市政给排水管网改造设计

引言

在新形势下，传统市政给排水系统凸显出诸多弊端，严重影响群众正常生活。随着科学技术水平的不断提升，行业内不断衍生出新工艺与新技术，有效提升了市政给排水工程建设效率与质量。

1 市政给排水管网改造设计标准

在给水系统设计方面，《室外给水设计标准》（GB50013—2018）是设计工作的基石。该规范详细规定了给水管道的布局、材质选择、水压要求、水量计算等关键要素，确保城市供水系统能够满足居民生活、工业生产及公共服务等多方面的需求。同时，随着技术的不断进步和城市的快速发展，该规范也鼓励采用新技术、新材料，以提高供水效率和系统可靠性。对于排水系统，《室外排水设计标准》（GB50014—2021）则提供了全面的设计指导。该规范强调了排水系统的分流制原则，即雨水与污水应分别收集和处理，以减少环境污染和水资源浪费。此外，规范还规定了排水管道的设计流量、坡度、管径等关键参数，以及检查井、泵站等附属设施的设置要求，确保排水系统能够迅速、有效地排出城市雨水和生活污水。在雨水系统规划与设计方面，《城市雨水系统规划设计暴雨径流计算标准》（DB11/T969—2016）和《海绵城市雨水控制与利用工程设计规范》（DB11/685—2021）为设计师提供了具体的计算方法和设计策略。这些规范鼓励采用雨水花园、透水铺装等低影响开发措施，实现雨水的自然渗透、滞蓄、净化与回用，既减轻了城市排水系统的压力，又促进了水资源的可持续利用。为了应对城市内涝问题，《城镇内涝防治技术规范》（GB51222—2017）和《城镇雨水调蓄工程技术规范》（GB51174—2017）等规范应运而生。这些规范从内涝风险评估、排水系统改造、雨水调蓄设施建设等多个角度出发，提出了系统的防治措施和技术要求，旨在提升城市排水系统的整体排水能力和应对极端天气的能力。值得一提的是，《城市给水工程项目规范》（GB55026—2022）作为最新的强制性工程建设规范，自实施以来，对城市给水工程的设计、施工、验收等各个环节都提出了更为严格的要求。该规范不仅强调了给水系统的安全性、可靠性和经济性，还注重了环保节能和智能化管理等方面的要求，为城市给水工程的高质量发展提供了有力的技术保障。

2 市政给排水管网改造设计策略

2.1 科学选择管网建材

科学合理地选择管网建材，可以最大限度地提高设计和施工质量。通过利用BIM技术可以确保合理地选择管网建材，以提高设计质量。在选择管网建材前，应利用BIM技术进行模拟设计，通过工程量的计算得到管网建材的质量和数量需求。其次，在数据库中导入设计数据进行建模，充分了解和分析其施工的可操作性。最后，在进行管网建材选择时，通过BIM技术数据库可以全面整体地把控管网建材，从而科学合理地对资源进行调配，如若某一材料短缺，可以及时进行补充，从而达到控制成本的目的以及保证工程的质量。在市政给排水设计阶段，管网建材的性能计算不可忽略，然后将计算结果输入三维模型，从而指导给排水工程的建设。

2.2 优化管网布局与结构

设计人员需要依据不同地势及水文条件，将城市区域划分为不同的排水与蓄水功能区域。例如，在低洼地区，设立雨水滞留池和地下储水池，存储并逐步释放雨水，缓解暴雨时的压力；在高地或排水需求高的地区，可以加强排水管网，保障雨水迅速流出。除了考虑现有需求外，管网的设计还应具备适应城市未来发展变化的能力，预留足够的空间和设计余地，以应对未来扩展与变化的需求。与传统排水系统只关注雨水快速排放不同，管网设计需要具备动态调节能力，以应对不同气候和降水情况的变化。在这种设计模式中，管网不仅是单纯的水流传输通道，还必须具有自我调节与控制的功能。为了实现这一目标，管网应配备传感器和自动化控制系统，结合大数据分析，实时监测和调整水流方向和流量。当某一地区降水量骤增时，系统能自动调节水流，将过量雨水引导至储水设施，从而减轻排水管网的负担。联动设计强调不同设施与管网之间的相互协调与配合。传统排水系统中，雨水管道与污水管道通常是分开设计的，彼此无法协作。管网系统不仅要实现雨水与污水流量的协调，还要在降水量过大时，利用联动调节将过量雨水暂时存储或渗透，以免污水回流或城市内涝。

2.3 开展管网碰撞检查

市政给排水工程涉及多个给水管道与排水管道，不科学的布设势必会增加管道冲突概率，大幅提升管网运行危机率。针对这一情况，设计师需采⽤BIM技术实施给排水管网碰撞检查。实践中，以“层”为单元，通过BIM技术集成各类给排水专业，在Revit软件中导出Navsworks模型，自动完成碰撞检测与分析后得出报告，从报告中可以直接确定碰撞部位，直观的检测结果有助于设计师迅速调整设计方案。然后，在Navsworks中细致检查，以消除所有给排水管网碰撞点。使⽤Navsworks模型与Revit软件可以全面检查给排水管网情况，及时找出并处理潜在矛盾。若确定其中的某一个错误，只需要在模型中点击一个冲突构件便可以进行修改，软件可以遵循大管、主干管为主、小管分支管其次，小工程量让大工程量的原则。基于BIM软件开展的给排水管网碰撞检查，通过多次修改能够确保管网布设方案更加可行，有效降低了后续管网施工中的冲突概率。例如，某市政给排水工程设计，设计师采⽤BIM技术集成多个专业模型，从中找出了 90 个主碰撞矛盾，迅速调整后运⽤虚拟漫游处理了所有碰撞点，从而制定了最佳设计方案。

2.4 构建智能管网系统

智能管网系统能实时监控管网的运行情况，结合数据分析进行动态优化。布置传感器和监测设备，管网系统能随时获取水位、流速、水质等重要数据，及时发现潜在的故障并采取必要的措施。智能监测系统能在管网出现堵塞或漏水时，自动发出警报并安排维修，避免故障引发的污染或经济损失。引入绿色建筑材料和低影响开发技术（LID），可以提升管网系统的环保性能。在设计中，透水性铺装、植物渗透设施等可以促进雨水的自然渗透与滞留，减少对传统排水系统的依赖。结合城市绿化带与湿地系统，不仅有助于吸收雨水，提升雨水渗透率，还能优化城市生态环境。应用这些绿色技术，不仅能提升排水系统的能力，还能减少其对生态环境的负面影响，推动城市水务管理向绿色、可持续方向发展。

结语

随着城镇化进程的推进，在市政给排水管网设计过程中，需要考虑的因素越来越多。在充分了解现有管网建设的基础上，针对给排水管网进行科学合理的规划和设计，不仅可以降低管道冲突等问题的概率，还可以充分保障整个区域管网的安全运行。

参考文献

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