城市道路給排水工程設計問題探討
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摘要：城市道路給排水工程的管道設計不僅要考慮到交通的影響，周邊居民生活用水以及污水雨水的排放也必須要嚴格把關，本文則結(jié)合設計實例，對給水工程設計、雨水工程設計、雨水工程管材及附屬構筑物設計進行了簡單的探討。
關鍵詞：給水工程；雨水工程；管道規(guī)劃
引言
隨著人民日益增長的對美好生活的需要，道路給水排水的設計問題也越來越被設計者所關注，在考慮交通便利以及自身的使用年限的同時，還要考慮對加強該地區(qū)交通聯(lián)系，完善路網(wǎng)結(jié)構，為沿線用地開發(fā)建設提供全面的市政配套服務功能，提升土地利用價值，吸引商業(yè)投資等許多問題。
1道路給排水系統(tǒng)的作用
道路給排水系統(tǒng)的主要任務保證交通便利，居民用水供水方便以及道路雨水積水的排放，若排除不及時就會威脅行車、行人安全，以致中斷道路交通，給人們的生產(chǎn)生活帶來嚴重的不便。設計給水和排水工程有著很重要的作用，因此下面著重介紹了給水工程和雨水工程的設計原則以及實際工程的設計案例。
2管道設計原則
2．1給水管道布置原則
（1）為保證供水的安全可靠，給水管道網(wǎng)布置呈環(huán)狀。（2）如果路基與路肩距離超過40米，給水管道的布線設計盡可能的增大，至少是雙管雙側(cè)。（3）在新建管網(wǎng)的干管上每隔200m設置一處DN200預留支管及路口按規(guī)劃新建給水管。（4）根據(jù)規(guī)范，兩個消火栓之間距離不能超過120米，而且必須設置在干管上。（5）閥門按n－1原則設置，在給水管網(wǎng)中除在各交叉路口處設置閥門外，在直線段上每500m距離亦應設置閘閥，使管網(wǎng)的供水安全性進一步提高，不會因局部管道故障而造成大面積區(qū)域的停水。（6）主干管隆起處安裝排氣閥，低處安裝排泥閥。
2．2雨水工程管道布置原則
（1）雨水管線或雨水明溝可就近接入現(xiàn)狀雨水系統(tǒng)或排水明渠。（2）路基段雨水管主要布放在綠化帶的兩側(cè)或機動車道外側(cè)。（3）盡量保持現(xiàn)狀排水和防洪系統(tǒng)不變，對受到本工程影響的現(xiàn)狀排水和防洪系統(tǒng)進行恢復或改建。（4）雨水經(jīng)左右支管至檢查井匯入道路下的雨水干管，水力計算為滿流，雨水管道根據(jù)實際情況，可以選擇管頂平接或水面平接。雨水管道與道路應成一條直線，坡度一致，可以減少埋深降低施工難度。（5）雨水干管按30－40m間距設置雨水檢查井，道路兩側(cè)每隔120m左右設雨水預留管，雨水預留管除特殊注明均為DN600，分別以i＝0．002坡向干管檢查井。（6）道路兩側(cè)結(jié)合邊坡情況設置排水邊溝、截洪溝和急流槽，分段排入設計雨水管渠或就近排入現(xiàn)狀河道。
3工程實例
該地區(qū)地形地貌比較復雜，北部大多都是高丘山地，山巒重疊，中部則是丘陵、臺地；南部沿海多為臺地、平原。亞熱帶季風氣候，海洋性氣候清晰，豐富的光熱和水資源。其主要特點：氣候溫暖，雨量充沛，干濕晴朗；秋冬季干旱夏季經(jīng)常發(fā)生臺風暴雨天氣。極端氣候事件頻發(fā)，2018年全市年降雨量1983mm，汕尾城區(qū)降雨量1862．4mm，海豐縣降雨量2172．6mm，陸豐市降雨量1913．2mm。主要河流有汕尾螺河，黃江河，烏坎河和赤石河境內(nèi)四大水系，252公里總長度的3613．7平方公里的流域面積。汕尾境內(nèi)，汛期長，約1495mm，全市年平均產(chǎn)量為7．8十億立方米的水平均徑流深。全年氣溫較高，平均溫度為22．8℃，夏天炎熱且潮濕，溫度約在26．3℃之間。五月至九月間多雨，有時雨勢頗大。夏秋之間，時有臺風，五月至十一月期間都有可能受不同強度的熱帶氣旋吹襲。在北太平洋西部、東海及南海上，每年平均有30個熱帶氣旋形成，其中半數(shù)達到臺風強度，最高風速為每小時118km或以上。平均全年雨量2214．3毫米，8月份雨量最多，1月份最少。該區(qū)東部瀕臨黃江、大液河，西部臨惠東縣吉隆河，北部臨惠東西枝江與白盆珠水庫、南部面向紅海灣，境內(nèi)有海豐縣第二大河流一赤石河。赤石河發(fā)源于高12－56m的白馬山，由大安水、明熱水、鵝埠水三條支流組成，向南流入九龍灣，干流長36km，流域面積382km2，占合作區(qū)陸地面積78．6070。河流徑流量平均28．468億m3，每平方米徑流1321mm（變化在900－1550毫m）。河流平均破降5．21‰，落差1180m，可利用落差100m，水能理論蘊藏量1．29萬千瓦。赤石河上游與下游多山丘，中游有赤石盆地。明熱河為赤石河一級支流，發(fā)源于峰高1282m的禾鐮石，于鯉魚鋪匯入赤石河。長22km天然落差1282m，集雨面積108km2。
3．1工程概況
該項目位于廣東省的東南部，總面積468．3km，其中包括了當?shù)厮膫€小鎮(zhèn)，我們選取其中某段道路進行討論。該條道路呈南北走向，沿線與高鐵、公路相交，全長約6．0km，按城市主干路標準建設，雙向8車道，設計時速50km／h，紅線寬60m。市政給排水設計內(nèi)容主要包括：道路紅線范圍內(nèi)給水工程、雨水（防洪）工程設計?，F(xiàn)階段路網(wǎng)條件僅能滿足該地區(qū)居民基本的出行要求，各等級的路網(wǎng)密度明顯偏低，各等級道路分配不合理，內(nèi)部道路系統(tǒng)框架未形成，片區(qū)間缺乏有效的聯(lián)系通道。區(qū)內(nèi)城市建成區(qū)規(guī)模不斷擴張，區(qū)內(nèi)部交通網(wǎng)絡及道路交通設施難以滿足未來的道路交通發(fā)展需求，難以適應未來產(chǎn)業(yè)新城的快速化發(fā)展要求。
3．2給排水工程現(xiàn)狀及管道規(guī)劃
3．2．1給水工程現(xiàn)狀及管道規(guī)劃（1）當前現(xiàn)狀。經(jīng)實際了解，該地區(qū)現(xiàn)狀供水能力為0．6萬m3／d。根據(jù)現(xiàn)場踏勘及物探資料，該道路兩側(cè)無現(xiàn)狀給水干管，部分村落有零星給水支管。（2）規(guī)劃水源及管網(wǎng)。在該地區(qū)市政工程詳細規(guī)劃中，本項目片區(qū)新建中心水廠，片區(qū)用水由中心水廠供給。根據(jù)該地區(qū)的給水工程規(guī)劃圖，該道給水管道為雙側(cè)布置，同時根據(jù)規(guī)劃布置給水主管及再生水管。道路起點南山路至創(chuàng)智路段為規(guī)劃2根DN1000給水主管，創(chuàng)智路至望鵬大道規(guī)劃為2根DN600給水主管；道路起點南山路至創(chuàng)智路段為規(guī)劃1根DN600再生水管，創(chuàng)智路至望鵬大道規(guī)劃為1根DN300再生水管。
3．2．2雨水工程現(xiàn)狀及規(guī)劃（1）雨水工程現(xiàn)狀。根據(jù)現(xiàn)場踏勘及收集資料，周邊現(xiàn)狀為農(nóng)田、池塘及自然沖溝，分別較多水系，現(xiàn)狀無市政排水管道。其中，在道路樁號K0＋460處與現(xiàn)狀里坑河交叉、在K0＋700處與現(xiàn)狀鯉坑水庫泄洪沖溝交叉，在K1＋460處與現(xiàn)狀2×1．5排水溝渠交叉，在K2＋200處與現(xiàn)狀2×1．5排水溝渠交叉，在K2＋8800處與現(xiàn)狀1．6×1．0排水溝渠交叉，在K3＋320處與現(xiàn)狀洋坑河交叉，東線K4＋220處與現(xiàn)狀大蕉園河交叉，在K5＋100和K5＋700處與現(xiàn)狀沖溝交叉，K5＋700西線K3＋560至K5＋460為現(xiàn)狀公路改造，其中在K3＋660處、K4＋300、K4＋840、K4＋920、K5＋040、K5＋440處于現(xiàn)狀過路涵管交叉。（2）雨水工程管道規(guī)劃。根據(jù)當?shù)赜晁こ桃?guī)劃圖，道路雙側(cè)布置雨水管，雙側(cè)布置DN600－DN1350雨水管，雨水沿道路坡向就近排入現(xiàn)狀河道或相交道路雨水管。該地區(qū)建設區(qū)內(nèi)主要的河流為赤石河，中心區(qū)及各分區(qū)均受到赤石河干流洪水影響，故赤石河干流防洪標準為200年一遇；里坑河、洋坑河、大蕉園河、新屋河及田寮河規(guī)劃按50年一遇防洪標準。赤石片水系的里坑、長坑、大蕉園河，規(guī)劃水系基本保持現(xiàn)狀走向，根據(jù)規(guī)劃防洪排澇能力進行河道綜合整治，結(jié)合片區(qū)科教研發(fā)、休閑旅游、生態(tài)農(nóng)業(yè)為主導的遠景功能提升區(qū)的定位，構建一幅依山傍水的優(yōu)美景象。
3．3工程設計
3．3．1給水工程管道設計根據(jù)現(xiàn)場踏勘及物探資料，無現(xiàn)狀給水主干管，部分村落有零星給水支管道路起點南山路至創(chuàng)智路段，道路紅線寬度大于40m，道路西側(cè)綜合管廊內(nèi)敷設DN1500給水干管，同時廊內(nèi)設計DN200－DN400配水管，東側(cè)人行道下設置DN200－DN400配水管道。應當設置DN600的給水管道在道路西側(cè)的機動車道下，設置DN600的給水主管在東側(cè)綠化帶下。關于橋梁，在兩側(cè)人行道夾層上設置兩根DN400的給水管道。起點南山路至創(chuàng)智路段，敷設DN600的再生水管在道路西側(cè)的綜合管廊內(nèi)。創(chuàng)智路至終點望鵬大道段，本次設計于道路東側(cè)綠化帶下新建DN300再生水管道，東側(cè)橋梁段在橋梁人行道夾層上敷設過橋。
3．3．2給水工程管材及附屬構筑物根據(jù)規(guī)范，給水管管材小于等于DN800采用球墨鑄鐵管橡膠圈接口，大于DN800時采用鋼管焊接接口。原水管統(tǒng)一采用鋼管。考慮市政消防要求，在人行道上布設室外消火栓，消火栓采用SSF－150／65室外防撞地上式消火栓，沿道路兩側(cè)布置，間距100m～120m。根據(jù)實際情況，為方便用戶接駁，按間距200m左右設置預留支管及閥門井，給水預留支管管徑為DN200。為了方便檢查維修管道，閥門井應設置在路口處。管道基礎一般采用200mm厚砂墊層基礎，遇軟弱土基礎需換填夯實或根據(jù)地質(zhì)實際情況另行處理。管道沿線除規(guī)劃路口外按規(guī)劃預留支管，其余路段每隔200－240m預留給水支管。管道回填時回填石粉渣至管頂以上50cm，其余部分回填優(yōu)質(zhì)原土。管道設計工作壓力為0．6MPa，試驗壓力為1．1MPa。在人行道、綠化帶中的給水檢查井采取輕型井蓋及井座，在機動車道中的給水檢查井采取Ф700球墨鑄鐵防盜井蓋及支座。為日后維護管理方便，新建給水管道在三通、四通、拐彎、變徑處及管道直線段沿線每隔一定距離設置標志樁，具體參照深圳市水務集團有限公司相關標準執(zhí)行。
3．3．3雨水工程設計（1）雨水量計算。根據(jù)規(guī)范，設計雨水量采用下列公式計算：（2）防洪計算。洪峰流量計算采用“推理公式法（新雨型）”，部分支流的上游段采用“廣東省洪峰流量經(jīng)驗公式”進行估算。
3．3．4雨水工程管材及附屬構筑物根據(jù)規(guī)范，雨水管我們設計使用II級鋼筋的混凝土管。雨水支管應當與已經(jīng)建好的道路兩側(cè)的匯水管相連。雨水口的規(guī)格，我們可以使用聯(lián)合式雙箅的雨水口，連接管采取DN300鋼筋砼管；對于路口處的雨水口，連接管采取DN400鋼筋砼管。雨水口都使用球墨鑄鐵箅圈、箅子，深度為1．0m。雨水檢查井井蓋應采用Φ700一體式網(wǎng)格防墜、防沉降、防噪音、防跳動、防位移的球墨鑄鐵井蓋。在人行道、綠化帶及非機動車道中的雨水檢查井采用輕型井蓋及井座，在機動車道中雨水檢查井采用重型井蓋及井座，檢查井均按有地下水按國標圖集選用。管中心至管頂以上0．5m以內(nèi)選取合適的碎石渣回填，管頂若超過0．5m，回填可選取合適的原狀土，機動車道下檢查井外壁0．5m以內(nèi)選取合適的石粉渣回填到頂。
4存在問題
由于路網(wǎng)規(guī)劃尚未完善，周邊用地屬性、道路節(jié)點標高、給排水節(jié)點標高等詳細規(guī)劃尚未最終明確，對給排水管道的方案設計影響較大。缺乏現(xiàn)狀管線勘探資料，由于尚未平整開發(fā)，現(xiàn)狀的水系、溝渠、池塘等在道路施工的時候可能會被截斷，這就可能導致暴雨時候的排水不暢，造成內(nèi)澇，因此，須考慮近期的排水出路，連通現(xiàn)狀水系溝渠等，保證排水有序。新建雨水管道接入下游規(guī)劃雨水管渠中，由于前期施工導致遠期規(guī)劃雨水管渠未進行設計，使道路雨水管道沒有布置。為解決近期設計道路排水出路問題，應考慮將近期設計雨水管道就近接入周圍水體和排水渠，待遠期下游規(guī)劃雨水管渠設計施工完畢時，接入規(guī)劃雨水管渠中，實現(xiàn)了市政道路排水近遠期結(jié)合，保證近期設計道路排水通暢。
5結(jié)束
隨著現(xiàn)在人們生活質(zhì)量的提高，交通是否便利越來越影響人們出行的質(zhì)量，道路給排水管網(wǎng)設計成為影響交通通暢非常重要的因素之一，作為一名道路給排水工程的學者，必須要求具有非常專業(yè)的相關的知識，在實際的工程項目中，一定要將自己所學到的知識利用起來，嚴格的做好每一個環(huán)節(jié)，以保證最終的工程質(zhì)量滿足社會的需求。
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作者：劉海威 單位：安徽建筑大學