给水排水管道结构设计规范大全11篇

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关键词：生活质量；给排水；设计；管理

随着社会的不断发展，人民生活水平也得到了质的提高。为满足居民对高品质住宅的需求，要求住宅的设计和施工具有更多的适应性、灵活性。其中给排水工程的设计就是其中很重要的方面。作为住宅设施重要组成部分的给排水系统，其设计是否合理，关系到居民住户的生活质量和安全，下面就住宅给排水设计问题进行论述。

1水表设置及给水支管敷设

1.1关于水表设置

针对户内水表设置，国家标准《建筑给水排水设计规范》第3．4．17条规定：“住宅的分户水表宜相对集中读数，且宜设置于户外；对设在户内的水表，宜采用远传水表或IC卡水表等智能化水表”。此外，国家标准《住宅建筑规范》第8．1．5条规定：“住宅的水表、电能表、热量表和燃气表的设置应便于管理”。根据上述规定要求以及解决存在问题的需要，目前在工程设计上考虑的水表设置可归结为以下几种方式：

(1)分户水表集中设于底层空间内或室外水表井内，也就是所谓的水表落地安装，这种方式常用于多层住宅或高层住宅市政直接供水部分。一般一个单元梯位设一个水表井（箱），分户水管沿室内管井或利用外套U－PVC套管后沿建筑外墙逐层引入户内。其优点体现在：易于集中抄表，减少抄表人员工作量。缺点是：管材耗量大，部分敷设方式影响建筑外观，分户支管不易检修；小口径管材阻耗相对较大，不利于节能。目前，新建多层建筑以及一户一表改造工程大都采用这种做法。

(2)水表设于每层楼梯休息平台处或是水表间内，简称为水表独立分层设置和水表集中分层设置。水表独立分层设置是指给水立管设于平台处，每户或每层设一水表箱，将水表箱嵌入休息平台两侧墙体中。其优点为：外形整洁美观，管路短捷，阻力小，维修更换方便，造价较低，与相关专业容易协调。缺点是：水表分散设置，抄表人员工作量较大。目前，高层单元式住宅水表设计大都采用这种做法。水表集中分层设置是指给水立管设于水表间内，每层水表集中设置在水表间内。其优点为：水表集中设置，减少抄表人员工作量，管道维修方便。缺点是：占用公共位置，增加住户公摊面积，相对某些住户管线距离较长，管道阻力较大。当住宅为高层塔式住宅时，一梯多户，水表个数多，笔者建议在条件允许的情况下，高层塔式住宅的给水立管及水表应考虑设置在水表间内。

(3)将传统的普通机械式水表改换为远传水表或IC卡智能型水表。远传水表操作方便且自动抄表，IC卡水表只需用户预存入一定数额水费，将充值后的IC卡插入水表的读码器中即可用水。远传水表或IC卡智能型水表是一种发展趋势且在逐步推广中。

笔者根据工程设计经验，在常规条件下，建议11层以下的住宅采用普通水表底层集中设置，也就是集中设于底层空间内或室外水表井内；11层及11层以上住宅采用普通水表分层设置，也就是每层设置每层楼梯休息平台处或是水表间内；建筑物为标准要求较高的住宅时，可采用远传水表或IC卡智能型水表。传统的远传水表或IC卡智能型水表设置在户内，会产生影响到业主户内装修，以及水表检修物业人员入户难的问题。因此，在条件允许的情况下，远传水表或IC卡智能型水表尽可能设置在户外。

以上几种水表设置方式，各有其优缺点，具体在工程实际设计中采用何种方式，应由设计入员根据住宅的性质、建设标准及当地水务部门的要求确定。

1.2 给水支管布置与敷设

目前，住宅给水支管较多选用性价比高且安装方便的塑料材质的管道，塑料给水管材以其卫生、美观、水力性能好、耐腐蚀性好的优势得到了广泛的应用，但这种管材也有自身的一些缺点：阻燃性差、线胀系数大。国家标准《建筑给水排水设计规范》第3．5．12条规定：塑料给水管道在室内宜暗设。明设时立管应布置在不易受撞击处，如不能避免时，应在管外加保护措施。塑料给水管道明装易变形，影响美观，易受碰撞损坏，防火性能也较差，暗装不但可以从根本上解决这个问题，同时还可减少紫外线的辐射从而延长其使用寿命。因此，在条件许可时，应尽可能采用暗装满足其特性的需求。

给水支管的敷设方式也是设计中的重要因素，分户配水管起端至用水点间管道敷设可分为明设和暗设。明设是指给水支管沿室内楼板下吊设，优点在于：管道连接随意性强，可不受管径、接口的限制；管道设于明处，便于维修；可采用局部吊顶装修方式隐藏明露管道；虽然符合设计规范，可缺点是装修时要求室内局部设置吊顶来包装给水支管，室内局部的层高就会变小而影响使用空间。暗设是指给水支管敷设在楼面的找平层或沿墙敷设在管槽内，国家标准《建筑给水排水设计规范》第3．5．18条规定，给水支管敷设在找平层或管槽内的给水支管外径不宜大于25mm。因此，给水支管入户后即接入分水器，分水器暗设于厨房或卫生间墙体内，通过分水器后接往各用水点支管管外径均可控制在25mm以下。由于目前地板采暖方式应用较为普遍，而强、弱电管线有时也会设在垫层内，应注意与暖、电等相关专业协调，避免“打架”。交房时应在敷设给水管道的位置作上明显的标记，以免装修时破坏给水管道。笔者认为给水支管管道敷设可根据住宅特点或业主具体要求选择。

2 排水管道敷设

住宅厨房、卫生间是解决饮食起居非常重要的场所，但是住户通常在购房时只会留意到厨房、卫生间的净面积，是否宽敞明亮通风，考虑如何装修等等，却往往忽略了一个最基本的细节，那就是厨房和卫生间的排水管道设计。

2.1 厨房排水管道设置

厨房洗涤池排水支管尽可能直接在楼板上接入排水立管而避免排水支管进入下层户内。而对于厨房地面排水是否设地漏，目前还尚有不同的看法。现代生活厨房地面一般已很少用水冲洗，少量的溅水用抹布就可完成地面的清洁，厨房地漏由于长时间无水补充，水封内存水蒸发后臭气返串地漏进入室内。同时，取消地漏还可避免地漏排水支管进入下层户内空间。但是实际使用中尚存在使用不当或器件损坏以及管道爆裂的情况，此时厨房地漏就起到及时排放的作用，避免溢水而造成的经济损失。

笔者建议在厨房与阳台相邻的情况下，可不设地漏，利用阳台地漏及时排除积水。如果厨房未与阳台相邻的情况下，厨房需考虑排水需求，此时建议设计密闭地漏来避免水封的破坏，防止地漏以下的有害气体、污水、病菌和害虫通过排水支管进入室内影响环境质量。

2.2 卫生间排水管道设置

同层排水作为一种新颖的排水安装方式，它可以适用在任何场合下的卫生间，以代替传统的下排水方式。同层排水系统是指在建筑排水系统中，器具排水管和排水支管不穿越本层结构楼板到下层空间、与卫生器具同层敷设并接入排水立管的排水系统。为了不使卫生间污水横管进入下层户内空间，排水管道的敷设一般采用以下几种方式：

2.2.1沿墙敷设排水方式

该方式排水支管和器具排水管在本层结构楼板上方暗敷在非承重墙（或装饰墙）内或明装在墙体外，与排水立管相连。该排水方式达到了卫生、美观、整洁的要求。其不足之处是：

采用该方法时，设计时要采用一定形式的卫生器具，例如：大便器为后出水壁挂式。这种产品选择余地比较小且应采用相对应的固定支架。

地漏问题是沿墙敷设排水方式存在的最大问题。针对国内传统做法，卫生间均设置地漏。对于有些采用侧墙式地漏，存水弯设置在管道井中这种做法并不是真正的同层，且不具备普遍性（管道井并不是都有）。新开发的侧壁地漏或多通道地漏埋在垫层和结构层内虽可解决此问题，但卫生间垫层厚度需增加到100mm左右，而且必须土建施工预埋。通过实际工程的应用，笔者认为沿墙敷设排水方式只适用于大户型住宅卫生间和大面积公共卫生间。

2.2.2降板同层排水方式

该方式是近年来较多采用的一种方式。卫生间楼板下沉的设置方式参照《住宅卫生间》01SJ914。具体做法是卫生间的结构楼板下沉（局部）350mm左右，作为管道敷设空间。下沉楼板采用现浇砼楼板并做好防水层，按设计标高和坡度沿下沉楼板面敷设给、排水管道，并用水泥焦渣等轻质材料填实作为垫层，垫层上用水泥砂浆找平后再做防水层和面层。

通过实际工程，对于降板同层排水可以概括以下几个优点：

(1)房屋产权明晰：卫生间排水管路系统布置在本层（套）业主家中，管道检修可在本层（套）业主家中进行，不干扰下层住户，私密性较好。

(2)卫生器具的布置不受限制：因为降板上没有卫生器具的排水管道预留孔，用户可自由布置卫生器具的位置，满足卫生洁具个性化的要求，开发商可提供卫生间多样化的布置格局，提高了房屋的品质。

(3)排水噪音小：排水管布置在楼板上，被回填垫层覆盖后有较好的隔音效果，从而排水噪音大大减小。

(4)渗漏水机率小：卫生间降板层不被卫生器具管道穿越，减小了渗漏水的机率，也能有效地防止疾病的传播。

但存在以下缺点：①以降低卫生间高度为代价，降板必须有至少300mm的净空，才能保证虹吸便器的排水畅通。②敷设降板内给排水管道的渗漏，造成降板层内的积水难以排除。③结构设计及施工复杂，土建造价增加。

降板同层排水方式目前发现的最大问题在于解决坑内积水。产生的原因可能：腐蚀穿管泄漏；管道连接不当；机械清通损伤；防水施工不到位等。

解决的常规做法有：①在坑内降板层上设置泄水短管，排至室外，该做法解决积水排除问题但影响环境和破坏景观。②在坑内降板层内设置排水地漏，排除坑内积水，其存在问题是无法清通和补水，位置不妥时仍能影响下层用房。这些常规做法均不够全面和彻底解决积水问题。据此，目前国内又开发了新的思路，坑内积水可利用同层排水专用地漏来解决。专用地漏上顶为面层排水地漏，下部侧壁为降板层排管口，采用同一组件，解决面层和降板层的排水，上、下同排，合二为一，节省空间，节约材料，满足使用要求。同层排水专用地漏的开发与应用推动了同层排水技术的发展。

3 结论

综上所述，随着人们生活质量和住宅设计标准的不断提高，住宅给排水设计有待进一步探讨，进一步优化。通过提高给排水设计的质量，寻求最佳的给排水设计方案，实现住宅使用功能的根本转变和提升，才能适应住宅设计发展的新要求，满足人民群众不断提高的物质文化和生活要求，才能在房地产市场占有一席之地。

参考文献

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中图分类号：TU99文献标识码： A

0 引言

随着城市的发展与人口的增多，小管径排水管道已经不能满足现实的需要，排水管道的发展朝着大管径方向发展。目前市政排水管道大多以硬聚氯乙烯（PVC-U）管、聚乙烯（PE）管、钢筋混凝土管道、混凝土管道、预应力混凝土管为主。在管道的设计中依据不同的管顶覆土高度H值来选择管材的等级、管道基础形式及接口方法。市政排水管道中最常用的基础形式有砂石基础和混凝土基础，往往根据不同的基础形式来确定不同的基础支撑角，使所选管材经济合理。本文通过研究PE管道基础的不同形式来计算分析管道覆土的最小厚度。

1.工程概况

本文以伊宁市滨一路排水管道为工程实例进行研究，该道路为新建道路，机动车道为15米的沥青混凝土路面，两侧各有3米的绿化带，人行道宽度为4.5米，结构按非机动车道结构设计。排水管道设置在人行道上，排水采用雨污合流制。

2.基础承载力

开槽法施工的混凝土管道，当地基承载力特征值fak≥100kpa时，宜优先采用砂石（土弧）基础；当fak

3.塑料排水管材类型

管材类型有硬聚氯烯、增强聚丙烯和聚乙烯等；根据管壁结构型式有平壁管、双壁波纹管、加筋管、缠绕结构管壁及钢塑复合缠绕管壁等。

4.结构计算

埋地塑料排水管道在外压力作用下，管壁截面的环向稳定性计算应符合下式要求：

式中：-管壁失稳得临界压力标准值（KN/m2）

-管顶在各项作用下的竖向压力标准值（KN/m2）

-管道的环向稳定性抗力系数。

一、管壁失稳的临界压力可按下式计算：

1）管壁失稳的临界压力可按下式计算：

式中：管材坏刚度（KN/m2）

管材土的综合变形模量（KN/m2）

管材泊松比

2）管顶在各项作用下的竖向压力标准值可按下式计算：

回填土的重密度，可取18KN/m3

管顶至设计地面的覆土厚度（m）

车轮荷载或堆积荷载（最大值）传递到管顶处的竖向压力标准值（KN/m2）

3）设计荷载

车辆荷载按《城市桥梁设计荷载标准》CJJ77-98中城-A级、城-B级取值；地面堆积荷载按10KN/m2计。

4）管道变形设计

塑料管道在组合荷载作用下的最大竖向变形可按下式计算：

式中：管道在组合荷载作用下的最大竖向变形（m），该值不超过0.05Do；

变形滞后效应系数，取1.5计算；

管道变形系数，按管道基础中心角时，取0.1计算；

每延米长管道管顶的竖向土压力标准值

地面荷载对管道的作用，其准永久值系数，；

车轮荷载传递到管顶处的竖向压力标准值

管道的计算直径

管材的环刚度

管侧土的综合变形模量

管侧土的综合变形模量

5）管侧土的综合变形模量可按下式计算

式中：管侧回填土在要求的压实密度时相应的变形模量（MPa），应根据试验确定；当缺乏试验数据时，可参照表1采用；

基槽两侧原状土的变形模量，应根据试验确定；当缺乏试验数据时，可参照表1采用；

与Br（管道中心槽宽）和De（管外径）的比值有关的计算参数。

、-与Br（管道中心处沟槽宽度）和De（管外径）的比值有关的计算参数。

6）计算参数及、-分别见表1，表2.

表1 计算参数

表2 计算参数、

五、工程实例：

伊宁市滨一路采用内径1000mm的聚乙烯（PE）缠绕结构管壁（A型）埋设于车行道上，车辆荷载为城-A级，管道开挖采用开槽法施工，管中心处沟槽宽度为2.4m，管侧采用粗砂回填，管道回填土的重力密度为18KN/m3，其变形模量取7Mpa。基础采用砂石基础，支撑角为120°，管侧回填至管顶平。管壁厚62mm，管侧环刚度8KN/m2.

1)管道的竖向直径变形率

①管道侧土的综合变形模量Ed

由公式，则Ed=5.831MPa。

②管道的竖向直径变形量

由公式，则

③管道竖向直径变形率

（符合设计要求）

2）管道环截面稳定性

，则（KN/m2）

由式，当时，内径1000mm的环截面稳定性满足要求。

结语：

城市排水管网在城市发展中处于非常重要的地位，建成后出现问题不单维修费用高而且还会造成二次施工破坏原有路面整体强度，因此加强对管道竖向直径变形率、环截面稳定性的验算有着重要的意意。根据管径、确定临界埋设深度，防止因埋设深度不足造成管道损坏，在后期交付使用中出现排水畅、由于管道损坏造成路面下沉等问题。希望过本文的研究，能够在以后的实际施工中提供一种简便可行的验算方法，便于掌握来指导施工。

参考文献：

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0.前言

伴随着城市的发展、经济生产的调整、旧城区的改扩建以及城市新开发区的建立等，城市排水管道系统才慢慢形成和得到发展。由于我国还是发展中国家，导致城市基础建设比较落后，排水系统和城市污水粪便处理就更为落后。例如：污水直接排进河道造成污染；排水体制不确定使雨水和污水混流；排水管网建设与污水处理厂建设不配套导致再次污染的现象等。因此要求每一个市政工作者从制定政策、规划设计、实施管理方面的考虑来综合解决城市排水的问题。

1.排水管道的设计规划

排水管网的设计要具有前瞻性。城市排水管道的使用年限比较长，一般能达到四五十年，因此在城市排水管道的规划设计要长于城市的总体规划年限，排水量的规划也要有前瞻性。

道路位置地形一般是规划在单坡、顺山沟、横山脊等，随着自然坡度的变化，周围地势与重现期选定有关，而不是以道路等级确定。根据地段的排水方向和出路，地形的现状结合市政给排水设计规范、消防规范、给水排水手册来布置管道，确定管径，选择正确的排水管材，结合地理、气候等情况，可在新城区和条件允许的旧城区使用分流制。为了保证排水的顺畅排除，在满足环境保护的情况下，应根据当地城市建设和地形条件下使用分流制管渠系统。

2.排水设计参数的确定

城市排水工程规划设计的期限要和城市总体规划期限保持一致，排水工程设计年限为20a。住房建设在城市化的大规模建设中占有很大的比例，用水量也在增加。所以在排水设计时城市排水量要考虑到城市的发展水平。

2.1雨水量设计

雨水管渠设计流量公式：

Q=ΨqF

式中：Q——雨水设计流量L/s；

Ψ——径流系数；

q——暴雨强度L/（s·hm2）；

F——汇水面积hm2。

污水量设计

Q=Q1+Q2+Q3

式中：Q1——居住区生活污水设计流量（L/s）；

Q2——工业企业内生活污水量、淋浴污水量（L/s）；

Q3——工业企业的工业废水量（L/s）。

按下式计算：

Q1=n×N×Kz/（24×3600）

式中：n——污水定额（L/（人×d））；

N——设计人口数；

Kz——生活污水量总变化系数。

2.2管径、坡度

城市道路设计中，道路横坡一般为1.5%左右；纵坡的变化幅度较大，有时小于0.3%，有时为了利用地形，减小工程土石方开挖量，在设计中应增大纵坡。地质复杂的地区设计时根据汇水面积内的雨、污水水量及道路的坡度确定雨、污水管道的管径、排水坡度。遇到道路坡度变陡处，管道坡度相应变大，再根据水量确定是否增大管径；遇到道路坡度变缓或倒坡处，则根据水量放大管径、减小坡度，以免埋深过大。设计采取跌水井进行消能及管道坡度的调整。合理利用冲沟，减少雨水管道的敷设长度；结合规范及当地养护部门的要求，城市道路的污水管道最小管径为400mm，一般城市道路的污水管道管径多为500～700mm；雨水管道上游管径不小于500mm。

2.3环刚度选择

环刚度是埋地排水管抗外压负载能力的综合参数，为保证塑料埋地排水管在外压负载下安全工作，环刚度的选择是设计中的关键之一。环刚度的选择不仅取决于外压负载的情况还取决于铺设后管道周围土壤（回填材料）的情况。根据世界各国的经验，塑料埋地排水管在外压负载下是否能够安全使用的因素中，铺设情况是最主要的。

结合以往施工及设计经验，建议在设计塑料埋地排水管时尽量选择较高的环刚度。直径在500mm以下塑料埋地排水管：一般要选择环刚度8kN/m2的，只有在地质条件好又没有运输车辆负载的采用环刚度4kN/m2的；直径在500～1200mm的塑料埋地排水管：尽量选择环刚度8kN/m2的，如果选择环刚度8kN/m2以下的要经过结构设计计算并严格控制铺设施工的质量。施工必须确保回填质量，回填土密实应符合下列规定：主管区的回填土密实度不应小于95%；管道宽度以外次管区的回填土密实不应小于90%。

3.排水管道的设计布局

排水管道在设计布局时要根据地形趋势顺坡排水，管径大小与规划相吻合；管网密度合适，排水路线最短，以求经济合理；污、雨水排放尽可能分散，避免集中；污水截流干管尽可能布置在河岸及水体附近。

排水出口的要结合地形情况分散或者集中布置，如果排水出口的地区构造简单或者距离河流、污水处理厂等较近时就可以分散布置，相反如果排水出口距离河流、污水处理厂较远或者需要排到较远处时，这样要是分散布置的话管道建设的成本就会增加，因此可以考虑集中布置。

在排水线路的设计过程中，首先要符合排水规划的统筹安排，因为通常在市政道路的下方有给排水、燃气、通信、电力等管线，并且相关规范也规定各种管线的布置都应保持一定的距离，因此设计排水管线就要在原有管线的基础上保持距离，并留有一定的空间供其他管线使用，并且要处理好排水管之间的问题，如雨水检查井与污水管道冲突的现象。在行车道下方的排水管线也要注意布置在中间位置，即车轮子之间的位置，这样可以避免排水井盖和管线受到车轮的长期碾压发生变形沉降。在于已经建成的管线衔接的时候，也要把这些现有的排水管线摸查清楚，分清污水管道、雨水管道及合流管道，以免设计时发生错乱。

排水管线的高程和控制点的设置要综合多方面考虑，排水管道的主要功能就是要能将管道沿线的雨水污水等顺利收集并排到指定位置，因此排水管道起点要保证区域内的绝大部分用户的排水需求，排水管道出口要有足够的埋深，但是随着埋深的增大，会导致开挖深度增加、施工难度增大、工程造价攀升，对此在确定控制点标高的过程中，应避免因极少数控制点而增加整个管道系统的埋深，针对个别控制点应特殊处理，如起点本身是低洼地带、有排水要求的地下室等，可设置局部泵进行提升；如新规划的用地可以先提升地面的高程；如排水流量小的区域也可以通过增加管径来降低埋深。

4.结束语

市政给排水管道工程设计需要实践经验和能动性相结合。要想做到排水工程的质量优良、经济合理和施工方便，就要在满足规范要求的情况下，注意设计环节，在实践中要点根据情况调查市场与经济技术比较，结合城市的发展和人们的需求因地制宜，做出更有针对性的设计。 [科]

【参考文献】

[1]许明忠.关于城市排水管道系统设计的思考[J].中国科技信息，2005，06.

[2]孙艺.新型城市道路排水系统设计研究[J].才智，2008，08.

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关键词：高层楼宇建筑 供水模式 排水消能设计

城市基础设施建设的不断进行，建设可用楼宇建筑修筑的土地资源也越来越紧缺，建设高层、超高层集办公、丙谷胺、商场、住宅、以及娱乐场所等功能为一体的复杂建筑已成为城市楼宇建筑建设发展的主要方向。供排水系统在是楼宇建筑中的一个重要系统，其运行功能特性不仅直接影响到住宅用户对供排水系统的基本功能需求，同时还影响到整个楼宇建筑能否安全可靠、节能经济的高效运行。目前，我国建筑供排水系统在设计、施工等过程中其技术规范已日趋完善，在很大程度上提高了建筑供排水系统综合技术功能水平，但由于楼宇建筑功能结构的复杂性，在设计和施工过程中依然存在一些缺陷和问题。因此，对楼宇建筑供排水系统设计方案进行研究时，在满足楼宇建筑供排水基本功能的前提下，结合先进的设计理念和技术装备措施，构筑完善可靠、高效节能的供排水系统方案就显得非常有工程实际意义。

1 高层楼宇建筑供水模式设计

随着高层或超高层楼宇建筑供排水系统研究的不断深入，很多先进的节能降耗技术也被成功应用到楼宇建筑供排水系统节能、节水工程中。从大量文献资料和实际设计经验可知，重力供水和变频供水模式的节能经济性，在供排水系统设计、施工等学术探讨领域中存在比较大的分歧，各有各的优缺点，目前我国还没有对这两种供水模式的节能技术经济性编写相应的法规或行业标准。就笔者所参与的几个高层楼宇建筑供排水系统设计和方案严重来看，个人认为对于办公和起居住宅为主的高层楼宇建筑而言，采用变频调速的供水模式其在节能技术经济性方面更为优越。在高层和超高层楼宇建筑结构设计过程中，通常会每隔15层设置一个避难层兼建筑机电设备层，也就是说在进行供排水系统设计时，可以楼宇建筑结构中第一个避难层或每隔一个避难层按照相应供水容量需求，设置一套中间转输水箱体系，并在每两个避难层中间楼层处选择一套匹配的变频调速控制系统，分别向两个避难层间的两个小分区供水，即将每两个避难层看成一个供水大区，然后采用减压阀分别向上下两个分区供水，这样一方面可以利用变频调速控制系统自身动态调节控制功能，达到节能降耗的目的；另一方面可以只在楼宇建筑第一个避难层及第三个避难层处设置该大区的中间转输水箱，从而有效减少楼宇建筑给排水系统机房占地面积，提高楼宇建筑建筑面积的综合利用效率。按照上述的变频调速供水模式进行高层楼宇建筑供排水系统设计时，其供水机械设备及相应管材的最大承压为楼宇建筑垂直高度一层和三避难层的中间高度，也就是说按照15层每一个避难层进行计算，供排水系统的总承受压力不会超过2MPa，就目前相关技术水平和市场中的相关设备材料的耐压能力而言，其能在2MPa压力调节下安全稳定运行。另外在供排水系统中采用变频加压水泵配置方案设计时，采用一个大容量水泵配一个小容量水泵，加上一个气压水罐并设计备用一台大容量泵的供水选型搭配模式，这样供排水系统整体流量分配可以按照100%、50%、30%三种模式进行运行，同时当主供水泵出现问题时，备用大容量水泵会自动接替主供水泵的所有负荷，同时也能满足100%、50%、30%等运行模式，从而使整个给排水系统的水泵的总出水量基本能与整个系统总需求水量间保持平衡，而且输水泵在变频调速控制模式下，可以有效确保所有水泵均处于高效区运行，达到变频节能降耗的目的，且大大减少了给排水系统水泵机房的面积，以及优化系统结构降低可能导致的二次污染机率。

2 高层楼宇建筑排水系统势能消除设计

楼宇建筑高度的不断增加，对排水系统设计也提出了更高的要求。由于建筑高度引起的水势能如何消除是高层楼宇建筑排水系统设计研究的一个重要内容。水流从上百米的高空在重力作用下下落，按理论分析，其会将自身势能逐步转变为动能，这样势必会对排水管道系统造成严重破坏。同时受到高层水流的冲击，较低层的水是否能够保持其应有的特性都是高层楼宇建筑排水系统设计研究的重点。从大量模拟仿真实验和流体动力学分析可知，由于管道内部存在空气、摩擦等影响因素，高层楼宇建筑排水立管中的水流呈现明显的断续、非均匀等特性，即排水管道中的水在下落时，会形成一个水气相混合不稳定复杂流体，流量、流速等时大时小，排水立管满流和非满流工况交替出现。高层楼宇建筑给排水系统立管中水流其具体演变过程为：从附壁螺旋流到水膜流，再到等速水膜流，最后形成柱塞流，而从工程实际应有效果分析来看，对排水管道系统造成破坏的主要水流状态为柱塞流。因此，在进行高层楼宇建筑排水系统设计时，要确保立式排水管道系统具有较高的安全可靠和节能经济性能，首先在方案设计时，要从先进设计理念出发，采取先进的设计方案确保排水立管中的水流始终不能形成柱塞流，将水流有效维持在等速水膜流状态，也就是说在进行高层楼宇建筑供排水系统设计时，应结合工程实际特性和供排水负荷需求进行严格水力计算，有效将立管设计流量的荷极限值控制在相关规范和技术标准要求范围内。此外在高层楼宇排水管道系统设计时，应采取相应消能技术措施，减小由于势能引起的水流下降速度增加量，降低水流冲击对供排水系统管道的冲击破坏性。从试验数据分析表明，在高层楼宇建筑排水系统立管上隔一定的距离设计一个 “乙”字弯型结构，大约可以降低50%的流速，同时根据楼宇建筑工程实际情况，通常按照自顶层起每隔6层选配一整套消能装置，这样可以有效保证整个排水管道系统具有较高的性能水平。在高层楼宇给排水系统设计过程中，设置专用的通气立管与大气相通也是一个常用的降速减能设计方案，利用释放排水管系内部的正压力以弥补给水流中由于空气造成的负压，使排水系统立管中的气压始终接近大气压力，确保排水管道内的空气流通性能，排除排水管道中可能存在大的有害气体成分，有效保护卫生器具等排水设备的水封性能，有效提高整个排水系统综合性能水平。

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1、前言

2003 年 3月 20 日在香港淘大花园发现了非典（SARS）症候群，在大约四周的时间就有 321 人传染个案发生，经调查证明：由于该住宅屋村高层住宅楼排水管道年久失修，室内排水地漏水封失效，使排水管道形成“烟囱效应”，SARS 病毒由空气通过排水管道和室内地漏由下至上传播，造成上层住宅大量人群的感染。仅在该屋村 E座就有 42 人因感染 SARS 病毒死亡。惨痛的教训，使人们开始重新审视我们建筑给排水方面的存在的问题。目前全世界仍有 11 亿人缺乏安全水源，26 亿人缺乏基本的卫生设施。

与发达国家相比，国内设计师、开发商及住户往往愿意在建筑结构和装饰方面不惜花费，而对长期影响人们居住健康的建筑给排水系统重视不够，从设计到用材标准偏低，多从节省投资考虑，以至于长期以来国内建筑排水存在的返臭气问题成了一个普遍的问题，解决这个顽症迫在眉睫。

2、住宅返臭气的原因

根据作者近几年的调查了解，造成住宅排水系统返臭气的原因主要有如下几个方面：

（一）、建筑排水系统设计方面的问题：

由于我国在建筑排水方面的基础理论试验研究及产品研发一直处于落后状态，设计规范及标准存在许多不足之处，随着近十多年来国内高层、超高层住宅建筑的规模日益扩大，原有的设计规范中存在的不足日益凸显出来。加之部分设计人员对建筑排水系统影响水封安全的细部结构重视不够和设计粗糙，也是造成建筑排水系统水封失效的重要原因。主要反映在几个方面：

（1）、系统排水能力设计偏差。例如按照GB/T50015《建筑给水排水设计规范》2003 版标准规定，口径 DN100塑料排水立管，仅设伸顶通气管的排水能力 5.4 升/秒，设有专用通气立管的排水能力为 10 升/秒。而 2010年在湖南大学进行的排水系统水力测试中，设伸顶通气管的排水能力仅为 2.5 升/秒，设有专用通气立管的排水能力仅为 6 升/秒。尽管 GB/T50015 标准 2009 修订版调整为：仅设伸顶通气管的排水能力 3.2～4.0升/秒，设有专用通气立管的排水能力为 8.8 升/秒。其设计排水能力仍然远远大于塑料管的实际排水能力。

在调查中我们也注意到，采用塑料排水立管的高层及超高层住宅返臭气的现象尤为明显，特别是北方地区采用封闭楼梯间的楼房，在楼梯间便可闻到厕所的臭味。

（2）、水封深度设计的问题。目前按照设计规范，排水系统均采用 50mm 水封深度。在一般常规条件下，这样一个水封深度是安全的。但在一些高层和超高层住宅中，高低区采用统一的地漏水封深度，往往不能满足要求，特别是遇到风雨等气候变化时，地漏返臭现象尤为明显。

（3）、水封设置的问题。目前部分住宅排水系统由于担心在横支管上设置 P 型存水弯易造成管路堵塞，往往设计采用带水封卫生器具和带水封地漏来解决水封的问题。由于绝大部分住宅住户在二次装修时，更换并采用了市面上流行的底楼结构及水封深度不合格的地漏，造成水封保护失效。这是目前大多数住户地漏返臭的主要原因。

（4）、重复设置水封的问题。部分设计人员为解决地漏返臭的问题，错误地采用横支管设置 P 型存水弯的同时采用带水封地漏的双重水封设计方法。

（二）建筑排水管配件产品选用安装及使用方面存在的问题

建筑排水管配件的产品研发、选用安装及使用方面存在的问题，是建筑排水系统水封失效的另一个重要原因。突出表现在：

（1）、有试验显示，在室内排水器具中地漏水封最易受到破坏。不合格地漏的大量使用成为住宅排水系统水封失效的主要原因之一。

目前不合格地漏主要有四大类：

一是水封深度不能达到 50mm 的地漏，有些甚至不到 20mm；

二是规范禁止使用的钟罩式地漏；

三是规范禁止使用的机械翻板式密封结构的所谓“防返溢防臭地漏”；

四是水封容积过小易干涸的地漏；目前这种不合格地漏占到市场零售地漏品种的绝大部分。

主要通过两个途径被选用，一是设计施工过程中，为降低成本选用了不合格地漏；二是在住户二次装修过程中大量选用市面上的不合格地漏。

（2）、部分管配件厂家生产的存水弯管件水封深度达不到 50mm。

（3）、大部分住宅卫生间和厨房预留的洗面盆和洗菜盆排水接口是采用 DN50 口径的，而洗面盆和洗菜盆附带的排水接管通常外径是 40mm，许多用户是采用将其直接插入 DN50 预留排水管接口的连接方式，由于连接管道直径差形成的间隙，造成排水系统废气直接与卫生间和厨房连通溢出。这种现象较为普遍。

（4）、采用钟罩式地漏的住户，因地漏易淤塞往往移去地漏中的扣盅进行清理，造成管道废气直接溢出。

（5）、部分住户室内地漏长期处于干涸状态，造成水封失效。特别是在北方干燥地区情况尤为严重。

（三）公众水封安全意识较薄弱

建筑排水对公众健康的影响是不容忽视的，排水系统的水封又是确保居住环境健康卫生的重要屏障。由于排水系统水封失效，返臭产生的有毒有害废气，对身体健康的影响是一个相对缓慢的过程，往往不能够引起人们足够的重视。另一方面公众普遍缺乏水封安全意识和识别合格地漏的常识，常常只注重地漏的装饰性，忽略了其水封的安全性能。

3、解决住宅返臭气的措施和建议

解决住宅返臭气关键问题是要解决排水系统水封的安全问题，其次是要杜绝安装使用维护过程中管道废气的溢出。确保排水系统水封的安全性是一个系统的工作，牵涉到设计、产品及施工安装等方方面面。

（1）、正确合理的设计方案是确保建筑排水系统水封安全的重要环节。在住宅排水系统中绝大部分水封失效返臭的问题是和设计有关或是通过设计改进可以杜绝的。建议将住宅水封（特别是地漏水封）检验作为施工安装竣工验收的一项内容。

（2）、合理选择系统排水能力设计参数。目前 GB/T50015《建筑给水排水设计规范》中部分生活排水立管最大设计排水能力参数，用于塑料管道系统设计显然过大，造成系统压力波动值高，地漏水封遭到破坏。

为了解决这个问题国内多个单位投资新建了排水试验塔，中国工程建设标准化协会已制定了《生活排水系统测试标准》，住建部也在着手制定《住宅排水系统排水能力测试标准》。尽快地确定科学合理的系统设计参数，是解决水封安全问题的重要基础工作。

（3）、合理设计水封。在确保系统 50mm 水深度的同时，在高层和超高层建筑排水系统中，可根据高中低区的压力波动特点，在不同层高的局部区段采用 70～100mm 的深水封存水弯和地漏。目前日本根据居室排水器具中地漏水封最容易被破坏的特点，将地漏水封深度设置为 60mm，高于我国的标准。

（4）、设计选用规范允许的合格地漏，严禁采用钟罩式地漏和机械密封式地漏。推荐一种新型筒碗式地漏，这种地漏水力性能好，不易积存污垢。水封容积大，不易干涸。水封装置不易除去，可以在保持水封的状态下进行清洗，且具有防返溢功能（见图 1、图 2）。

（5）、针对目前普遍存在的住户在二次装修中更换不合格地漏，造成水封失效的现实问题。在设计中可以采用在横支管设置水封和选用无水封直通地漏的方案。这样即便住户二次装修时更换了地漏，也不至于造成系统水封破坏。

（6）、为防止水封干涸，在设计中可以选择补水存水弯、补水地漏或多通道地漏，采用洗面盆排水流经存水弯和地漏的补水方式，以确保水封不干涸。

（7）、避免重复设置水封的现象。许多设计人员对重复设置水封的概念不理解，错误地认为双重水封会更安全，反而造成排水不畅，地漏返臭。因此，应注意凡是横支管采用 P 型存水弯水封的地漏接管处，应安装无水封的直通地漏。其它排水器具水封的设置也应遵从这个设计原则。

（8）、在排水立管系统设计中采用具有消除水舌功能的旋流三通或加强旋流器等新型管件，可以降低通气阻力，有效地减缓系统的压力波动，防止水封破坏。例如在在普通伸顶通气单立管和双立管排水系统中采用旋流三通管件，其横支管切向入水的结构设计，可形成中空螺旋形水流，消除“水舌”现象，使系统排水状况得到改善，避免了水封破坏现象的发生。

（9）、在住宅卫生间和厨房，采用与洗面盆和洗菜盆排水管外径相配套的变径接口。如图 3 所示的带有密封小圈的承插式快接管口，可避免以往由于采用 DN50 管接口，造成接口处排水管道废气溢出到居室的现象发生。

（10）、提高公众的水封安全意识，这是一项艰巨的任务。要让大家认识到水封对保障人们居住环境健康安全的重要性，了解水封的知识和如何辨别合格的地漏。提请人们注意这在二次装修时要确保水封的安全。目前市面上流行的大量的所谓“防臭”地漏，这些地漏多是采用《建筑给水排水设计规范》禁止使用的活动机械密封来代替水封的结构形式，在使用过程中由于污水中携带毛发的缠绕及污物的附着，这种活动机械密封往往无法关合，造成密封失效。一些地漏水封深度只有不到 20mm，不符合水封深度大于等于 50mm 的设计标准要求。室内排水系统是以确保 50mm 深度水封不被破坏条件下的排水能力作为设计依据的，如果选用水封深度小于 50mm 的地漏，势必造成水封的破坏和出现返臭现象。

4、结束语

解决住宅返臭气是关系到公众健康的大问题。一个不合格的住宅排水系统，对人们的健康影响甚至是一生的，应该把它提到与治理环境污染同等的高度来认识。行业的专家和生产企业在制定标准和研发产品时，理应将公众的利益放在首位，充分重视水封的安全问题。应结合我国的国情，进一步完善细化规范标准中设计水封安全性的章节条款，不仅要确保设计的正确合理，也要考虑到住户缺乏水封安全常识的实际情况，采取相应的技术措施，确保在二次装修时不因更换地漏而造成水封失效。提供水封安全的设计和合格的排水产品，是考问我们建筑排水专业技术人员责任和企业家良知的课题。

篇（6）

中图分类号：TU208文献标识码： A

With the development of China's economic construction, the construction of high building are on increase, and to top, large, multifunctional development. This is the higher requirements to designers. High building water supply and drainage design is humane, reasonable, directly or not affect the quality and use of buildings, so more attention should be pay to high building water supply and drainage design.

Key words: high buildings; water supply and drainage design; attention problem

引言

给排水专业的任务是为高层建筑提供生活、生产及消防用水并将建筑污废水及时排出。因其对于建筑使用舒适性及安全性有重要影响，关乎广大居民的生命财产安全，给排水设计又是工程质量的最先环节，必须设计合理，综合考虑各种因素，所以对高层建筑给排水设计进行研究和探讨有重要意义。

一、高层建筑给排水的基本特征

要探究高层建筑给排水设计，首先应该明白给排水的基本特征，只有这样探究优化设计才具有实际价值。其基本特征主要体现在如下几个方面：

1、使用给排水设备人数较多，而且瞬时给水量与排水流量都比较大，一旦发生了停水与排水故障必然会影响到众多人，因此其给排水必须要有安全可靠水源，经济合理的排水系统，以及排水管道具有合理的通气问题，确保安全、可靠的供水。

2、因高层建筑高度达、层数多，因此给排水需要较大静水压力，要确保管道与配件不被破坏，就需要对给排水实施合理竖向分区，加装降压设备及中间与屋顶的水箱，确保系统正常运转。

3、高层建筑功能比较复杂，失火的可能性比较大，一旦失火其蔓延较快，疏散人员以及扑救都比较困难。因此就必须要设计安全可靠的消防给排水系统，进而来满足各种消防要求，并且所设计消防给水要立足自救，才能够确保及时将火灾扑灭，避免出现重大事故。

4、高层建筑要求较高的防震、放噪声等，可是室内的管道以及各种设备管线长、种类繁多以及震源与噪声源都比较多，因此就要考虑到管道防噪声、防震、防沉降等各种措施，确保管道不会漏水，不会对建筑结构以及装饰造成损坏。

5、因高层建筑中给排水、空调、消防及电气等各类管道都比较多，因此就要做好综合布线，确保各类管线综合较差，方便日后维修。

6、高层建筑的给排水设计标准较高，管道以及卫生洁具材料较多，施工的难度也较大，因此具备较高的施工要求。

二、高层建筑给排水设计应注意的问题分析

根据高层建筑给排水的特点，在设计中应注意以下几个方面的问题：

1、因排水量大，管道长，应注意排水通气管道的设置

排水通气管道根据设置情况的不同分成很多种类，在高层建筑中使用比较广泛的是通气立管，环形通气管，主通气立管或副通气立管。在高级酒店的设计中可能还需要器具通气管。各种通气管均按照《建筑给水排水设计规范》（GB50015-2003）要求设置。在这里需要注意的是生活排水管道的立管顶端，在条件允许的情况下均应设置伸顶通气管。伸定通气管是最基本最重要的通气管，不能因为设置其它通气管而忽略设置伸顶通气管。伸顶通气管在设置中应注意：一是仔细对照建筑专业施工图, 按照屋顶的类型考虑通气管设置高度, 避免设在斜面装饰内而无法伸出屋面。后果是可能会有一些有害污浊气体通过排水透气管散逸至室内, 既影响住户室内的空气环境质量, 又影响排气的顺畅。二是应在排水通气管顶端设置风帽或者网罩。三是高层建筑屋面金属排水管的伸顶通气立管应考虑防雷问题。在进行给排水设计中，给排水设计人员应与电气、建筑通风等专业密切配合,将屋面金属管道等部件的情况向电气专业设计人员交待清楚。

2、应注意高层建筑给水方式的选择

选择给水方式是高层建筑给水系统设计的关键，它直接关系到给水系统的使用和工程造价。对于高层建筑，绝大多数都采用分区给水方式。一般采用的分区给水方式有：并联分区供水及串联分区供水。建筑高度不超过100m宜采用垂直分区并联供水或减压供水，超过100m宜采用垂直串联供水方式。若采用减压式供水可考虑采用减压水箱或减压阀，因减压阀占地面积小，不影响水质，无噪声，故采用减压阀减压的方式日渐增多，但选用时应注意减压的比例和减压阀工作曲线，避免减压阀使用时产生啸叫。

3、雨水系统的设计应注意的问题

3.1 高层特别是超高层建筑屋面雨水设计重现期的取值应慎重。《建筑给水排水设计规范》中规定，高层建筑的屋面雨水排水工程与溢流设施的总排水能力不应小于50年重现期的雨水量。超高层建筑设置溢流口难度比较大，建议屋面雨水的设计重现期适当放大或设置溢流管系。还要注意一些雨篷及裙房屋面的排水计算，在计算时要考虑上方侧墙的面积的一半。

3.2 由于建筑高度很高，目前常用的65型、87型雨水斗设计流态为重力流但需考虑排水压力，因此在选用雨水系统管材时需要考虑由于建筑高度引起的静压力，建议雨水管材在普通钢管压力范围内选用普通钢管，承压比较高的部分采用无缝制管。此外屋面雨水排入的第一个室外检查井应选用消能井（特别是虹吸排水时），以防止由于排入管压力过高引起的喷溅事故。

4、应注意排水管道的噪音问题

目前国家正大力推广使用塑料给排水管道。与金属管道相比较,塑料水管具有重量轻, 耐压强度好, 输送液体阻力小,耐化学腐蚀性能强,安装方便等特点。目前市场上排水管道普遍使用塑料管, 但是普通UPVC管道的排水噪音要比铸铁管高, 若排水立管靠近卧室,加上现浇楼板的隔音效果较差,住户能明显感觉到排水管道的噪音, 降低了生活质量。卫生器具布置时要尽量考虑使排水立管远离卧室和客厅, 管材考虑新型降噪产品。芯层发泡 UPVC管道和 UPVC螺旋管则能明显降低噪音,市场上新出现了一种超级静音排水管则加入了特殊吸音材料, 噪音低于排水铸铁管,在室内排水设计中,可以考虑使用超级静音排水管以减少对居民用户的噪音污染。

5、考虑到高层建筑的消防立足于自救应加强消防设计的安全性能

要严格按照《高层民用建筑设计防火规范》（GB50045-95）设置消防水池及泵房，在条件允许的情况下尽量确保消防的两路进水。消防供水的分区也应符合规范要求及最低点静水压力的规定，特别在消防串联分区的系统形式中更应仔细核算消防转输水箱的容积，以确保整个消防系统的安全性。高层建筑消火栓要置于明显便于取用的位置，要按照规范的要求设置消防卷盘。建筑灭火器的配置也应按防火分区、使用功能及火灾种类按规范进行，切不可套用同一危险等级而不针对火灾种类盲目采用同一标准。

结束语

由于我国现代化的飞速发展，城市化进程随之不断深入，因而人类的生产生活必然就离不开水的供给与排放。虽然建筑给排水工程在整个建筑工程中所占的比重不大，但它却是与人们生活最紧密相连的。由此，研究建筑给排水的设计显得尤为重要，创造新的节能、节水、安全可靠的给水排水系统方式和设计方法将会是大势所趋。这对保证整个建筑日常运行的安全性和经济性，提高整个建筑的使用效率及人类生产生活的质量都有着十分重要的现实意义。高层建筑的设计人员，在设计时要本着技术又经济的原则进行合理科学的设计，使高层建筑适应时展的要求，同时满足居民越来越高的生活需求。

参考文献

[1]国家技术监督局、中华人民共和国建设部联合.GB50045-95高层民用建筑设计防火规范及条文说明[S].中国计划出版社，2010.

篇（7）

中图分类号：TU99文献标识码:A

1 给排水管道敷设问题

设计人员应改变上一层的卫生间管道穿下一层楼板顶安装的旧做法;倡导“同层排水”，即本层的管道在本层敷设的原则:(1)卫生间统一做成下沉式卫生间,把下水管道统一布置在地坑内; (2)卫生间地板面不下沉,而使用后出水式坐便器,地漏采用侧墙式,洗脸盆、浴缸等排水管道在地面以上敷设并与立管相接,厨房取消地漏或用侧墙式地漏,把洗菜池的排水管放在地面以上接入立管,这样做可以使下水管道每层水平分隔开,如有漏水则不影响下层住户,检修时也可以独户进行。另外,设计时尽量把排水管立管设于建筑物内墙角,有条件的最好在卫生间内设置管道井。这样做可以使室内卫生间、厨房水平与竖向均没有明管,空间宽敞、洁净,把污染源——污水隔绝在外,避免由于管道频繁穿越楼板引起上下层漏水的现象。

1.1给排水立管位置的确定

1.1.1 立管安装在厨房、卫生间的墙角处

在以往的住宅设计中较多采用这种敷设方式,施工方便,但明露管道有碍居室美观,住户在二次装修时大多会用轻质材料将其隐藏起来。管道明装在室内时,应不影响厨房、卫生间各卫生设备功能的使用。

1.1.2 立管敷设在管道井内

这种方式居室洁净美观,但管道井占用了卫生间的面积,且管道施工、维修较困难。卫生间设集中管道井,把给水管、排水管等管道都集中在管道井里布置,这是现代住宅厨房卫生间居住文明的重要体现。

1.2给水支管敷设

一般住宅给水支管管径DN≤25mm,小管径的塑料给水管呈弯曲状态,且热稳定性差,故住宅给水支管提倡采用埋墙暗设。支管设在砖墙里。施工时在砖墙面开管槽,管槽宽度为水管外径de+20mm,深度为水管外径de ;采用金属管件连接时,需加大管槽尺寸;管道直接嵌入管槽,并用管卡固定在管槽内。小管径给水支管de≤20mm,可暗设在楼(地)面找平层里。施工时在楼(地)板面上开管槽,槽宽为de+10mm,深为0.5de,管道半嵌入管槽里,并用管卡将水管固定在管槽内。

墙体内埋水管,要做到合理布局，应预留管槽或宜用开槽机开槽。墙体横向连续开槽长度不宜大于1m，槽的深度不宜超过墙厚1/3，并应征得结构设计的同意。管槽必须平整，抹灰圆滑,然后在凹槽内刷防水涂料,提倡水管凹槽做防水;管道施工完毕,应由土建统一抹灰,并在墙体上统一用红油漆或水泥浆把管道走向在墙体上标记清晰。

1.3排水支管敷设

住宅室内排水横支管应敷设在本层套内,这样排水横管渗透时可避免污水进入相邻住户,管道维修时也不会影响到相邻住户的正常生活。即使管道有安装和使用问题,也可以很轻易地在该层该户内解决,用不着敲楼打洞。当必须敷设于下一层的套内空间时，其清扫口应设于本层，采取相应的防止结露的措施。

2 水表户外设置问题

水表设在户内,不但抄表的工作量很大,而且使住宅的安全性和私密性大大降低。故住宅的分户水表或分户水表的数字显示宜设在户外。多层住宅水表户外设置有以下几种形式。

2.1远传水表

把普通水表换成远传水表,由一根信号线连接水表与数据采集机,再传至智能管理(微机)。它的优点在于节省大量人力来抄表,数据准确,缺点是系统造价高。

2.2磁卡式水表

用户预先购买自来水公司的电子卡,然后把它插入水表的存贮器内,用水时卡上金额被自动扣除,这种方式用户需预付水费,水表价格较高(自来水公司有此业务才行) 。

2.3普通水表设在户外

水表集中设置(水表组) 在底层,各层住户给水支管在管道井内敷设,也可在建筑物管道井内每层敷设。水表出户布置的方式选择,须结合住宅厨房、卫生间平面布置特点和开发商的具体要求,对以上几种可行性方案进行经济技术比较后确定。物业管理完善的住宅小区的中高档商品房,可采用远传水表数据,它是今后水表应用发展方向;物业管理不很完善的住宅小区的中高档商品房,可采用磁卡式水表(在自来水公司有这种业务的地区可设计)或集中设置水表组(箱)。

3 空调冷凝水排放问题

近几年,空调逐渐进入千家万户,空调冷凝水无组织排放污染建筑物外墙,已是影响生活区美观的一个重要问题。建筑给排水设计时应考虑空调冷凝水的有组织排放。具体做法:可在预留空调外机固定位置(或凸窗下部),设集中下水排水管,排水立管选用PVC-U管de40,空调外机搁板一侧统一预留下水弯头,便于空调机排水软管直接接入,也可就近接入雨水管系统。

4 其他问题

4.1地漏与存水弯的配合问题

规范上没有规定排水地漏一定要设存水弯,但这确实影响用户的使用效果。因此,凡是室内接有污水的排水系统的地漏,均应再配套安装P型存水弯,水封深度要保证在50mm～80mm之间,否则应增加一节短管来加大水深,这样可有效地防止串味现象。

4.2洗脸盆和洗涤盆下的存水弯

将S 型存水弯安装在楼板的上方(但不能同时串接两个存水弯),这样住户在自己家内随时可以方便清通。但要提醒用户,存水弯不能随意取消,而且在安装好器具后一定要做好接头的密封工作。

4.3大便器下的弯头

在大便器下用90°弯头与横支管连接是不妥的,水力条件没有45°弯头的好,若用 90°弯头安装,则最好带检查口。正确的安装方法是采用一个45°弯头与横支管连接。

4.4横管与立管的连接问题

在一些建筑排水中,出户横管与立管的连接均采用一个90°弯头,这种做法堵塞率较高,合理的安装方法是采用两个45°的弯头连接或者用90°斜三通。排水管道的横管与横管、横管与立管的连接,宜采用45°三通、45°四通、90°斜三通,也可采用直角顺水三通或直角顺水四通等配件。

4.5管道穿过楼板、墙面

管道穿过楼板后,有些施工人员为方便省事,不进行土建支模,仅进行简单遮挡后用水泥砂浆填塞孔洞,加之硬聚氯乙烯管外表比较光滑,与混凝土粘结不是很牢固,因此非常容易造成严重的楼板渗水现象,影响住户正常使用。正确的做法是:预先加套管,管道安装结束应配合土建进行支模,并应采用C20细石混凝土分二次浇筑捣密实。浇筑结束后,结合找平层或面层施工,在管道周围应砌筑成厚度不小于20 mm,宽度不小于30mm的阻水圈。

管道穿过墙壁和楼板设置金属套管(外墙)或塑料套管时,安装在楼板内的套管其顶部应高出装饰地面20mm,安装在卫生间及厨房内的套管其顶部应高出装饰地面50mm,且套管底部应与楼板底面相平;安装在墙壁内的套管其两端与饰面相平,穿过楼板的套管与管道之间缝隙应用阻燃密实材料和防水油膏填实且端面光滑;穿墙套管与管道之间缝隙宜用阻燃密实材料填实且端面应光滑,管道的接口不得设在套管内。

5 结语

高层建筑由于其楼层较多,给水排水设计中的给水、热水、消防和排水对各个用水点或整个系统的压力都有一定的范围要求,施工相对复杂很多,这就需要设计人员在设计中提前解决一些能预见的问题,并提出有效的解决办法,这是保证施工安全及正常施工的前提。

参考文献

[1]《建筑给水排水设计规范》GB50015－2003（2009年版）

[2]《住宅建筑规范》GB 50368－2005

篇（8）

近几年，随着城市化的迅猛发展，城市基础建设也在不断的发展起来，由于市民生活的需要，给水排水管网也随之被迅速的延伸开来。目前，如何科学的设计给水排水管网的问题在许多建设中都被涉及到，如：城市道路的修建、旧城区的改建以及新城区的建设等。因而，在进行给水排水的规划时，我们需用发展的眼光去看待，同时在选择给水排水体系时需根据城市的实际情况出发，坚持污水厂与给水排水管网同时设计、施工和投产。此外，还需做好小区污水的处理、给水排水管网的维护与管理。

1市政给水排水管网现状

1.1给水排水管网的规划设计问题 给水排水的总体规划是规划设计的前提，管网的建设一般在其完成后需达到50年以上的使用期限，假如按照总体规划的年限、人口密度、服务范围及污水量标准等为依据，则城市发展的需要将很难被适应。

1.2排水体制的问题 排水体制与整个排水设计相关，如今有大量的排水体制都需重新改制。分流制与合流制这两种体制是排水系统的组成部分；在城市中，混合制也是常见的系统，它通常是为了满足合流制城市的需要而出现的。由于在不同的城市中，其自然条件和修建情况也不同，所以在各城市要采用不同的排水体制。在我市区内，由于干渠纵横交错，水系发达，所以居民的生活污水和工厂生产废水大部分都是直接排入附近的干渠；而在我市的一些新建区，则因地制宜的采用了不同的体制。旧城区通常是采用合流制系统，在干渠的两岸边建一条截流干管，并在其旁设置污水厂。在晴天将污水处理后直接排入渠水中，而在雨天由于雨量的增加会有部分污水直接流入渠中。

2市政给水排水管网的优化措施

对于排水管道的优化设计而言，其主要内容一般为：在某一管段设计中，当设计流量确定后，在满足设计规范要求的管径和坡度的各种组合下，所取得的管材费用和数设费用的平衡。然而在整个市政给水排水管网中，其优化设计的措施必须做到多层次、多角度的优化。

2.1改进优化设计的算法 事实上，以污水厂为根节点的最小费用生成树就是给水排水管网的优化设计，而构造最小生成树的有效方法是Dijkstra算法。由于在给水排水管网的优化过程中，生成树的权值会随管段的长度、流量以及埋深的变化而变化，所以，在实际应用中变权值Dijkstra算法是最为常用的方法。有向图是指在优化前指定网络中各边的流水方向，它通常被用于管网平面布局的优化中；而在最初的情况下，管网中流水的方向是不确定的，同时生成树生长的方向也可能与流水的方向相反，所以，采用无向图优化更是与管网最初水流方向的不确定情况相符合。根据以上原因，在无向图的变权值Dijkstra算法下对给水排水管网进行优化分析。最小费用树的深度优先算法是Dijkstra算法的实质，同时又被称作瞎子爬山法。Dijkstra算法的速度较快、需处理的信息量较小，且对单极值、单因素的情况极为有效。

2.2管线平面的优化设计 工程量小、流水畅通、能量节省是给水排水管网的布置原则。正确的定线决定着设计管网的合理性，定线的基本原则是：在设计干管支管时应尽量做到直线布局；同时，定线应尽量借助地理优势使污水在重力的作用下流入污水厂；在设计管道时应尽量减小其埋深，并在管道的中途减少提升泵站的设置。在以往的研究中，通常假定管径的每一段都相同，依据挖方的费用来对初始布置的方案进行选择，然后依据算法对其进行不断的调整；之后又引出了排水线的概念，在排水区域内与最终出水口节点相距同样可行管数的节点处用一根排水线连接起来，使问题变为最短路问题，并用动态规划法对其进行求解，然而此法限制了寻优的范围，使得在设计过程中人们很容易排除最优方案。而后，人们为了方便，把城市排水系统抽象为由点和线组成的决策图，在图中可以寻找到合理的方法。后来在1986年间又开始利用三种权值来解决问题，这三种权值分别是各管段的管长、各管段地面坡度的倒数以及在满足各管段最小覆土的条件下按最小坡度设计时的挖方量，对这三种权值分别进行管径、埋深和提升泵站的优化设计，运用最短路生成树算法求管线平面布置方案，最后取投资费用最小的平面布置方案作为最优设计方案。

2.3环刚度的优化选择 环刚度是水泥埋地排水管抗外压负载能力的综合参数，为了确保在外压负载下水泥埋地排水管能够安全工作，则在设计中环刚度的选择是极为重要的。通常出现形变过大或压屈失稳破坏的管材都是由管材的环刚度过小引起的。相反，造成用材太多、成本过高的原因是环刚度的选择太高，从而使得截面惯性矩的采用量过大。外压负载相对而言比较复杂，它主要包括静负载和动负载，其中静负载是由地面和土壤重量产生的，而重负载是运输车辆在经过时所产生的。由于环刚度属于柔性管，它在外压的负载下会和周围的土壤产生共同作用，一起承受外压负载，致使水泥埋地排水管需承受较为复杂的负载机理。负载、管材和土壤三者之间相互影响着，并且对水泥埋地排水管铺设后能否正常工作起决定性的作用。所以，外压负载的情况和铺设后管道周围土壤的情况共同决定了环刚度的选择。

按照各国的建设经验来看，铺设情况是水泥埋地排水管在外压负载下是否能够安全使用的因素中起主要的作用。一般在铺设较好的情况下，即使环刚度较低，其管材也不会有很大的变形；相反，如果铺设的情况不好，则环刚度再高，其管材也容易变形或出现压屈失稳。要想保证良好的铺设情况，同时还需要有一定的成本，按照一般生产厂家的生产规格来看，4kN/mZ和skN/mZ是两种可供选择的水泥埋地排水管环刚度规格。根据以往的设计经验来看，选择较高的环刚度在设计水泥埋地排水管时所取得的效果更佳。水泥埋地排水管的直径在500mm以下时，环刚度的规格一般选则skN/mZ，只有当地质条件好而且又没有运输车辆负载的情况下则采用环刚度4kN/m2；当水泥埋地排水管的直径在500―1200mm之间时，环刚度的规格应尽量选择skN/mZ，如果环刚度的规格选择在skN/mZ以下的，则要严格控制铺设施工的质量，同时经过结构设计计算；当水泥埋地排水管的直径在800mm以上时，则推荐使用环刚度较高的金属增强复合缠绕管和玻璃钢夹砂管。如果要使用较低规格的环刚度热塑性水泥管，则必须要经过变形验算和压屈失稳等设计计算，以控制铺设施工的质量。

3 结 语

如今，市政工程所关注的重点是市政给水排水管网的优化设计，依目前的形势来看，要

想使给水排水管网做到更好，则必须要充分利用排水体制，合理使用新型材料，并在管网上进行优化设计。

参考文献

[1] 刘海涛,李莉. 市政排水管网优化设计的方法研讨[J]. 西南给排水, 2009,(04) .

[2] 吴天蒙. 给水管网管线优化布置研究[J]. 住宅产业, 2009,(09) .

篇（9）

近年来，随着人们生活水平不断的提高和商品房的出现,住宅作为商品已成为业主的私有空间,有权拒绝他人进入。人们对住宅舒适度、室内整洁度、卫生程度及私密性的要求也越来越高。随着以人为本理念的体现和住宅私密性的强调,住宅同层排水设计越来越显得重要, 可以认为在不久的将来, 同层排水系统将成为住宅排水管道敷设方式的主流[1]。

1同层排水在我国的发展现状

1.1同层排水的发展要求

1.1.1可以使住宅产权户界清晰

在传统的住宅厨房、卫浴间的排水设计中,普遍采用的是下排水方式,如图1,房屋产权没有真正清晰。上一层住户排水管路系统布置在下一层住户家中,侵犯了下层住户卫生间的空间且管道检修需要到楼下住户家中进行[2]。厨房,卫浴间实现同层排水之后,卫生间排水管路系统布置在本层套住户家中,实现了房屋产权明晰、范围明确,管道使用、维护、检修全部在本户内进行。

图1传统下排水

1.1.2卫生器具的布置不受限制

同层排水因为楼板上没有卫生器具的排水预留孔,用户可自由布置卫生器具的位置,满足卫生洁具个性化的要求,开发商可提供卫生间多样化的布置格局,提高了房屋的品位。

1.1.3排水噪音小

排水横管敷设在假墙或回填垫层中,能够有效的降低因排水而形成的水流噪声[3],创造安静的住宅生活环境。

1.1.4管道穿楼板渗漏水机率减小

卫生间楼板不被卫生器具管道穿越,减小了渗漏水的机率,也能有效地防止病菌的传播。传统排水自身无法克服的弊端使得同层排水的提出成为必然,同层排水具有的优点将会使其在住宅卫生间排水设计中得到广泛的发展和应用[2]。

1.2住宅排水管道同层布置设计的依据

在欧洲,目前同层排水技术是建筑排水系统中比较典型、普遍的管道布置方式。在我国,《住宅设计规范》(GB50096-1999)6.1.6条规定:住宅的污水排水横管宜设于本层套内。《建筑给水排水设计规范》(GB50015-2003)4.3.8条规定:住宅卫生间的卫生器具排水管不宜穿越楼板进入他户。《健康住宅建设技术要点》(2004年版)2.7.4条规定:排水支管应以本户为界。以上条文都表达了同一个概念,住宅卫生间排水设计提倡采用同层排水[2]。

国家标准图集《住宅厨、卫给排水管道安装》03SS408也针对同层排水做出了一些标准设计。

2同层排水的主要形式

同层排水的主要形式一般有3种:卫生间垫高法,降板同层排水,不降板同层排水2.1卫生间垫高法将卫浴间地面抬高160~200mm,在抬高的地面填充层中辅设用水器具的连接管件(弯头等)及水平主管道,填充层以上做水泥砂浆找平层、防水层及地面面层。

2.2降板同层排水

卫生间楼板下沉的排水方式见图2,具体做法是:将卫浴间楼板上表面标高按正常的结构设计标高降低200~220mm,加楼板厚度实际降低300~320mm左右,其净空高度可满足用水器具中管径最大的坐便器排水管的管件连接及水平管道找坡的需要。管道安装后用轻骨料混凝土按设计要求填平,再完成地面各构造层使竣工地面面层低于相连地面标高15~20 mm。

图2降板排水

2.3不降板同层排水―――墙排水方式

不降板同层排水是在卫生间洁具后方砌一堵假墙,形成0.2M左右宽布置管道的专用空间,排水支管不穿越楼板在假墙内敷设、安装,在同一楼层内与立管相连接[5],见图3。

图3不降板排水

3同层排水存在的问题及解决途径探讨

3.1卫生间垫高法

此种方法构造简单,实现同层排水的效果较好,造价经济,不影响下层卫浴间的使用净层高。

在上世纪的七、八十年代应用较多。但垫高卫生间地面的垫层法容易产生“内水外溢”,同时由于地面抬高对老人和儿童的进出带来不便,不符合室内无障碍设计的要求。近年来提倡住宅的人性化设计,已很少采用[4]。

3.2降板同层排水

采用此种方法存在以下问题:①降低了卫生间的高度;②由于卫浴间隔断墙坐落于楼板上,结构处理较复杂;③降板同层排水虽然满足了同层的要求,但管道的运行情况无法知道,如果管道在楼板下发生漏水,就必须将卫生间的地板全部撬开,增加了检修的困难;④该方式须做两次地面防水,第一遍做在下沉楼板的找平层上,第二遍做在填充层以上的找平层上,如果面层的防水做得不好,沉箱(装饰层与真实地板间所形成的空间)就变成了一个污水池,破坏了建筑和环境卫生,这也是降板的一大隐患。

3.3墙排式同层排水

这种排水方式既不需要降低楼板,也不需要抬高地面,不影响下层层高,卫生器具布置灵活,不管是传统的管道安装还是采用专业的隐蔽安装系统,管道的安装检修都比降板排水方便。但不降板同层排水存在以下问题:

①卫生器具问题。卫生间采取墙排水方式要做到同层排水,卫生器具的排水口应该在地面以上。采用该方法时,设计时要采用相应的卫生器具,要求卫生洁具选用悬挂式洗脸盆、坐便器或柱式洗脸盆和后排水式坐便器[5],使户内排水支管标高高于本户楼板以实现同层排水。

②地漏的设置问题。排水管在室外,地漏可以采用侧墙式地漏解决,仅适用于我国南方地区,还应照顾建筑立面。

另外一种方法就是不设置地漏。根据《建筑给水排水设计规范》(GB50015-2003)4.5.7的原则,住宅卫生间、厨房内一般不经常从地面排水,即便有少量溅水完全可以用抹布一抹了之[6]。调查表明,现在住户对地坪进行冲洗的情况少之又少,地漏的使用率极低,如果一些不经常从地面排水的地方设置了地漏,由于没有地面排水,特别是盛夏季节,地漏存水弯中的水蒸发得特别快,会造成水封得不到补充而导致水封破坏,有害有毒气体串入室内,从而影响人们的健康和生活环境。

为了避免水患,应从给水安全方面考虑:卫生器具都设有溢流口,给水管道附件应符合现行行业标准,避免爆管、脱节而造成水患。随着供水安全性、可靠性的提高,由于停水而忘记关水龙头而发生溢水的情况日益减少[6]。再者,若是地漏不是经常清理,万一发生由于水龙头未关而产生溢水情况,单靠地漏也来不及排水,解决不了根本问题。

另外,地漏在实际施工中,很难保证其位于地坪最低处,即使地面有少量积水,也无法通过地漏排除。欧美国家在住宅、宾馆卫生间内一般都不设置地漏,取消地漏将有利于同层排水技术的推广。

4结束语

同层排水系统是室内排水领域的一次革命,尤其适用于住宅建筑。它解决了本层排水本层清通检修的问题,保证了卫生间装修最大的自由度。降板同层排水要求土建的防水质量比较高,在设计时应考虑沉箱的排水,这种方法虽然满足了同层要求,但造成了检修的困难,得不偿失。地漏问题虽然是不降板同层排水的最大问题,但不降板的同层排水是真正满足人们生活需要的方式,随着同层排水的推广,人们生活观念的改变和生活质量的提高,地漏很可能最终被抛弃,在设计时可以考虑取消住宅卫生间的地漏以推广同层排水技术。

参考文献

[1] 郑元才.同层排水技术比较与分析[J]. 甘肃科技, 2005,(08) .

[2]俞科,蒋红波.浅谈住宅卫生间同层排水设计[J].给水排水,2004,30(9):74-76.

[3]郑元才.同层排水技术比较与分析[J].甘肃科技,2005,21(8):40-41.

篇（10）

中图分类号：U468.5文献标识码：A 文章编号：

近年来，由于住宅楼盘的高档化及私车拥有量的增加，在地下修建一层或多层地下停车库，几乎成了各个楼盘竞相效仿的热点，且有愈演愈烈的迹象。但是，由于这部分建筑即地下停车库的地面标高普遍低于室外地面标高，其排水不能自流排入市政排水管网，尤其是暴雨时节，若排水设计不当，常造成雨水宕积，影响车库的安全和使用。对此，必须在设计及施工时引起高度的重视。

1、地下车库的防水与排水

由于地下车库地面标高低于室外道路标高，所以，防止暴雨时道路路面水的侵入是排水设计的第一个问题，其二，车辆出入口敞开部分雨水的汇集、冲洗地面的污水、扑救火灾时的消火栓系统和喷淋系统的积水如何排除，是排水设计的重点。根据这些防排水的特点，可确定如下排水方案：在地下车库出入口起坡处作一定的抬高处理，并设第一集水明沟，及时排至车库外雨水沟，以阻断室外地坪瞬时积水的侵入。

在出入口坡道最低处再设第二集水明沟，以拦截坡道处的雨水；在地下车库室内设地漏及排水直埋管或集水明沟汇集冲洗地坪的排水；设适量集水坑，由排水直埋管或集水明沟收集各种排水，并利用潜水排污泵提升、排放。

1.1 起坡处的挡水

起坡处的挡水，尤为重要，它关系到暴雨时车库能否抵御道路雨水的倾泻。设计中，通常在车道起坡处设一坡度为7.5%、高出室外地坪300mm的斜坡，并在最高处设置第一集水明沟，然后再以7.5%的坡度坡向室外地坪，明沟内雨水直接排入雨水管网。该明沟采用净宽为450mm，深度300mm，上设钢制或铸铁篦子。在施工中，一定要按照设计要求施工，注意明沟的坡度。同时，在使用过程中，物业要注意及时清理管沟，避免堵塞，特别是雨季一定尤其注意。

1.2 车库地坪排水的收集

地下车库地坪排水，设明沟排水，或直接利用地面坡度坡向地漏，在车库地坪上设一定数量的地漏，再通过排水直埋管汇集至集水坑。根据车库的柱距，一般每两跨柱距设一地漏，如地漏设于车道与车位交界处，则可充分利用地面坡度。该地漏及直埋管通常选用DN100型。在车道出入口坡道最低处设第二集水明沟，以拦截坡道雨水。因该明沟设于结构底板内，故其深度不宜过大，其尺寸同第一集水明沟。根据车道有、无顶盖的情况，应充分考虑坡道的汇水面积，并对该接收集水坑的设计流量进行校核。

2、地下车库集水坑的设置及潜水排污泵的选用

对于日趋增多的地下二三层车库的排水，只需在各层地坪设地漏及排水管（PVC-U或铸铁管），排入最底层的集水明沟或集水坑。应强调的是：在塑料排水管上应设置阻火圈，以免火灾的蔓延。地下车库集水坑应根据车库的功能考虑是否增加隔油装置。

2.1 集水坑的设置

集水坑对于车库排水非常重要，多层车层尤其如此，设置时一般应根据车库的形状，合理布局。因此每设一处集水坑，将增加潜污泵的数量，增加供配电系统以及自控系统的数量，同时由于集水坑的设置，最下一层的结构底板将作挖深处理，在增加造价的同时，亦增加今后的物业管理的工作量及维修费用。

因此，在设置集水坑时，应尽量利用地下车库底板的混凝土厚度，安排排水埋地管或集水明沟。如地下车库的底板厚度通常为500~600mm，除去上下钢筋和保护层距离250mm，尚有205~350mm的空间，可使排水埋地管或集水明沟从中穿越。设计时应利用这一高度，将排水埋地管或集水明沟的坡度尽可能采用最小，采用最小设计坡度，是利用“水往低处流”的原理，以延长排水埋地管的长度，扩大集水坑的汇水面积。在集水坑的设置中，还要特别注意以下几点：

（1）每个集水坑的受水区内应无沉降缝、伸缩缝、变形缝，根据《建筑给水排水设计规范》规定：建筑物内排水管不得穿越以上诸缝。

（2）每个防火分区必须独立设置集水坑，以免排水直埋管或集水明沟穿越防火分区。一旦发生火灾，虽然防火卷帘将两防火分区阻隔，但隐患埋藏于车库底板下。

（3）在有人防的地下车库，每个人防防护单元内应独立设置集水坑，排水直埋管或集水明沟也不应穿越防护单元，且排水直埋管或集水明沟亦不能同时穿越人防区与非人防区。

2.2 集水坑的设计

集水坑主要起收集、贮水及调节作用。

集水坑的平面尺寸，对地下车库而言，一般无太多的限制。只要能满足潜水排污泵的安装和土建施工时拆、装模板的操作需要。集水坑的深度可分为三部分：

（1）、淹没部分：即最低水位线以下。对于小功率潜水泵，其电机无水套冷却装置，而靠淹没在周围的污水冷却。这部分高度即为潜水泵保护高度。这一数值一般在潜水排污泵说明书中针对每一型号均有规定。对于2.2kW左右的潜水泵，其高度约在300~400mm.

（2）调节部分：即有效高度。地下车库排水流量不稳定，为保证潜水排污泵不因频繁启停而损坏电机，根据《建筑给水排水设计规范》要求，这部分贮水容积不宜小于井内最大一台泵在自控状态下5min的出水量。同时这一高度将对集水坑的设计深度起到决定的作用。设计中，在满足控制设备的灵敏要求下，通常尽量压缩这一高度，取500~600mm以减少集水坑的总深度，以利于结构设计并适当降低造价。为节约占地面积，在条件允许的情况下，可以适当增加集水坑的深度。

（3）超高部分：一般取300~400mm，该部分要满足控制系统装置的要求及盖板的厚度。

2.3 潜水排污泵的作用

根据总的流量和扬程，在潜水排污泵特性曲线高效区选泵。并注意选用潜水泵保护高度小者。潜水排污泵组多为一用一备，当多层地下车库或排水量较大时，宜采用多台泵并联方式（多用一备）。

2.4 其它

当地下车库内设有卫生间等生活设施时，其生活污水应独立排管、独立设污水集水坑、独立设潜水排污泵排放，以避免生活污水和臭气通过地漏逸出，并设通气管高空排放臭气，宜选用带有切割或允许通过相应粒径颗粒污物的潜水排污泵。

参考文献：

《建筑给水排水设计规范》

《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》GB50242-2002

篇（11）

中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：

市政排水管网的优化设计，是当前市政工程关注的重点，在当前形势下，要充分利用排水体制，在管网上进行优化设计，合理应用新型材料，才能使排水管网更上一层楼。

1 市政排水管网现状

1.1 规划设计问题

当前的排水规划一般来讲，普遍比较不合理。排水规划设计要以总体规划为前提，但管网建设有其自身的特点，它建设完成后使用期限要长达四五十年以上，如果严格以总体规划的年限、污水量标准、居住人口密度、土地服务范围等为依据，有时很难适应城市发展的需要。

1.2 排水体制问题

排水体制关乎整个排水设计，当前的大部分排水体制均需改制。排水系统的体制一般分为合流制和分流制，混合制也是城市中常有的系统，是具有合流制的城市需要扩建排水系统时出现的。在大城市中，因各区域的自然条件以及修建情况相差较大，因此要因地制宜地在各区域采用不同的排水体制，如东莞市城区便是这样的混合制系统。东莞市位于广东省南部。是座历史悠久的城市，属于珠江出海口，区内水系发达，河流纵横交错。原有旧城区及各镇区，居民生活污水及工矿生产废水大部分均直接排入附近河涌而东莞南城区及松山湖高新技术开发区为新建区，所以在排水体制的选择上园地制宜地采用了不同的体制。在旧城区采用截流式合流制系统，在两河岸边建造一条截流干管，同时在截流干管处设置溢流井，并设置污水厂。晴天所有污水均送入污水处理厂，处理后排入白水河。雨天随着雨量的增加要有部分污水进入河道。但是，随着旧城不断改建，这种污染状况会逐步消除。南城区及松山湖高新技术开发则有条件采用完全分流制系统，即雨水、污水完全分开设置管道，雨水排入邻近河渠，污水则送人污水处理厂。

2 市政排水管网优化措施

一般来讲，排水管道优化设计主要内容为：对于某一设计管段，当设计流量确定后，在满足设计规范要求的管径和坡度的多种组合中，取得管材费用与敷设费用的平衡。当然这仅为在设计流量时的优化，但是在整个市政排水管网中，其优化设计措施必须是多层次、多角度的。

2.1 Dijkstra算法改进优化设计

排水管网的优化设计实际上就是寻找一个以污水厂为根节点的最小费用生成树，Dijkstra算法是构造最小生成树的有效方法。考虑到在排水管网优化过程中，生成树的权值随管段的流量、埋深和长度的变化而不断变化，因此在实际应用中通常采用变权值Dijkstra算法。现有管网平面布局优化常采用有向图的方法，即在优化前指定网络中各边的方向(水流的方向)，而管网中水流的方向在初始情况下是不确定的，生成树生长的方向可能代表了水流的反方向，因此采用元向图进行优化更符合管网最初水流方向不确定的情况。鉴于以上原因，基于无向图的变权值Dijkstra算法(改进Dijkstra算法)进行排水管网优化分析。改进Dijkstra算法考虑了最小生成树生长过程中权值的变化，在多约束条件下也可以得出最优解。该算法的实质是最小费用树的深度优先算法，又称瞎子爬山法。该算法要处理的信息量小、速度快，对于单因素、单极值的情况非常有效。

2.2 管线平面优化设计

排水管网的布置原则是既要使工程量最小，又要使水流畅通、节省能量。正确的定线是合理经济的设计管网的先决条件。定线的基本原则是：干管支管的设计尽量采用直线布局，不要拐弯：定线应尽量利用地势，使污水在重力作用下流入污水厂：设计时应尽量减少管道埋深；在管道的中途尽量减少提升泵站的设置。在早期的研究中，设计方法为假定每一段管径相同，以挖方费用为优选依据，选择一初始布置方案，然后通过算法逐步进行调整，后来又引入了排水线的概念，将排水区域内与最终出水口节点相距同样可行管数的节点用一根排水线连接起来，这样把问题转化为最短路问题，可用动态规划法求解，但此方法把寻优的范围被限制，使人们在设计过程中很容易把最优方案排除。后来，人们把城市排水系统排水布置抽象为由点和线构成的决策图，从图论中寻找方法1986年发展到利用三种权值来解决问题，三种权值是各管段地面坡度的倒数；各管段的管长：各管段在满足最小覆土条件下，按最小坡度设计时的挖方量，分别对这三种权值运用最短路生成树算法求管线平面布置方案，再进行管径、埋深和提升泵站的优化设计，最后取投资费用最小的平面布置方案作为最优设计方案。

2.3 环刚度的优化选择

环刚度是塑料埋地排水管(新型管材均可认为是塑料排水管)抗外压负载能力的综合参数，为了保证塑料埋地排水管在外压负载下安全工作，环刚度的选择是设计中的关键之一。如果管材的环刚度太小，管材可能发生过大变形或出现压屈失稳破坏。反之，如果环刚度选择得太高，必然采用过大的截面惯性矩，将造成用材料太多，成本过高。外压负载比较复杂，主要包括土壤重量和地面产生的静负载，以及运输车辆经过时产生的动负载。塑料埋地排水管承受负载的机理也比较复杂，因为塑料管属于柔性管。在外压负载下管材和周围的土壤(回填材料)产生管同作用。换句话说，是管材和周围土壤(回填材料)共同来承受外压负载。决定塑料埋地排水管铺设后能否正常工作的，负载、管材和土壤(回填)3个参数都很重要，而且相互影响。所以环刚度的选择不仅取决于外压负载的情况还取决于铺设后管道周围土壤(回填材料)的情况。

根据世界各国的经验，塑料埋地排水管在外压负载下是否能够安全使用的因素中，铺设情况是最主要的。如果铺设情况比较好，环刚度较低的管材也不会有很大变形；反之，如果铺设情况不好，即使用环刚度比较高的管材也可能变形过大和出现压屈失稳。要保证铺设情况良好并不是都能做到，同时也需要成本。根据一般生产厂家的生产规格。塑料埋地排水管可供选择的环刚度主要有4kN／O、8kN／O两种规格。结合以往施工及设计经验，笔者建议在设计塑料埋地排水管时尽量选择较高的环刚度。直径在500mm以下塑料埋地排水管；一般选择环刚度8kN／m2，只有在地质条件好又没有运输车辆负载的采用环刚度4kN／O；直径在500－1200mm的塑料埋地排水管；尽量选择环刚度8kN／O，如果选择环刚度8kN／O以下的要经过结构设计计算(变形验算，压届失稳计算)并严格控制铺设施工的质量(管道基础、回填材料、分层夯实等)；直径800mm以上的塑料埋地排水管：重要工程推荐使用环刚度较高(环刚度8kN／O以上的)的金属增强复合缠绕管和玻璃钢夹砂管。如果使用环刚度较低(环刚度8kN／O以下)的热塑性塑料管，务必要经过结构设计计算(变形验算，压屈失稳计算)并严格控制铺设施工的质量(管道基础、回填材料、分层夯实等)。

3 结语

市政排水管网是城市市政建设的重要组成部分，其投资比例约占整个排水系统投资的80％左右。因此，可行性优化设计市政排水管网的意义重大。城市排水管网系统的建立是随着城市发展而逐渐形成的。随着城市的发展，经济生产的不断调整，新开发区的建立，城市道路不断修建，旧城区的改扩建等，排水系统也在迅速建立，排水管网的普及率在逐年提高。但是还存在很多问题，如污水直接排入河道造成水体污染；排水体制的不确定导致雨污水合流，使污水得不到有效处理；规划设计与发展建设不协调导致污水技术条件差，满足不了使用要求；排水管网建设与污水处理厂建设不配合，导致二次污染等。这些问题均制约了城市排水设施的发展。市政排水管网的优化设计主要是解决在已定平面布置方案下，排水管径、埋深及提升泵站的优化设计以及排水管网平面布置方案的优化研究。

参考文献：

[1] 南国英等. 给水排水工程专业工艺设计[M]. 北京：化学工业出版社，2005.

[2] 刘海涛等. 市政排水管网优化设计的方法研讨[J]. 西南给排水，2009(4).