城市給排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)現(xiàn)狀及問題分析
“城市水系統(tǒng)”主要包括水源系統(tǒng)、用水系統(tǒng)、給水系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、回用系統(tǒng)和雨水系統(tǒng)，但現(xiàn)階段由于缺乏城市給排水系統(tǒng)的整體規(guī)劃和設(shè)計(jì)，從而導(dǎo)致現(xiàn)有水資源消耗過大，規(guī)劃中出現(xiàn)的一些問題已經(jīng)嚴(yán)重威脅了城市給排水系統(tǒng)，乃至城市系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。學(xué)術(shù)之士一再說明，給排水系統(tǒng)如何的又進(jìn)了一步，可是每年各地出現(xiàn)的“海景城市”不得不讓我們認(rèn)清事實(shí)，我做的還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，還有很多問題等著我們?nèi)ソ鉀Q。這要求我們?cè)谛碌臍v史條件下做好城市市政給排水規(guī)劃設(shè)計(jì)，認(rèn)真思考與解決現(xiàn)存的問題，尋求城市水資源的合理利用。
在城市經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展的過程中，城市給排水系統(tǒng)對(duì)于居民生活以及工業(yè)生產(chǎn)對(duì)于給排水的需求是不可缺少的，一個(gè)良好的城市給排水系統(tǒng)能夠促進(jìn)城市經(jīng)濟(jì)建設(shè)與社會(huì)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，相反，則必然會(huì)導(dǎo)致一切生活、生產(chǎn)的秩序混亂。目前，隨著城市化率的提高，城市給排水工程滯后，給水不足、排水不暢還困擾著許多城市的發(fā)展以及城市功能的發(fā)揮。去年夏秋之交，北京、武漢、成都等地暴雨后排水不暢暴露了我國城市給排水系統(tǒng)建設(shè)和管理中所存在的深層次問題，從而引起了理論界的廣泛探討。因此，對(duì)于城市給排水管網(wǎng)的優(yōu)化配置、新建，包括對(duì)現(xiàn)有設(shè)施的改建、擴(kuò)建及完善的要求已日益迫切。
一、城市給排水系統(tǒng)現(xiàn)階段存在的問題
（1）市政給排水工程規(guī)劃設(shè)計(jì)滯后，應(yīng)對(duì)突發(fā)事件能力不足：城市給排水系統(tǒng)面臨的突發(fā)事件主要有爆管、污染和泄洪三種情況。在這三種突發(fā)事件中，發(fā)生頻率最高的是爆管，爆管之所以會(huì)頻繁發(fā)生，除了前述的材質(zhì)特性、管道老化和管道上方壓力過大等原因外，給排水系統(tǒng)檔案資料不全，道路和建筑物施工方無法準(zhǔn)確掌握地下管線情況，隨時(shí)可能會(huì)發(fā)生施工爆管和施工機(jī)械輾軋爆管安全事故。在市政道路排水工程設(shè)計(jì)過程中，給排水工種處于配合地位，影響了城市給排水規(guī)劃科學(xué)化的發(fā)展。往往出現(xiàn)道路要求快速建設(shè)，造成了排水工程規(guī)劃沒有編制，一些排水工程往往不能與道路工程同期施工；有的雖然設(shè)計(jì)完成后，排水工程規(guī)劃由于相關(guān)原因需要修改，許多工程項(xiàng)目未能按照規(guī)劃進(jìn)行建設(shè)，規(guī)劃的指導(dǎo)意義也沒有得到真正體現(xiàn)，造成了工程需要再次改造。
（2）規(guī)劃的科學(xué)依據(jù)不足：城市水系統(tǒng)規(guī)劃的基礎(chǔ)性工作主要包括各類指標(biāo)、標(biāo)準(zhǔn)、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和分析工具，其中水量預(yù)測(cè)和水平衡分析是核心工作。目前，我國的水量預(yù)測(cè)工作主要是參照《城市給水工程規(guī)劃規(guī)范》(gb50282-98)中有關(guān)規(guī)定，但我國不論在國家還是在區(qū)域?qū)哟紊隙既狈?duì)用水工藝、各種用水器具和用水行為的詳實(shí)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)，缺乏對(duì)新型用水技術(shù)替代規(guī)律和擴(kuò)散規(guī)律的基礎(chǔ)研究，缺乏對(duì)多種用水信息的綜合性和結(jié)構(gòu)性分析。
（3）排水體制規(guī)劃混亂、排水體制的不合理：表現(xiàn)在重城鎮(zhèn)建筑物規(guī)劃城市工程管線規(guī)劃，重道路工程建設(shè)輕工程管線配套；在工程管線設(shè)計(jì)中往往缺乏戰(zhàn)略規(guī)劃。管理人員責(zé)任不清，加之相關(guān)法律法規(guī)不夠健全，對(duì)排水設(shè)施存在的問題以及發(fā)生的新問題都不能及時(shí)解決。另外傳統(tǒng)的防洪和排水設(shè)施設(shè)計(jì)中，強(qiáng)調(diào)采用分流制排水體制將雨水和污水盡快排出城市，但忽視了城市徑流面源污染的控制和雨水資源的利用。隨著流域整體水質(zhì)的逐步改善，城市隨機(jī)性暴雨徑流和突發(fā)排放事件引起的對(duì)水體生態(tài)系統(tǒng)的沖擊，已日益成為流域污染控制的主要內(nèi)容。
（4）傳統(tǒng)的給排水專業(yè)不能滿足市場(chǎng)的需要：由于城市給排水規(guī)劃設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)多、不定因素多，且具有交叉學(xué)科的特點(diǎn)，這使城市給排水規(guī)劃的難度大大增加，剛從傳統(tǒng)的給排水專業(yè)畢業(yè)的學(xué)生，因受知識(shí)結(jié)構(gòu)的限制，不能進(jìn)行宏觀的分析論證，不適應(yīng)城市規(guī)劃多學(xué)科、多層次的分析論證要求，遠(yuǎn)不能滿足城市給排水規(guī)劃設(shè)計(jì)的需要。
二、城市給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)劃問題的原則
（1）城市水系統(tǒng)規(guī)劃要與城市規(guī)劃的協(xié)調(diào)：城市水系統(tǒng)規(guī)劃是對(duì)一定時(shí)期內(nèi)城市的水源、供水、用水、排水、污水處理等子系統(tǒng)及其各項(xiàng)要素的綜合布置。城市用水規(guī)劃的總量平衡非常重要，必須優(yōu)化組合各種可行的節(jié)水、水回用等方案。要做到這些，首先要了解城市水利用規(guī)劃，加強(qiáng)城市總體規(guī)劃中的水專項(xiàng)規(guī)劃，按照水的可持續(xù)發(fā)展觀念編制城市水利用規(guī)劃，內(nèi)容應(yīng)包括：地面水、地下水、雨水和海水等水資源平衡；供水、排水和污水再生利用等總量平衡；供水節(jié)水規(guī)劃和污水處理與再生利用規(guī)劃；水的生態(tài)循環(huán)規(guī)劃；各類水工程設(shè)施的規(guī)模和布局等。對(duì)當(dāng)前我國的城市水系統(tǒng)建設(shè)中普遍出現(xiàn)的規(guī)劃不協(xié)調(diào)、建設(shè)不配套、管理不統(tǒng)一等問題，規(guī)劃中要特別注意管網(wǎng)配套和供水、排水及污水處理能力的協(xié)調(diào)增長，確定規(guī)劃期內(nèi)水系統(tǒng)及其網(wǎng)絡(luò)設(shè)施建設(shè)的規(guī)模、詳細(xì)布局和運(yùn)行管理方案。
隨著城市化的發(fā)展，給排水系統(tǒng)已經(jīng)不是一個(gè)孤立的城市建設(shè)系統(tǒng)，成為了城市建設(shè)和規(guī)劃的一個(gè)重要組成部分，并在促進(jìn)城市的可持續(xù)發(fā)展和民生福祉等多方面有著重要的意義。因此，城市給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員要深入了解城市整體發(fā)展規(guī)劃，使設(shè)計(jì)方案與城市整體規(guī)劃相協(xié)調(diào)。隨著城市的發(fā)展，景觀建設(shè)已經(jīng)成為了城市基礎(chǔ)建設(shè)不可分割的一部分，這就要求在進(jìn)行給排水設(shè)施設(shè)計(jì)和安排時(shí)，也必須考慮排水設(shè)施與道路景觀的兼容性。例如，對(duì)于人行道上的井蓋可考慮采用與人行道景觀協(xié)調(diào)裝飾井蓋。
（2）加強(qiáng)水量規(guī)模預(yù)算：水量預(yù)測(cè)是給水規(guī)劃的基礎(chǔ)，水量規(guī)模預(yù)測(cè)是否符合發(fā)展趨勢(shì)和實(shí)際需要，對(duì)水資源的工程總體布局、合理利用、實(shí)施步驟和工程費(fèi)用產(chǎn)生重大影響。國家標(biāo)準(zhǔn)《城市給水工程規(guī)劃規(guī)范》是測(cè)算城市總用水量規(guī)模的主要依據(jù)，具體包括：總體規(guī)劃階段給水水量預(yù)測(cè)；總體規(guī)劃階段污水水量預(yù)測(cè)；分區(qū)規(guī)劃階段及專業(yè)規(guī)劃給水、污水量預(yù)測(cè)；詳細(xì)規(guī)劃階段給水、污水量預(yù)測(cè)。改革開發(fā)以來，工業(yè)生產(chǎn)、城市建設(shè)、住宅建設(shè)、第三產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展，使供水量也不斷增長。作為城市基礎(chǔ)設(shè)施之一的供水量的增長規(guī)律也將與過去不同，水量預(yù)測(cè)就不能僅按歷史的發(fā)展計(jì)算，還要根據(jù)具體的城市規(guī)劃對(duì)不同類型用水量分別進(jìn)行預(yù)測(cè)分析。
（3）城市給排水系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)向可持續(xù)性方向發(fā)展：自然界的水是循環(huán)的，給水和排水是統(tǒng)一的，人類社會(huì)對(duì)水的使用應(yīng)服從這一過程。在用水之后，必須對(duì)水進(jìn)行再生處理，使水質(zhì)達(dá)到自然界自凈能力所能承受的程度，否則累積的大量污染物將超過水環(huán)境的容量，從而導(dǎo)致水資源危機(jī)和水污染現(xiàn)象，最后破壞水的良性循環(huán)，不利于城市的可持續(xù)發(fā)展。控制城市給排水系統(tǒng)向可持續(xù)性方向發(fā)展的途徑有：
①在城市水系統(tǒng)中增加節(jié)水子系統(tǒng)；
②在城市水系統(tǒng)中增加治污子系統(tǒng)；
③在城市水系統(tǒng)中增加再生水回用子系統(tǒng)。加強(qiáng)節(jié)水、治污和再生水回用力度，重視再生水、中水等非傳統(tǒng)水資源利用，是促進(jìn)城市給排水系統(tǒng)良性循環(huán)，實(shí)現(xiàn)城市水資源可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。
④完善各項(xiàng)法規(guī)根據(jù)我國當(dāng)今給排水體制規(guī)劃混亂的現(xiàn)狀，應(yīng)通過行政立法，完善相關(guān)法規(guī)，建立明確的給排水工程建設(shè)及管理職責(zé)制度和相關(guān)體系，明確管理權(quán)限，形成規(guī)劃、建設(shè)、維護(hù)、監(jiān)督各部門明確的權(quán)利、職責(zé)和監(jiān)管機(jī)制。
三、針對(duì)我國城市給排水系統(tǒng)的優(yōu)化措施
城市給排水是一個(gè)系統(tǒng)工程，在給水方面，主要體現(xiàn)在水源及其保護(hù)，區(qū)域水資源平衡及區(qū)域供水規(guī)劃：在排水方面主要是防洪排澇規(guī)劃設(shè)計(jì)以及河網(wǎng)區(qū)域污染控制，它要求系統(tǒng)設(shè)計(jì)必須有開闊的眼界與系統(tǒng)創(chuàng)新的思維。
1、給排水管線布局的優(yōu)化
給排水管網(wǎng)的設(shè)計(jì)要符合區(qū)域及城市總體規(guī)劃的要求，充分考慮系統(tǒng)的可擴(kuò)展性。在設(shè)計(jì)上還要兼顧水系統(tǒng)維護(hù)、檢修的方便，盡量做到線路簡短和高效，管網(wǎng)盡量設(shè)計(jì)為環(huán)狀結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行環(huán)、枝結(jié)合。配水管網(wǎng)宜布置成環(huán)狀，供水要求不高時(shí)，可為樹枝狀，等到將來城市發(fā)展帶動(dòng)用水量增加時(shí)，再連接成環(huán)狀。
2、對(duì)現(xiàn)有管網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化改造
隨著城市規(guī)模的不斷擴(kuò)張，對(duì)老舊管網(wǎng)有計(jì)劃地進(jìn)行改造是城市給排水系統(tǒng)經(jīng)常面臨的課題，當(dāng)管道上方由人行道變?yōu)檐囆械罆r(shí)，必須重新計(jì)算管線的埋藏深度指標(biāo)，在可能的情況下還可以考慮對(duì)管線進(jìn)行遷移處理，以避開管線上方道路和高層建筑的壓力。當(dāng)前城市給排水工程出現(xiàn)的質(zhì)量問題絕大多數(shù)是由給排水管道材料所導(dǎo)致。這就要求對(duì)老舊管網(wǎng)進(jìn)行改造時(shí)，盡可能用承壓力強(qiáng)、抗腐蝕的建議選用承壓力強(qiáng)的金屬管及鋼塑復(fù)合管替代原有的鍍鋅鋼管及灰口鑄鐵管等，以減少爆管的可能性。
3、給排水系統(tǒng)應(yīng)急處理能力的優(yōu)化
針對(duì)頻繁發(fā)生的爆管現(xiàn)象，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)給排水系統(tǒng)信息化建設(shè)，為工程施工提供最新的管網(wǎng)信息，及時(shí)預(yù)警和防范由于施工原因?qū)е碌谋苁鹿实陌l(fā)生。針對(duì)瀉洪能力不足的問題，要積極采用高技術(shù)手段，科學(xué)測(cè)算本地最大降水量，綜合考慮市政管網(wǎng)排水能力，調(diào)整排水管道標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)，提高泄洪能力。針對(duì)水污染問題，有必要建立嚴(yán)密的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)城市污水管道負(fù)荷，及時(shí)發(fā)現(xiàn)管道淤積和滲透泄漏，預(yù)防重大污染事故發(fā)生。對(duì)于給水系統(tǒng)，設(shè)置備用取水源。對(duì)于人口密集區(qū)域，可考慮設(shè)置閉合管網(wǎng)。這一設(shè)計(jì)理念是，當(dāng)發(fā)生嚴(yán)重水質(zhì)污染事件時(shí)，可以關(guān)閉外網(wǎng)，以切斷受污染的水源，而內(nèi)網(wǎng)可以正常使用備用水源。
4、給排水系統(tǒng)排污功能的優(yōu)化
在進(jìn)行排水管網(wǎng)的規(guī)劃時(shí)，要把雨水、污水的收集、處理和綜合利用結(jié)合起來，逐步轉(zhuǎn)變目前的雨、污水合流制或不完全分流制系統(tǒng)為完全的分流制系統(tǒng)。雨、污水的分流有利于對(duì)不同性質(zhì)的水采用不同方法處理和控制，有利于雨水的收集、貯存、處理和利用，避免洪澇災(zāi)害。在傳統(tǒng)規(guī)劃方法，污水處理廠一般盡可能地安放在各河系下游、城市郊區(qū)。但是這種系統(tǒng)布局使污水廠距離再生水用戶較遠(yuǎn)，需鋪設(shè)的回用水管網(wǎng)費(fèi)用相應(yīng)增加。根據(jù)長期的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，建設(shè)大型的污水處理廠可以發(fā)揮規(guī)模效益，降低建設(shè)費(fèi)用和日常運(yùn)行費(fèi)用。