室外给水排水工程的设计与应用浅析

岳丽娟

(山西省阳泉市规划设计院，山西 阳泉 045000)

无论是在何种城市地区，室外给水排水工程设计都与人们的日常生活息息相关。然而，由于居住小区的位置、用途等各种原因，室外给水排水工程设计也有其独特性，其需要符合专业的技术标准，才能保证给水排水工程的质量。同时，居住小区的给水排水系统作为市政建设的重要组成部分，也直接影响着人们的居住环境。所以工程设计中，应结合小区居民对水量、水质等要求，基于外部给水情况针对性给水。

1 工程概况

某住宅小区地处城市北部，总用地面积接近20.45Ha，总户数3100户，设计总人口接近11000人。住宅楼层在10～15层，采用的是一梯两户建造形式，而且还有幼儿园、商业区等公共建筑[1]。该住宅区是一个新建的社区，原本是一片农田，只有少数的住宅楼，并且没有完善的室外供水和排水系统。在小区的南部和东部，分别连接了一根DN400的市政供水管道和一根DN750的供水干线。在小区的南部和东部还安装了d1200管道，它们分别朝西和朝东。经过实地考察，发现小区的南部和东部还安装了市政污水管网，管径为DN650，其流向为自东向西。

2 道路给水排水设计的难点和问题

2.1 不同方向管线相交的处理方法

道路管线设计中，通常会制定剖面图来确定不同管线的埋深以及位置，还会避让乔木等障碍物，但对于道路交叉位置的处理方法尚未明确。对于雨污水管道，其本质上是独立，但当它们处于交叉位置时，就需要考虑如何有效连接，还要利用检查井来解决高度差异。一般来说，雨水和污水管道的协调性比较好，这是因为它们都是由同一位专业的设计人员完成，所以不存在太大的问题。当其他管道与十字路口的雨水、污水等设施相遇时，由于海拔差异，必然会有其他设施被迫绕行。同时部分设计人员在规划设计环节也综合考虑了这一冲突问题，也制定了相应图纸，但在工程现场往往依据工作经验来处理，这使设计工作无法发挥其应有的价值。因为大多数情况下都是其他专业的管线避让雨污水管线，所以雨污水设计环节，科学处理雨水、污水的交叉冲突便可。

2.2 雨水排放不畅的微观处理方法

近年来，由于城市地势低洼，暴雨强度大时，市政排水管道的排水压力会急剧增加，从而导致城市积水，严重损害了城市建筑物。此外，由于排水管线的设计不当，也使得这种情况更加严重。在暴雨季节，为了确保排水的顺畅和及时，市政管理部门会采取措施，比如打开雨水管道上的检查井盖，以加快排水的进程，虽然这一做法有一定效果，但也会带来一定的安全风险，并且需要投入大量的人力、物力。鉴于地面积水的情况相对严重，当检查下游的雨水管道时发现管道并未完全排空，而且雨水篦子也经常被纤维状物质堵塞。所以，为了有效处理这一问题，设计人员应根据管道和雨水篦子的排水性能，合理安装雨水篦子，同时考虑到堵塞系数，也要对其总排水量以及整个雨水管道的排水量进行审核。

2.3 雨水排放不畅的宏观处理方法

根据《室外排水设计规范》，为了有效应对城市内涝，建议采取20～100年的设计重现期，并且采取有效措施，确保降雨时地表积水能够被有效控制，从而达到减少洪水灾害的目的。而要想实现抵御目标，结合地面积水设计标准，应满足如下要求。其一，居民住宅与工商业建筑的底层不进水；其二，道路车道的积水深度在14cm以内。至于城市雨水管渠设计重现期，标准在1～10年间。随着社会经济的发展，在条件允许的情况下，设计人员应尽可能提高雨水系统的性能，如可靠性、安全性。一般来说，城市内涝标准是20～100年，而雨水管渠的设计使用期则为10年。这种差异的根源在于，城市洪水的预防不仅仅局限于雨水管渠，而且需要采取多种措施，包括工程性和非工程性的方法。采取全面的措施，加强对排水系统的监督和改造，并建立畅通的涝水行洪渠道，将能够有效地预防和减轻城市涝灾的发生[2]。为了避免城市洪水问题，需要采取工程性措施，例如调蓄设施、雨水渗透设施、改造市政排水管网、整治城市河流。此外，还需要建立内涝防治设施的运行监控体系，并制定相关的法律法规。由于这一工程十分繁琐、复杂，要想充分发挥系统功能，还需设计人员及各部门的协调配合。

3 给水排水工程的综合设计

3.1 给水管选用

如今，社会经济与科技在飞速发展，塑料管材也广泛应用到室外给水管建设中。相较于金属类管材，塑料管材的水质更好、质量更轻且耐腐蚀性高，而且造成的损失相对较小。特别是HDPE管材，其强度较高，能够满足各种地下管道铺设的需求，所以在工程设计阶段，最初选择了这种管材，但是它也有一些缺点，例如价格昂贵，厂家只接受订购生产。为了安装室外HDPE管材，施工单位还需使用全自动电熔焊机和热熔焊机，这些设备需要施工单位购买或租赁，并由经验丰富的技术人员进行管理。对于普通施工单位来说，其在经济性、技术性等方面提出了极大的挑战。所以在技术条件与经济条件允许的情况下，应尽可能使用HDPE管材建设室外给水管。

3.2 室外给排水系统的设计

3.2.1 生活和消防系统的设计

无论是小区建筑的室内还是室外，所有的用水都是由市政水管来提供。由于小区位于郊区，距离城市中心较远，且供水管道的水压不能满足每个楼层的日常用水需求，因此，为了确保居民的居住安全和舒适，必须采取有效措施[3]。鉴于当前的环境状况，为了确保小区设施的全面性，建议在小区的核心位置建立一个集中式的变频水泵房，并且配置一个蓄水池，以便满足居民的日常饮用和用水需求。另外，设计人员也应该根据当地的特殊情况，合理安排生活和消防用水的系统，并将室外的消防栓安装在给排水管的网络处。

3.2.2 生活污水的相关处理

因该小区与城市有一段距离，受到地理位置的限制，小区生活污水的处理不在城市污水处理范围，虽然小区内部可以设计化粪池来预处理污水，但结合诸多实例，其使用效果并非最佳。而且长时间使用化粪池，而池中的淤泥没有依照设定周期科学清理，这在很大程度上导致池内的有效容积缩减，还易导致管道堵塞，长此以往，化粪池的污水处理能力、效果不断降低，很难达到预期处理效果。此外，化粪池占地面积较大，需要人员定期管理、维护，这也会加大工作人员的工作量，还会耗费大量的时间。

生活污水和城市污水存在一定的区别，即不包括工业废水，所以生活污水的污染浓度相对较低，而水质变化程度偏大。根据国家有关排放和水质的法律法规，建议在该小区附近建立一个小型的污水处理厂。采用无淤泥的技术，不仅可以提高污水处理的效率，还能更加严格地执行管道施工流程。此外，这个系统还可以随时随地收集污水，并且能够有效地保养和维护污水管道。为了进一步处理来自管道的污水，首先应进行格栅过滤，将大颗粒的杂质筛选出来，然后再将它们送入调节池，从而有效地控制和改善水质。当污水流入主体设备时，应让其停留120min，然后通过接触氧化和沉淀等技术处理，并对其进行过滤和消毒。通过这些处理，可以使用消毒过的水来浇灌绿地，从而最大限度地提高水的利用效率。并且这一污水处理方法极少产生污泥，经过浓缩处理，可定期填埋并用于农肥。

3.2.3 雨水和排水系统设计

为了改善住宅区的排水状况，建议采用分流的技术。一方面，在浴缸的端部安装三根DE109管道，并将其隐藏在管道井内。另一方面，在厨房安装一根DE109排水立管，这样就可以将水流引导到厨房的顶部，并避免地漏的出现。阳台上的洗衣机和排水设备均采用DE70型号的立式排水管道，且与室外的污水处理设施建立了连接，以确保其正常运行[4]。根据建筑的整体设计，室外排水系统的布置应严格根据道路的状况、地势的变化、污水和雨水的流动方向等进行科学设计，以确保系统安全、可靠的运作，同时要尽量减少管线的长度，使之具备较高的自流性。同时，为了更好地控制每一独立系统或泵站的管道，应该在其出口处安装一个计量设备。为了解决屋顶雨水问题，单位还可采用天沟排水系统。雨水会被收集到86型雨水斗，然后通过DE109屋顶雨水管道流向一层建筑周围的明沟。南阳台的雨水会被收集到DE70阳台雨水管道，而空调冷凝水则会被针对性收集并流向明沟。为了保证屋顶没有积水，单位应该在适当的位置安装一定数量的小雨水口。

4 雨污分流管道的相关处理

4.1 科学布置给排水管道

在规划外部排水系统时，不仅要考虑污水、雨水和给水管线的布局，还应该将它们与城市的直埋电信、燃气、热力、电力等管线和管道进行综合考虑。在平面布局中，应尽可能避免管线抢位现象的出现[5]。依据相关规范，精确确定各种管线的水平位置，以便为未来的管线改造或扩建提供充足的空间。在垂直范围内，单位还应按照一定的顺序来安装所有的管道，同时还需要注意小区的排水系统和市政排水系统之间的连通性，尽可能提高检修工作的合理性与可行性。因为小区的地形较为平坦，在安装雨水和污水管道时，需要特别注意坡度的控制，以免出现偏差。并且为了保证污水和雨水能够顺利排放到城市主干道上，建议水力条件较好的住宅区应尽可能增加排水管道的坡度，以确保排水畅通。

4.2 雨污分流的处理方法

为了提高小区的排水效率，应进一步强化小区排水网道，最初设计过程中应注重夏季雨量增加为排水系统造成的负担。当雨量突然增大时，小区内的雨水容易滞留并出现内涝，甚至发生雨水倒灌的情况，这将严重影响小区居民的生活。因此，在实际设计过程中，单位应当采取雨污分流制度，以确保污水得到有效处理，并减轻城市污水处理厂的负担。在排水高峰期，为了保护城市水体，确保良好的环境，施工时还应在污水、雨水的井盖上进行相应标注，以防止雨污管道混接，从而给排水构筑物带来安全隐患。最后在道路上安装的井盖还应采用优质的铸铁材料，以免钢筋混凝土井盖影响城市环境。

5 给排水节能设计

5.1 科学设置用水量定额

在工程设计中，应当严格遵守《建筑给水排水设计规范》的生活用水量定额标准，但不能仅仅依赖于超出规范的数值。为了有效地构建建筑给水系统，应当采取多种措施，一种常见的方法是通过市政管道来直接向居民提供清洁、安全的水源。同时，单位还需要对水资源进行竖向划分，以便在不同的地方都能得到充足的水资源。而为了更有效地利用资源，单位应当采取措施，比如安装并联的给排水系统，尽量避免使用减压阀。同时，可以通过降低压力来实现节能降耗，降低用水点的出水压力。此外，单位也应当选择节约型的卫生设备，比如设置有效的排污口、安装红外线感应龙头和便器，而不是没有控制的花管或者长时间的排污口。

5.2 充分利用雨水

通过采用先进的技术手段，如设备、药剂等，将雨水进行有效的处理，使其达到特定的水质标准，从而实现雨水的有效利用。这些雨水不仅可以用于厕所冲洗、城市绿化、景观用水，还能有效降低污水处理的成本，从而节约资源，保护环境。

5.3 科学利用太阳能

太阳能作为一种具有重要意义的绿色能源，具有极高的环境友好性和经济性，尤其在一些地区，由于其日照时间长和强烈的太阳辐射，使得太阳能的应用更加广泛。例如，某一城市的太阳能热水工程的相关资料显示，小区内每个家庭每年能够节约2100kW的用电。随着太阳能技术的发展，越来越多的省份和城市开始考虑在低层民宅的设计中使用太阳能热水系统。同时在设计的过程中还应同步设计太阳能热水系统需要的冷热水管道和屋顶预埋件，并且还要严格遵守相关规定完成安装、验收等工作。

5.4 合理应用新型给水设备

为了保证小区建筑的可持续发展，单位应尽量选择节能、环保的产品，并且推广使用优质的管道、阀门等。同时，单位还应淘汰过时的产品，积极采用更加环保的建筑材料。此外，单位还要严格执行国家有关建筑节能的规定，包括推广应用最先进的技术、工艺、设备、材料和产品，还要对那些可能导致能源浪费的技术、设备、材料和产品进行限。为了提高工业建筑的效率，还应采用节水、节能的技术和设备。实际工作中加大对设备和管道的保护力度，选择具有优良理化性能的保温材料，再保证其绝热层厚度，这可提高小区建设的环保性。

6 结语

小区室外给水排水工程设计的时间紧、任务重，设计人员应充分收集相关资料，执行现行规范，再综合考虑工程的相关因素，合理把控排水水量与排水管使用等环节，不仅能提高设计工作的合理性、有效性，还能进一步满足小区居民的生活和用水要求。同时，不断优化资源的使用，可以满足可持续发展的现代化要求，再全面开展给排水节能设计工作，生态、环保等目标也能顺利达成。