。

2.1 合理引导水流方向

城市道路已有绿化带通过道牙以打孔的形式,使雨水能够进入绿化带之中,在有些地方可将道路做成收集水池,配合采用湿生植物。当雨水达到饱和状态时,设置溢流管,将管道与城市道路相结合。这种方式处理与传统的雨水排放所不同,能够补充地下水同时延长雨水汇入城市管道时间,控制短时间内的径流系数,减轻城市管网的压力。

2.2 利用植物进行生态净化

改造原有绿地植物构成与土壤构成,改为雨水种植池的形式,采用适应性良好的湿生植物与旱生植物相结合,土壤最上面一层是卵石与沙石,短时间内存储雨水,然后再渗入土壤之中,缓慢净化来补充地下水。这样在做到雨污分流的同时,减轻了雨水管道的荷载,利用自然元素来处理雨水,真正做到海绵城市,让自然去做功。

3 给排水管道结构设计

在对给水排水管道的结构进行具体设计实践时,我们需要涉及到一系列相关内容,对这些内容设计的科学与否,直接影响着整个管道设计的效果。下面将对所有具体项目进行进一步探讨与分析。

3.1 基本结构形式的选择

在进行市政给排水管道结构设计时,首先应该做好管道结构形式的选择工作。主要考虑的因素有:管道的具体功能,如用于给水还是用于排水、管道所处的实际工作环境、管道的口径大小与规定流量大小、管道的埋置深度以及周围的地质与水文、相关经济控制因素等等。管道结构形式主要分为预应力钢筋混凝土管、玻璃钢管、钢管、铸铁管、现浇钢筋混凝土箱涵、混凝土管、砌体盖板涵、钢筋混凝土管等等。在实践过程中,需要综合考量,通常的工程实践中,不同的管道工作环境会对应不同的管道类型,例如在非承压的管道中,常常会选择使用钢筋混凝土管道、现浇混凝土箱涵、盖板涵等;而在承压的管道中,常常会应用到的管道类型为PVC、PE、玻璃钢管以及其他金属管道。另外,在应对一些较复杂的地质情况时,如管道布置于河渠、公路和铁路等特殊地段时,需要根据具体的情况来对管道进行选择,以确保结构设计的科学性和合理性,从而实现最佳的设计效果。

3.2 结构设计实践

在进行管道内部结构的设计实践过程中,工程技术人员需要结合既定的管道基本特征、预埋地层厚度、载荷指数、地表下层的水位情况以及管道的强度、刚度情况来展开管道结构设计,需要反复进行相关指标的计算与复核,进而得出管道的壁板厚度、质量等级等相关具体参数。作用在地下管道的荷载有恒载和活载。恒载包括结构自身重力、上层覆盖土的重力、结构物本身长度内水流的重力;活载有汽车荷载和某些情况下地下水的压力等。另外,在实际的工程中,会存在某些管道必须进行加固处理才能达到既定的强度与刚度要求,针对此类管道,必须要在科学计算之后,确定具体的指标,进而采取相关加固措施。常用的加固措施主要包括采用钢筋混凝土包管等,这里需要注意到的是,在进行具体的加固操作时,必须要依据具体的工程实际情况选择对应的加固方式与方法,切不可固守于某一种加固措施。

3.3 敷设方式的选取分析

在进行管道敷设方式的选取时,同上述其他操作手段的选择一样,需要结合具体的情况与工程来进行选择,影响敷设方式选取的因素有很多,例如管道预埋的深度、地表以及地表之下可能存在的影响实际管道铺设的阻碍等。敷设方式也有较多的种类,如架空式、沟埋式、顶管等等。在具体的应用中,沟埋式较为普遍,其次为架空式,在特殊地段无法开挖施工时,通常采用顶管施工。不同的敷设方式对结构设计有较大影响,设计人员应根据具体情况分别设计计算。

3.4 抗浮稳定性设计

影响管道抗浮稳定性的主要因素就是实际工程区域水位高低,当敷设地段地下水位较高时,管道抗浮稳定性将会受到严重影响。在进行市政给排水管道工程结构设计的过程中,需要对抗浮稳定进行相关计算,避免可能出现的浮管现象。

3.5 抗震设计

管道的抗震设计可以从较多的层面上得到体现。例如,在选择管道的走向时,尽量避开抗震不利的场地、地基不稳区域以及可液化地基,由于管线服务区域的限制无法避开抗震不利场地时,应采取有效措施对地基进行处理,例如换填、砂石挤密桩、抛石挤淤等方法。另外,在对管道的材料进行选择时,需要选取抗震性能较优越的材料,并辅以减小变形影响的构造措施。除此之外,在对地基与支墩等项目进行设计时,需要将抗震性能考虑在内,最大化地降低因震动而造成对管道功能的负面影响。

4 总结

总之,在市政工程给排水设计过程中,设计人员应采取科学合理的手段,加深工作人员对该项目设计工作的认识,同时有效提升项目的设计水平,不断优化给排水设计,以避免市政道路出现积水问题,进而为人们的出行安全提供保障。

[1]程碧波.对市政道路给排水设计的相关分析[J].山西建筑,2015(15).

[2]郁瑞丽.市政道路给排水优化设计分析[J].建材与装饰,2016(06)

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