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摘要：在城市化建设中，市政给排水系统的管网基本都是埋在地下的，如果问题出现将会影响生产装置正常生产，甚至造成火灾、爆炸事故，而且发现问题与解决问题需要较长的时间。所以说，加强市政给排水工程的质量控制显得尤为重要。本文提出了当前我国城市给水排水体系面临的问题，总结了解决问题的措施，探讨了优化城市给排水设计方法。
关键词：城市给排水问题解决措施设计方法
一、当前我国城市给水排水体系面临的问题
1、城市供需水之间的矛盾突出
随着我国经济建设的不断加快，城市水的供需矛盾变得愈来愈突出。其原因一是人口不断增加。目前我国城市人日正在以每年0.2％的速度增长，使城市用水量急剧增加；二是单位人口用水量增加。由于经济的发展，生活水平的提高，与过去相比，我国城市单位人日用水量增加了近2倍；三是工业用水量增加。四是水质型缺水问题。据调查，目前全国670多个城市中，近一半以上存在缺水问题，而缺水状况的60～70％是因为污染造成的。这对我国原本就相对短缺的水资源来说更是雪上加霜。
2、供水水质相对下降与高标准水质水需求之间的矛盾
由于现在人们生活节奏的加快、生活方式的改变，直饮水的需求量不断增加。而水污染的日益严重，加上净水工艺设施较陈旧，造成现在自来水水质相对下降，因此供水水质安全性越来越成为人们关注的焦点。由于我国尚未建立水质标准更新机制，无法确切掌握城市用水水质的现状和未来发展趋势，没能充分有效地利用国际上饮水水质对人类健康影响的最新研究成果，以致目前我国饮水水质标准落后于时代。
3、水污染处理的迫切性与排水设施不健全的矛盾
当前，我国城市普遍存在着水质污染的问题，致使城市水环境遭受严重破坏，水质型缺水的区域不断扩大，水资源供需失衡。这一问题已对城市中居民的生活、健康及城市现代化进程构成了危害。
我国城市排水基础设施不能适应城市污水治理的迫切性要求，主要表现在：（1）建设定位较低。我国多数城市的排水制式还是合流制排水系统，即使是新建城区也大多采用的是合流制管渠，排水管渠的规划建设不系统，未连成网，加上污水管道存在渗漏或地下水渗入现象，污水难以收集到城市污水处理厂，因而不能发挥污水处理设施的设计处理能力。（2）城市排水系统的设计、建设、维护和管理的关系未理顺，排水基础设施建设欠账愈来愈多，使城市排水工程的建设发展受到制约。（3）城市排水基础设施建设与城市的发展速度、道路的规划不相适应。在我国城市化进程中，一直追求直接的经济利益和发展速度，导致城市规模急速膨胀。地面上是新材料、新技术建设起来的路面，而道路下的设施，尤其是城市排水基础设施与之不匹配，其结果道路建成后又被多次开挖，造成极大的浪费和破坏。
二、解决以上问题的措施
1、注重科学研究，用现代科学技术为给排水工程建设提供合理的技术支持。加大对城市给排水工程建设的科学研究，充分利用国际上成熟的先进科研成果和成功经验，特别是要充分利用最新的现代科学技术，为我国城市建设中的给排水工程建设提供强大的技术支持，确保给排水工程建设的高起点，高标准。加大科研力量和经费的投入，并将成果及时转化到实际工作中，为给排水工程建设提供可靠的技术保障。
2、广开投资渠道，用市场经济规律为给排水工程建设提供有效的资金来源。改“封闭运作”为“政府主导、市场运作”。在保证政府投资力度和财政资金来源的同时，建立良好的投资政策环境，多渠道的筹集各方资金，打破行业垄断，按照“谁投资、谁受益、谁担风险”的原则，确定投资利益驱动机制和风险约束机制，保证融资体制能够长效发展，推动城市供排水事业的全面发展。
3、完善各项法规，用法律手段确保给排水工程建设及管理各项要求落到实处。确立国际通用的规则，通过行政立法，完善法规，建立明确的给排水工程建设及管理职责制度体系，明确管理权限，形成规划、建设、维护、监督各部门明确的权利、职责和监管机制。
三、优化城市给排水设计方法
1、管线设计。在实际操作中，有些管道之间影响比较小，净距可酌情减少。如规范中规定热力管与给水管的水平净距为1.5m，而如今管材的质量提高后，根据实际情况也可以酌情减少两管道水平净距，而并不影响管道正常运行。设计人员应加强对管道基础、预留预埋、管径、标高等的标注和说明，给出尽可能多的标准图或详图，以避免不必要的损失。在竖向设计时，要按照以下原则进行合理布置，保证管线在荷载作用下不被压坏；在天气寒冷地区或是冬季，要保证管道介质不冻结，满足竖向规划要求，按照规范要求布置各个管线之间的垂直间距。各个管材对压力的承受力是不一样的，设计最小覆土要根据所选择的管材实际情况而定。
2、管网优化。给水管网优化设计是在已定线下寻求管径与水力参数的最优化组合的解。在已定管线中，合理分配管网流量，采用优化算法，优化管道设计管径，根据城市地形特点，优化组合和分布供水区域，采用不同压力范围供水，使整个系统的运行费用最低。目前在给排水中常用的优化算法有如下几类：纯属规划法、非线性规划法、动态规划法和遗传算法。一般在解决中小型管道系统优化设计时，可以选择遗传算法求得最优化设计方案。综合地运用直接式管网叠压供水技术和无负压管网增压稳流给水设备，当市政供水管网水量充分，供水压力相对稳定时，可采用无负压管网增压稳流给水设备。用水非常集中、瞬时用水量过大的地方，则应使用直接式管网叠压供水，以减少峰值流量对管网造成的影响，保证无负压设备的正常工作。
3、雨水排水设计。在计算雨量时，对雨水管渠设计重现期的确定，应根据汇水地区性质、地形特点和气候特征等因素确定。用传统方法难以做到暴雨强度公式多个参数的直接优化进。可以运用遗传算法的全局随机搜索技术和对目标函数的直接操作，可以避免使用多阶导数、直接推导与高阶方程的麻烦，提高了公式的精度，优化暴雨强度公式参数。重要干道、重要地区或短期积水即能引起较严重后果的地区，特别是地势低洼的交叉路口的重现期的确定应酌情增加。在城市市区或工厂内，由于建筑密度高，交通量大，雨水管一般采用暗管，在地形平坦区，可采用加盖板渠道排除雨水的方案，比较经济有效，且维护和管理方便。在郊区或建筑密度低，可考虑采用明渠，可以节约工程投资，降低管道造价。此时道路雨水尽可能采用道路边沟，干管起始端利用道路的边沟排除雨水，通常可以减少暗管约100～150m。
4、污水排水设计。街道下的污水干管经常是在住宅小区规划没有完全确定的情况下布置的，即排水点位置并不确定。为了更好的衔接排水干管和支管，设计在排水干管上每隔一定距离接出连接管，建筑红线外和伸入人行道，可以避免以后支管接人时破损路面，减少施工量和节省投资。为有利于区域内建筑物就近排水，连接管的间距要根据需要，适可而止，避免浪费。要注意避免与其他地下管线发生冲突。解决措施有：排水管线采用跌水井调节、采用局部增大断面的方式，确保过水断面不减少，不影响排水和在特殊的情况下，可采用倒吸虹管。在进行城市给排水设计时应根据各个工程的复杂性、特殊性、具体情况具体分析，在保证安全可靠、合理的前提下提倡选择更经济的给排水方案。特别是在城市新区的建立、旧城区的改扩建过程中、城市道路的修建，越来越多地涉及到给排水管网的科学规划设计问题。要克服设计缺陷，结合实际情况，主动适应城市建设发展需要，优化设计。
我国在实施可持续发展战略中，水的可持续发展处于十分重要的地位，同时水已经成为我国经济和社会发展的重要制约因素。所以，开创城市给排水系统的新局面成为相关工程师的历史责任。
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