市政给排水管道工程设计分析

刘泰辰

（兰州铁道设计院有限公司，甘肃 兰州）

引言

在市政给排水管道工程的设计中，需要采用新型技术以确保给排水网络的平稳运行，避免因给排水网络的故障问题，导致市政区域内用水用电的不稳定状况。在市政管道的设计中，如果采用水泵和水箱的供水体系，不仅会增加管道的压力，也会浪费市政管网的自然水流分散的优势，因此为了节约整体工程设计的成本费用，本文选择通过分区给水的方式来实现给排水管道工程的设计。并且给排水管道在安装过程中，需要根据不同的条件设置明暗装需求，并根据市政区域内的额美观设置夹层或者吊顶。整体的水管网络设计，需要以实用和安全为最大标准，本文基于这两点对整体的管道工程进行分析，在提出本文的设计观点的同时，为其他的相关研究提供一些参考[1]。

1 市政给排水管道工程设计分析

1.1 计算给水管网的用水参数

本文为了对整体的管道工程进行设计，将各管道的最不利管段进行水力的计算，能够根据水力计算表查出管段的管径，计算水头的损失，进而算出水头的损失压力。最高日用水量的计算表达式如下：

式（1）中，Qd表示市政区域中的最高日用水量；m 表示市政中参与用水的单位数；qd表示单位用水定额；而不同的时段变化下的用水需求也不同，根据早晚的用水高峰期，设置相应的时变化系数，那么式（1）经过优化后可以表示为：

然后对市政中不同区域内的存水水箱的容积进行计算，能够自动给水和控制水泵的启动以及停止时间，在电气联动中实现不同区段的供水，那么水箱计算的表达式为：

式（3）中，C表示排水流量的安全系数；qb表示最高日水泵出水量；kb表示水泵中的时变化系数。根据上述的参数设定，能够对水管中的给水管的网络管道的参数进行初步设定[2]。

1.2 设计排水管网的布置与敷设

经过上述流程中的给水管网络的参数设置，在整体的市政工程设计分析中，还需要对排水管网络进行布置和敷设，那么首先确定给水管道的计算扬程：

式（4）中，H 表示市政管道网络中的总水压；H1表示引入管起点至配水最不利点的静水压；H2表示引入管起点至配水最不利点沿程损失和局部损伤之和；H3表示水流通过水表时的水头损失；H4表示最不利点的流出水头。根据给水管的扬程可以分析出其管道水力的详细参数，然后通过给水的水流压力，预测出排水管道的水流参数[3]。

那么在排水管道的敷设中，需要保证排水管道的通直平顺，避免出现过多的弯角，并且为了后期的维修方便，排水管道材质的选择应以高规格和耐用为标准，保证排水网络的安全可靠性。在排水管附件的安装中，应在污水的立管处设置清扫口，便于维护，保证排水的通畅[4]。

1.3 搭建市政给排水管道支护

在经过给排水网络的构建后，对该水管网络的搭建需要提供一定的支护架构，对于简单的水管架构形式，采用不同的支护结构，均需要利用其自身的刚度与自重保护水管网络，支护示意图见图1。

图1 支护结构受力示意图

如图1 所示，支护结构一般要承受上层建筑的荷载和土壤的荷载，由于水土阻墙的支护构件坑内无支护，比较易于实施，具备阻土和挡水一体化的特点，是比较方便的支护实施方法[5]。

因此根据图1 中的支护示意图，对支护进行架构，在保证给排水网络安全的同时，留出富余空间，方便后期的水管维护检修。

1.4 修正市政给排水管道地基参数

对于市政区域中的地基参数的修正，从技术和成本的两个角度，本文选择采用排水固结法来对其进行计算。并根据城区的实际管道位置和性质，对管道的整体网络采用复合地基的处理方式，以硅酸盐水泥作为加固材料，计算水泥的设计参数。将水泥的掺入比设置为5%～20%，以达到给排水管道中的地理位置的属性需求。

将修正后的地基参数代入至水管网络中，验证地基的稳定性，进而确定支护在修正后地基中的支护稳定性，降低因水管网络施工造成的地面沉降，使得在管道工程的设计能够满足相应的地基处理方案，确保工程的安全性[6]。

2 实验论证

2.1 实验说明

在本次的市政市政给排水管道工程设计中，从水管网的用水参数到水管网的敷设，以及对管道支护的搭建和后期参数的计算，多个角度的方位对管道的工程进行了分析，进而为了对本次的工程设计的结果进行验证，设置了仿真环境下的市政管道网，并对相应的关键点进行构建，分析其中的工程整体费用，将本文所设计的管道工程，与传统管道工程的成本作项目对比，以体现本文设计的优势性。

在本次的实验验证中，实验组以本文仿真实验环境下的管道工程为代表，将传统的管道设计工程设置为对照组，根据不同项目中的成本费用，汇聚成表格进行录入，最后将结果以图表的形式体现出来。

2.2 实验准备

在仿真水管网络的环境搭建中，选择市政中的某个区域作为搭建参照，将商业区的污水排放管道设置为污废水合流的方式进行排放，将民用住宅区的排放管道设置为污废水分流的排放方式。

在商业区的污水排放中，根据商业区公共卫生间的设置地点，需要单独设置出水管，防止因商业区中人流过多，废水排放水压过大导致排水管道出现问题。然后对排水管道的参数进行设定，管道的材质和管径等管道自身属性的选择，以及管道安装过程中的安装高度和坡度等管道安装的设定。

在仿真实验环境的搭建中，管道的选择不仅要根据水平中的水管排布进行合理设定，也需要对其的安装位置进行信息标注，以在仿真环境中能够对管道信息进行实时搜索。并且根据排水管中的标注信息，能够及时对其中不合理的设定进行及时的修改。在仿真环境中安装设置完成排水管道后，将排水管道作为独立的搭建环境，与市政的给排水网络进行连接，然后对管道网络的设置进行碰撞检查，将管道碰撞的错误进行消除，在实际的施工之前，该环节的检查能够避免成本损失，也能够节约实际的施工中的修改周期。市政给排水管道工程的碰撞检查，主要指的是将管道之间以及管道和梁柱之间的碰撞检查，检查环节的软件选择以及参数设置见表1。

表1 给排水管道碰撞检查软件参数

根据软件查找市政给排水管道网络中的碰撞位置，并对碰撞问题进行仿真环境中的修改，并将修改同步至实际的工程图纸中，修改完成后再次进行碰撞检查，直至碰撞失误为零。排水管道工程的建筑信息模型的碰撞检查，能够有效地解决管道碰撞和交叉问题，避免了设计成果中出现这一类的设计失误，为后期的管道的修改节约了工程成本。

2.3 实验结果

根据所搭建的仿真给排水网络图，计算工程中的施工成本，在整体的工程费用中，包括直接费用和企业管理费、价款调整和其他必要费用，将本文所设计的给排水管道的费用和传统的管道工程的成本花费进行对比，获得的成本结果见表2。

表2 两种管道工程的成本费用对比

根据表2 中的成本对比结果可以得知，实验组的工程成本费用为137 616.73 元，对照组的管道设计的成本费用为173 554.75 元，实验组的成本费用比对照组节省了35 938.02 元。

结束语

本文对市政中的给排水管道工程进行了设计分析，首先对给水网络中的水力参数进行计算，其次敷设对应的排水网络的结构布局，为了保证水管网络的安全性，架构相应的支护设施，最后对整体工程中的参数进行修正，完成工程设计，进而对工程的成本以仿真的水管网络的搭建进行模拟计算，验证本文所设计的管道工程能够节约工程成本。