湖南省交通规划勘察设计院 湖南长沙 410008
摘要：雨水管网系统是城市基础设施之一，负责输送各类污水及雨水，保持城区环境的生态化水平。排水管网布局及工艺设计中，要综合考虑城市地区建设实际需求，做好管网布局分析与计算工作，实时拟定切实可行的系统布局方案，为管道安装施工提供科学的指导依据。本次分析了GIS与SWMM模型作用，从顶管工艺、倒虹吸工艺、污水截污工艺等方面，提出新城区排水管网布局设计方法。
关键词：排水网管；布局特点；工艺设计；施工特点
新城区是城市现代化改造主要对象，根据地区环境特点制定城市发展模式。作为新城区不可缺少的配套设施，排水管网工程建设决定着城区污水、雨水调度水平，对城市发展及人居生活均有很大的影响力。由于工程技术条件限制，早期国内城区排水管网布局难以发挥预期效果，阻碍了城区现代化建设进程。为了摆脱传统工程方案存在的不足，新城区排水管网建设要综合考虑分布模式，从管网布局、工艺流程等方面进行研究。
一、GIS与SWMM模型在雨水管网布局中的作用
新城区排水管网布局结束之后，施工单位要及时拟定管道施工方案，从工艺流程进行优化编排，确保现场作业流程符合预期要求。基于排水管网布局计算结果，理论上熟悉了排水管网布局形式及要求，但在实践中还存在操作性误差。管道工艺设计是对整个施工流程的详细规划，将理论布局落实到具体的施工步骤。当前，GIS与SWMM模型在雨水管网布局中发挥重要作用，具体如下：
1、地理信息系统（GIS）
GIS属于空间信息系统，利用庞大的空间模型有网络，为新城区排水管网布局设计提供参考。GIS借助计算机硬、软件系统平台，对新城区排水管网空间布局的有关地理分布数据实施自动化处理，包括：采集、运算、储存、管理等，向设计人员提供了符合管网布局设计要求的数据信息，提高了管网布局方案的科学性。
2、暴雨洪水管理模型（SWMM）
SWMM属于降水-径流模拟模型，具有动态性、宏观性等特点，常被用于城市降水量分析、水质分析等工作。SWMM系统在雨水管网布局中的作用：针对洪水设计排水系统的规模/尺寸；为控制洪水和保护水质设计滞洪设施及附属物的规模；在保证下水管网溢流最小前提下，提供下水道管网最优控制策略设计等。
二、污水管网中平面布置和管径埋深的综合优化
排水管网是城市建设中不可缺少的设施，是由城市排水系统收集、输送、处理和排放城市污水和雨水的排水方式。“十二五”计划中，国家对城市地区排水项目建设提出新要求，做好各地区排水管网布局是十分重要的。其中，针对早期城区排水管网布局存在的不足之处，工程单位要详细规划具体的管网布局方案，对地区管网潜在问题提出可行的改进方式。
1、平面布局
（1）街区整编。新城区改造是大规模建设活动，排水管网布局要考虑具体街道标准要求，再详细整编出每个街道的排水管网布局要求。按照常规流程，小区排水管网布局设计，要先对街区进行编号，计算出具体的面积范围，才能为后期工艺设计提供真实依据。本次将各街区编上号码，并按各街区的平面范围计算它们的面积，每一个街区面积均有准确统计数据，为下面的排水管网布局计算提供了数据支撑。
（2）流量计算。首先，划分管段，新城区排水管网规划中，严格要求按照区域分段形式，将主管道、分支管道结构进行细分，每个管段采取相应的计算方式。各设计管段的设计流量按照要求进行计算，确保计算结果与城区街道规划一致；其次，水力计算，根据气候环境，对新城区排水管段水力进行计算，掌握区域运输水量大小，掌握管道水力大小，指导工艺设计操作。水力计算需结合平面分布图、排水管网参数等情况，注意新城区新旧管网的交叉连线，避免管道分布不当而影响到排水量大小。
2、管径埋深
关于污水管网的管径—埋深优化，彭永臻等人于1989年提出“两相优化法”，这一方法的思路如下：在满足关于流速的约束条件前提下，选取一个最经济流速，当流量增加时，流速按0.01rids的步长增加。然后，根据设计流量和确定的流速，选取一个最优充满度和最优管径，从而得到一个最优坡度，即尽可能小的坡度。由于影响埋深的主要因素是管道的管长、管径和管道坡度，因关于对污水管网进行综合优化的研究是建立在单亲遗传算法和改进的两相优化法的基础上的。
三、管网工艺设计
排水管网工程是新城区建设重点内容，影响着城市污水、雨水排放调度水平。对排水管网布局进行相关计算，获得管网工程相关的技术参数，可以为后续施工提供诸多便捷性。施工单位需先从理论上进行计算分析，掌握新城街区占地面积、污水流量、降雨量等参数标准。根据计算结果，拟定一套完整的排水管道施工工艺方案，从细节上悠哈管道安装与施工操作流程。笔者认为，新城区排水管网施工工艺包括：
1、顶管工艺设计
顶管法施工就是在工作坑内借助于顶进设备产生的顶力，克服管道与周围土壤的摩擦力，将管道按设计的坡度顶入土中，并将土方运走。一节管子完成顶入土层之后，再下第二节管子继续顶进。普通顶管法一般用于顶入的管节内径不小于800mm的钢筋混凝土管和钢管。顶进长度一般不超过60m。施工的坐标误差一般可达到1cm以内。但当管径大于1800mm时，工作面土壁可能会出现稳定性问题，尤其是土质松散或遇到地下水时。普通顶管法的工艺流程：
3、污水截污设计
勘察人员要事先对城区街道进行勘测，掌握地下管道分布情况，记录新城区降雨量大小，废水、污水排放量大小。排水管网施工前期要做好充分准备，从技术、设备、人员等方面统筹规划，为后续施工创造有利条件。新城区排水管网布局与区域地质环境相关，管道分布形式要符合地质环境要求。截污设计依靠各类污水资源化设施和流域综合整治工程，提高污水的资源化水平，使治污工程项目形成“治、截、导、用、整”一体化的治污工程体系，并通过实施清水廊道、用水保障和水质改善三大工程措施。
结论
新城区建设是国家“十二五”计划主要目标，雨水管网是新城区改造建设内容之一，对城区污水排放控制具有重要作用。为了改变传统雨水管网设计存在的不足，设计人员要积极采用GIS与SWMM模型等技术成果，从顶管工艺、倒虹吸工艺、污水截污工艺等方面提出设计决策，实现新城区排水作业的高效性、广泛性、生态性。此外，设计人员要考虑管网布局后期检验标准，确保各项工艺施工达标后才能投入使用。
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作者简介：
钟江（出生于1981年9月-），男，苗族，大学本科，中级职称，主要从事市政工程设计工作。
论文作者:钟江
论文发表刊物:《基层建设》2015年22期供稿
论文发表时间:2016/3/18
标签：管网论文; 布局论文; 城区论文; 污水论文; 工艺论文; 管道论文; 城市论文; 《基层建设》2015年22期供稿论文;