浅谈室外给排水管道设计问题
【关键词】室外给排水管道设计
1、引言
随着经济的发展和人民生活水平的不断提高，生活小区的开发不断增加，住宅的标准也在不断提高，小区室外排水工程设计显得更为需要。建筑给排水设计看似简单，其实它与人们的日常生活息息相关，住宅给排水的好坏直接影响到人们的生活质量，它在优化及完善住宅标准和设备功能中有举足轻重的作用。其设计质量的好坏与居住环境卫生有着直接的关联，因此必须合理正确地加以设计。居住小区的给排水工艺由于小区位置、作用不同而与建筑内给排水工艺、城市给排水工艺均不同，有其独特之处，起衔接建筑物的给排水与市政给排水的作用。室外给排水管道工程设计在各地都是必不可少的。从大范围来讲，室外给排水管道工程设计首先要依据室外给排水设计规范、小区给排水规范、施工规范、消防规范、给水排水设计手册等相关规范和手册；然后要结合地区地理、气候特点及各地水司的运行规程等实际情况，从技术可行性、经济合理性出发综合考虑、设计。下面谈谈室外给排水管道工程设计中需要着重考虑的几点问题。
室外给排水管道工程设计首先要依据室外给排水设计规范、小区给排水设计规范、施工及验收规范、消防规范、给水排水设计手册等相关规范和手册；然后还要结合当地地理、气候特点及各地水司的运行规程等实际情况，从技术可行性、经济合理性及安全可靠性出发综合考虑、设计。给排水管道工程的优化设计，就是在保证设计水量、水压、水质和安全供水的条件下，进行不同方案的技术经济比较。
2、管线平面位置的确定
配水管网应根据用水要求合理分布于全供水区。在满足各用户对水量、水压的要求及考虑施工维修方便的前提下，应尽量缩短配水管线的总长度，以便节省投资。供水管网应设计成环状，当允许间断供水时，可设计为树枝状，但应考虑将来连成环状管网的可能。相关规范中提出配水管线尽量沿现有或规划道路敷设。实际工作中，城市规划部门出于对所有地下管线的综合考虑，有可能安排在机动车道或慢车道下（国电公司至龙丰纸业DN800砼管，约3000米敷设在慢车道下）。由于好多城市规划部门重视地上，忽视地下，致使地下管线未按统一规划施工，谁先施工就占用有利位置，致使后来施工的管线相互交叉，给水管道与其他工程管线之间的最小距离很难保证。在中原路敷设的DN500球铁给水管，按规划距路沿石2.5米，但由于各种管线交叉，管线距路沿石2.0～4.4米不等，给施工及以后维修带来很大不便。另外随着城市道路等级的逐渐提高，以及地下管线的复杂程度的提高，规划的道路加宽，好多原来在人行道的管线埋在慢车道下，增加维修难度。要做好管道定线，需要规划部门要作出长远综合规划，对地下各种管线统一考虑，减少变化。
室外排水管道的布置应根据建筑总体规划、道路和建筑布局、地形、污水和雨水的排泄方向等情况综合考虑确定，力求管线短，埋深浅，能自流排放，且在设计污水管渠时，对每一独立系统或设置泵站的管道，宜在总出口处设置计量设施。排水管道的布置程序一般按干管、支管和户前管的顺序进行，干管一般布置在地形较低的地带沿路敷设；在排水较难的地势上主污水渠道排水坡度宜按照管径取合适的坡度，过小则会造成排水不畅，管道堵塞；过大则虽有利于排水，但受内外落差限制而无法增大主污水渠道深度的情况下，只能在上坡地面上进行大面积垫土，不经济。
3、管径的确定
市政给排水管道管径选择一般根据管网平差计算结果和用水情况来确定。在实际中，现状管网是依据若干年的规划和建设积累而成的，可能会遇到局部管网规模与城市发展速度相比相对滞后的问题。这就涉及到长远利益与当前利益的取舍问题：当流量一定时，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。可是管径大些，管段中的水头损失减小，水泵所需扬程降低，经常的电费可以节省。相反，如果流速用的大些，管径虽然减小，管网造价有所下降，但因水头损失增大，经常的电费势必增加。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，就是优化管网布置和主支管道的管径优化选择。随着各地城市发展速度的加快，最好能结合城市改造的步伐，逐步调整输、配水管网的不利点、不利管段。这就又对供水管网监测提出要求，在技术条件允许的情况下，要对全区管网进行动态监测，甚至可以进行数字建模、电子模拟，对本地的管网状况做到了然于胸，以便为合理调整、优化管段提供依据。这也是供水企业科技转化为生产力的一个方向。
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。管径确定涉及设计供水量及经济流速的确定。设计供水量根据下列各种用水确定：a．综合生活用水：包括居民生活用水和公共建筑用水。根据居民生活用水定额或综合生活用水定额及最高日时变化系数综合分析确定。b．工业企业生产用水和工作人员生活用水：生产用水量根据生产工艺要求确定；工作人员生活用水量(含淋浴用水量)根据车问性质确定。c．消防用水：消防用水量、水压及延续时间等根据现行有关规定确定。d．浇洒道路和绿地用水：根据路面、绿化、气候和土壤等条件确定。e．未预见水量及管网漏失水量：按最高El用水量的百分比计。
室外无压排水管一般很少采用金属管，只有当排水管道需要承受较高压力或埘渗漏要求严格的地方才采用金属管材。居住小区内的排水管和雨水管，宜采用埋地排水塑料管、承插式混凝土管或钢筋混凝土管。近年来小区排水管道较小管径的(D400及以下)必须采用排水塑料管。排水管如遇到穿越管沟、河流等特殊地段，或埋深过浅时可采用铸铁管或钢管。居住区内化粪池前的排水管宜采用塑料排水管。塑料管具有质地轻、耐腐蚀、水利性能好等优点，在室内已广泛采用，在小区可进一步推广使用。排水管道多采用硬聚氯乙烯塑料管。陶土管因管节短，施工麻烦，故在居住小区不推荐使用。对于腐蚀性强的污水工程，可采用陶土管或耐腐蚀陶土管。承压排水管宜采用给水铸铁管或钢管。近几年，双壁波纹管，HDPE高密度管等也在室外排水工程中得到较为广泛的作用。当排水温度大于40℃时，应采用金属排水管或热塑料排水管。
4、管材的选择
供水企业的根本任务就是向用户提供清洁的饮用水，连续供应有压力的水，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；输送水质佳，自来水从水厂到用户，要经过较长的管道，往往需要几个小时乃至几天，出厂水未完成的化学反应将在管网中继续进行，因此要求管道内壁既要有耐腐蚀性，又不会向水中析出有害物质；水利条件好，供水管道的内壁不结垢、光滑、管路畅通，才能降低水头损失，确保服务水头；管材管件规格齐全，城市供水管道的分支管件规格较多，对管材的管件要求规格齐全，能适应安装需要；城市道路下面管线种类多，布置紧凑，立体交错，要求管材的适应性强，拆装方便；建设投资省，供水管网的建设费用较高，应通过技术经济比较，恰当选用满足使用要求，工程综合造价较低的管材。
给水管管材选用原则是小区给水管道DN<100mm时，应选用给水塑料或镀锌焊接钢管；DN≥100mm时，可选用内衬的给水铸铁管、球墨铸铁管或给水塑料管。钢管韧性好、强度高，但防腐性能差。我国规范规定：生活给水管道应选用热镀工艺的镀锌钢管。我国连续铸铁管性能较差，爆管现象较多；但DN200型还可采用。选管时壁厚可高选一级，或选用离心铸铁管。
球墨铸铁管是理想的给水埋地敷设管道，在我国已有不少城市选用，效果较好。球墨铸铁管分离心可延性和铸态型两类。离心可延性球墨铸铁管性能较佳，是国际普遍选用的管材，我国正在积极推广使用。铸态型球墨铸铁管虽然性能不及离心可延型铸铁管，但优于其他灰口铸铁管。铸态型球墨铸铁管可以作为过渡选用。
塑料管具有重量轻、耐压强度高、输水性能好、耐腐蚀性强等优点，是小口径给水管的发展趋势。常用给水塑料管有PVC—U、HDPE或MDPE、ABS、聚丙烯管、聚丁烯管，以及钢塑复合管、铝塑复合管。
根据以上要求，管材原则按以下方案确定：DN＜200MM的配水支管采用PE管。200MM≤ＤＮ≤600MM的配水干管采用水泥砂浆衬里球墨铸铁管。ＤＮ＞600MM的配水干管采用预应力砼管。
排水管常用管材及选用。室外无压排水管一般很少采用金属管，只有当排水管道需要承受较高压力或对渗漏要求严格的地方(如污水泵站的进水管和出水管等)才采用金属管材。居住小区内的排水管和雨水管一般就地取材，采用混凝土管和轻型钢筋混凝土管。排水管如遇到穿越管沟、河流等特殊地段，或埋深过浅时可采用铸铁管或钢管。居住区内化粪池前的排水管宜采用铸铁排水管。塑料管具有质地轻、耐腐蚀、水利性能好等优点，在室内已广泛采用，在小区可进一步推广使用。排水管道多采用硬聚氯乙烯塑料管。
给水系统管道的设计
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。在满足规范要求的同时，要根据实际情况。因地制宜、因时制宜，尽量做到经济合理，满足长期发展需要。