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摘要 城市给排水工程是城市基础设施的重要组成部分，城市给排水规划设计对建设城市良好的人居环境、实现城市可持续发展有着举足轻重的作用。本文首先分析了我国城市给排水系统的现状和问题，进而提出了给排水系统优化的原则和方法，目的是提高系统性能，为充分发挥城市功能服务。
关键词 城市；给排水系统；优化
中图分类号 TU992 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)101-0238-02
1 我国城市给排水系统优化的意义
在城市经济建设发展的过程中，城市给排水系统对于居民生活以及工业生产对于给排水的需求是不可缺少的，一个良好的城市给排水系统能够促进城市经济建设与社会环境的可持续发展，相反，则必然会导致一切生活、生产的秩序混乱。目前，随着城市化率的提高，城市给排水工程滞后，给水不足、排水不畅还困扰着许多城市的发展以及城市功能的发挥。去年夏秋之交，北京、武汉、成都等地暴雨后排水不畅暴露了我国城市给排水系统建设和管理中所存在的深层次问题，从而引起了理论界的广泛探讨。因此，对于城市给排水管网的优化配置、新建，包括对现有设施的改建、扩建及完善的要求已日益迫切。做好给排水系统规划，对于方便人民生活，实现城市经济的可持续发展具有重要
意义。
2 当前我国城市给排水工程所存在的问题
2.1 管线老化，严重制约了城市功能的发挥
近年来，我国经济建设有了突飞猛进的发展，城市化率不断提高，城市供需水之间的矛盾也越来越突出。地下水源供水的比重日益缩小，长距离的输水工程越来越多。对管网系统设计、材质要求和工程质量提出了更高的要求。而现阶段，我国大多数城市的给排水系统还很不完善，严重制约了城市功能的发挥。
2.2 系统布置不合理、难以维护和管理
与快速的城市化进程相比，我国给排水基础设施规划和建设步伐明显滞后，表现在重城镇建筑物规划城市工程管线规划，重道路工程建设轻工程管线配套；在工程管线设计中往往缺乏战略规划。工程技术人设计思想设计理念落后。给排水系统布局混乱，管线连接复杂、铺设冗余，系统使用维护成本高、管理困难、事故影响范围大。
2.3 材质不足，水资源漏失现象严重
我国大多数城市现有的给排水管网是上世纪建设起来的，有些甚至建成于五十年代，甚至更早。管材普遍老化，超期服役的现象十分普遍、漏水现象时有发生。随着城市发展和道路拓宽改造，管道往往被动地移到车道下方，受道路和建筑物上方的挤压，管道常常发生爆裂，不仅浪费了宝贵的水资源，而且对环境安全造成严重威胁。而且早期城市给排水系统所用管材大多为镀锌钢管及灰口铸铁管，埋地后极易被锈蚀，增加了地下管网损坏或裂缝的可能性。
2.4 管线设计落后，应对突发事件能力不足
城市给排水系统面临的突发事件主要有爆管、污染和泄洪三种情况。在这三种突发事件中，发生频率最高的是爆管，爆管之所以会频繁发生，除了前述的材质特性、管道老化和管道上方压力过大等原因外，给排水系统档案资料不全，道路和建筑物施工方无法准确掌握地下管线情况，随时可能会发生施工爆管和施工机械辗轧爆管安全事故。与频繁发生的爆管相比，城市给排水系统应对水污染能力低下，对市民生活和工业生产造成的危害更大。我国城市给排水系统由于系统设计不当，在夏季洪涝期间，水源水质极易被污染。当水源被污染需要被隔断时，由于管网子系统功能缺失，只得大面积停水。三是排洪问题，由于近年来极端天气的出现，夏天突然降水，而排水系统不畅使得一些城市街道大范围积水，严重的危及人民生命财产安全。
3 我国城市给排水工程优化的原则
给排水管网是一个由各种管道、设计和管理组成的系统工程，任何一个子系统出现问题，都会影响到整个管网系统的正常运行和工程技术经济指标。因此，做好给排水管网的优化，既需要合理布局，还需要优化设计，并加强管理。
3.1 设计方案要与城市的整体规划协调
随着城市化的发展，给排水系统已经不是一个孤立的城市建设系统，成为了城市建设和规划的一个重要组成部分，并在促进城市的可持续发展和民生福祉等多方面有着重要的意义。因此，城市给排水系统设计人员要深入了解城市整体发展规划，使设计方案与城市整体规划相协调。随着城市的发展，景观建设已经成为了城市基础建设不可分割的一部分，这就要求在进行给排水设施设计和安排时，也必须考虑排水设施与道路景观的兼容性。例如，对于人行道上的井盖可考虑采用与人行道景观协调装饰
井盖。
3.2 经济与技术协调的原则
系统设计要坚持技术优先的原则，同时要考虑各地区经济承受能力和施工成本，实现技术与经济的结合。例如，对于城市排水管道而言，增加管道的埋深，可以增强管道对周边雨水的汇集能力，从而提高泻洪标准，但随着管道埋深的增加，沟槽开挖深度必将增加，施工成本也随之增大。这就要求合理控制管道的埋深，在保证泻洪能力的前提下，降低工程造价。
3.3 近期发展与长远发展协调的原则
给排水管网的设计要符合区域及城市总体规划的要求，同时要充分考虑系统的可扩充性，为将来城市的进一步发展留下发展余地。要考虑可利用空间内未来发展的大体趋势，有必要在最终的设计方案预留一定可供未来发展的空间，以满足将来日益扩大的城市规模的需要。
4 我国城市给排水系统优化措施
城市给排水是一个系统工程，在给水方面，主要体现在水源及其保护，区域水资源平衡及区域供水规划：在排水方面主要是防洪排涝规划设计以及河网区域污染控制，它要求系统设计必须有开阔的眼界与系统创新的思维。
4.1 给排水管线布局的优化
给排水管网的设计要符合区域及城市总体规划的要求，充分考虑系统的可扩展性。在设计上还要兼顾水系统维护、检修的方便，尽量做到线路简短和高效，管网尽量设计为环状结构，并进行环、枝结合。配水管网宜布置成环状，供水要求不高时，可为树枝状，等到将来城市发展带动用水量增加时，再连接成环状。 4.2 对现有管网进行优化改造
随着城市规模的不断扩张，对老旧管网有计划地进行改造是城市给排水系统经常面临的课题，当管道上方由人行道变为车行道时，必须重新计算管线的埋藏深度指标，在可能的情况下还可以考虑对管线进行迁移处理，以避开管线上方道路和高层建筑的压力。当前城市给排水工程出现的质量问题绝大多数是由给排水管道材料所导致。这就要求对老旧管网进行改造时，尽可能用承压力强、抗腐蚀的建议选用承压力强的金属管及钢塑复合管替代原有的镀锌钢管及灰口铸铁管等，以减少爆管的可能性。
4.3 给排水系统应急处理能力的优化
针对频繁发生的爆管现象，应当加强给排水系统信息化建设，为工程施工提供最新的管网信息，及时预警和防范由于施工原因导致的爆管事故的发生。针对泻洪能力不足的问题，要积极采用高技术手段，科学测算本地最大降水量，综合考虑市政管网排水能力，调整排水管道标准系数，提高泄洪能力。针对水污染问题，有必要建立严密的监测系统，准确统计城市污水管道负荷，及时发现管道淤积和渗透泄漏，预防重大污染事故发生。对于给水系统，设置备用取水源。对于人口密集区域，可考虑设置闭合管网。这一设计理念是，当发生严重水质污染事件时，可以关闭外网，以切断受污染的水源，而内网可以正常使用备用
水源。
4.4 给排水系统排污功能的优化
在进行排水管网的规划时，要把雨水、污水的收集、处理和综合利用结合起来，逐步转变目前的雨、污水合流制或不完全分流制系统为完全的分流制系统。雨、污水的分流有利于对不同性质的水采用不同方法处理和控制，有利于雨水的收集、贮存、处理和利用，避免洪涝灾害。在传统规划方法，污水处理厂一般尽可能地安放在各河系下游、城市郊区。但是这种系统布局使污水厂距离再生水用户较远，需铺设的回用水管网费用相应增加。根据长期的实践经验，建设大型的污水处理厂可以发挥规模效益，降低建设费用和日常运行费用。
4.5 更新给排水系统设计理念
在系统设计过程中，可以借鉴西方发达国家的系统设计思想，从以排水为主到蓄水利用。例如，德国汉堡市建有大规模的城市地下蓄水库，在汛期蓄集雨水，汛期过后，经过净化又可以用作城市生活用水。德国近些年还推行了一种新型的雨水排水系统，即洼地渗渠系统，通过雨水在低洼草地中的短期储存和在渗渠中的长期储存，让尽可能多的雨水下渗，不仅减少了城市内涝，而且及时补充了地下水，使城市生态系统形成良性循环。
荷兰鹿特丹市位于海平面以下，洼地很多，排涝压力很大。为此，鹿特丹兴建了水广场，即防涝及雨水利用系统。水广场建在鹿特丹市区最低的洼地上，由形状、大小各不相同的水池组成，各水池有渠相连。平时水广场是市民娱乐休闲的场所，暴雨来临时就变成了实用的防涝系统。水量大时，大水池中的水就会流到沟渠里；水量变小时，沟渠里的水又回流到大水池里。如果城市水资源紧张，水广场储存的水还能净化为淡水资源。
日本是一个灾害频繁的国家，其减灾体系是在与自然灾害抗争的过程中建立起来的，并且在实践中不断加以完善。例如，日本台风多发，因而东京地区的地下排水系统主要是为避免受到台风雨水灾害的侵袭而建立进来的。在东京居住着3000万人口，传统的利用天然水路及其在周围开掘的人工水路的排水系统已经远远不能抵御突然降临的暴雨、洪水和台风的袭击。因此，日本不惜花巨资兴建了地下排水系统。例如，日本在琦玉县春日部市国道16号沿线的地下约50米处，兴建了世界上最先进的地下水道排水系统——首都圈外围排水系统。地下水道排水系统的巨额的投资显然不是我国绝大多数城市可以承受的，但是其设计理念值得借鉴。
4.6 加强给排水系统管理
如前所述，城市给排水系统管理是整个系统工程的重要组成部分，加强管理是系统正常运行的必要保证。如何管理？日本的经验也值得借鉴。东京下水道局规定，一些不溶于水的洗手间垃圾不允许直接排到下水道，烹饪产生的油污也不允许直接导入下水道中，因为油污会腐蚀排水管道。为此，东京下水道局倡导：用报纸把油污擦干净，再把沾满油污的报纸当做可燃垃圾来处理，并建议市民做菜少用油。
4.7 推行地下管线共同沟建设模式
随着城市的发展，供电、通信等管线都要埋入地下，由于我国大多数城市缺少整体规划和长远考虑，一条道路往往被多次开挖。建设城市地下管线共同沟可以较好地上述问题的发生。地下管线共同沟是把本来在地上架设或埋入地下的各类公用管线集中安装到地下隧道中，并在地下隧道中预留了宽敞的检修空间。共同沟适用于交通流量大、地下管线多的重要路段，尤其是高速公路和城市主干道。国外大城市都建设了共同沟、地下污水处理场、地下电厂等地下工程，将影响市容和破坏城市环境的各种城市基础设施全部转移到地下。目前，英、法、日等发达国家都兴建了共同沟，巴黎市还把共同沟建设成了观光旅游景点。莫斯科市有130公里长的共同沟；日本在1991年成立了共同沟管理部门，以其推动共同沟的建设工作。目前，我国的共同沟建设问题也应当被提上议事日程。
参考文献
[1]龙云."给排水工程施工与城市规划的融合性分析"[J].科技与企业,2012,15.
[2]蒋寒."浅谈城市市政给排水规划设计"[J].城市建设理论研究,2012,16.
[3]娄和洲."本东京城市排水资源的有效利用"[J].给水排水,2003,12.
关键词 城市；给排水系统；优化
中图分类号 TU992 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)101-0238-02
1 我国城市给排水系统优化的意义
在城市经济建设发展的过程中，城市给排水系统对于居民生活以及工业生产对于给排水的需求是不可缺少的，一个良好的城市给排水系统能够促进城市经济建设与社会环境的可持续发展，相反，则必然会导致一切生活、生产的秩序混乱。目前，随着城市化率的提高，城市给排水工程滞后，给水不足、排水不畅还困扰着许多城市的发展以及城市功能的发挥。去年夏秋之交，北京、武汉、成都等地暴雨后排水不畅暴露了我国城市给排水系统建设和管理中所存在的深层次问题，从而引起了理论界的广泛探讨。因此，对于城市给排水管网的优化配置、新建，包括对现有设施的改建、扩建及完善的要求已日益迫切。做好给排水系统规划，对于方便人民生活，实现城市经济的可持续发展具有重要
意义。
2 当前我国城市给排水工程所存在的问题
2.1 管线老化，严重制约了城市功能的发挥
近年来，我国经济建设有了突飞猛进的发展，城市化率不断提高，城市供需水之间的矛盾也越来越突出。地下水源供水的比重日益缩小，长距离的输水工程越来越多。对管网系统设计、材质要求和工程质量提出了更高的要求。而现阶段，我国大多数城市的给排水系统还很不完善，严重制约了城市功能的发挥。
2.2 系统布置不合理、难以维护和管理
与快速的城市化进程相比，我国给排水基础设施规划和建设步伐明显滞后，表现在重城镇建筑物规划城市工程管线规划，重道路工程建设轻工程管线配套；在工程管线设计中往往缺乏战略规划。工程技术人设计思想设计理念落后。给排水系统布局混乱，管线连接复杂、铺设冗余，系统使用维护成本高、管理困难、事故影响范围大。
2.3 材质不足，水资源漏失现象严重
我国大多数城市现有的给排水管网是上世纪建设起来的，有些甚至建成于五十年代，甚至更早。管材普遍老化，超期服役的现象十分普遍、漏水现象时有发生。随着城市发展和道路拓宽改造，管道往往被动地移到车道下方，受道路和建筑物上方的挤压，管道常常发生爆裂，不仅浪费了宝贵的水资源，而且对环境安全造成严重威胁。而且早期城市给排水系统所用管材大多为镀锌钢管及灰口铸铁管，埋地后极易被锈蚀，增加了地下管网损坏或裂缝的可能性。
2.4 管线设计落后，应对突发事件能力不足
城市给排水系统面临的突发事件主要有爆管、污染和泄洪三种情况。在这三种突发事件中，发生频率最高的是爆管，爆管之所以会频繁发生，除了前述的材质特性、管道老化和管道上方压力过大等原因外，给排水系统档案资料不全，道路和建筑物施工方无法准确掌握地下管线情况，随时可能会发生施工爆管和施工机械辗轧爆管安全事故。与频繁发生的爆管相比，城市给排水系统应对水污染能力低下，对市民生活和工业生产造成的危害更大。我国城市给排水系统由于系统设计不当，在夏季洪涝期间，水源水质极易被污染。当水源被污染需要被隔断时，由于管网子系统功能缺失，只得大面积停水。三是排洪问题，由于近年来极端天气的出现，夏天突然降水，而排水系统不畅使得一些城市街道大范围积水，严重的危及人民生命财产安全。
3 我国城市给排水工程优化的原则
给排水管网是一个由各种管道、设计和管理组成的系统工程，任何一个子系统出现问题，都会影响到整个管网系统的正常运行和工程技术经济指标。因此，做好给排水管网的优化，既需要合理布局，还需要优化设计，并加强管理。
3.1 设计方案要与城市的整体规划协调
随着城市化的发展，给排水系统已经不是一个孤立的城市建设系统，成为了城市建设和规划的一个重要组成部分，并在促进城市的可持续发展和民生福祉等多方面有着重要的意义。因此，城市给排水系统设计人员要深入了解城市整体发展规划，使设计方案与城市整体规划相协调。随着城市的发展，景观建设已经成为了城市基础建设不可分割的一部分，这就要求在进行给排水设施设计和安排时，也必须考虑排水设施与道路景观的兼容性。例如，对于人行道上的井盖可考虑采用与人行道景观协调装饰
井盖。
3.2 经济与技术协调的原则
系统设计要坚持技术优先的原则，同时要考虑各地区经济承受能力和施工成本，实现技术与经济的结合。例如，对于城市排水管道而言，增加管道的埋深，可以增强管道对周边雨水的汇集能力，从而提高泻洪标准，但随着管道埋深的增加，沟槽开挖深度必将增加，施工成本也随之增大。这就要求合理控制管道的埋深，在保证泻洪能力的前提下，降低工程造价。
3.3 近期发展与长远发展协调的原则
给排水管网的设计要符合区域及城市总体规划的要求，同时要充分考虑系统的可扩充性，为将来城市的进一步发展留下发展余地。要考虑可利用空间内未来发展的大体趋势，有必要在最终的设计方案预留一定可供未来发展的空间，以满足将来日益扩大的城市规模的需要。
4 我国城市给排水系统优化措施
城市给排水是一个系统工程，在给水方面，主要体现在水源及其保护，区域水资源平衡及区域供水规划：在排水方面主要是防洪排涝规划设计以及河网区域污染控制，它要求系统设计必须有开阔的眼界与系统创新的思维。
4.1 给排水管线布局的优化
给排水管网的设计要符合区域及城市总体规划的要求，充分考虑系统的可扩展性。在设计上还要兼顾水系统维护、检修的方便，尽量做到线路简短和高效，管网尽量设计为环状结构，并进行环、枝结合。配水管网宜布置成环状，供水要求不高时，可为树枝状，等到将来城市发展带动用水量增加时，再连接成环状。 4.2 对现有管网进行优化改造
随着城市规模的不断扩张，对老旧管网有计划地进行改造是城市给排水系统经常面临的课题，当管道上方由人行道变为车行道时，必须重新计算管线的埋藏深度指标，在可能的情况下还可以考虑对管线进行迁移处理，以避开管线上方道路和高层建筑的压力。当前城市给排水工程出现的质量问题绝大多数是由给排水管道材料所导致。这就要求对老旧管网进行改造时，尽可能用承压力强、抗腐蚀的建议选用承压力强的金属管及钢塑复合管替代原有的镀锌钢管及灰口铸铁管等，以减少爆管的可能性。
4.3 给排水系统应急处理能力的优化
针对频繁发生的爆管现象，应当加强给排水系统信息化建设，为工程施工提供最新的管网信息，及时预警和防范由于施工原因导致的爆管事故的发生。针对泻洪能力不足的问题，要积极采用高技术手段，科学测算本地最大降水量，综合考虑市政管网排水能力，调整排水管道标准系数，提高泄洪能力。针对水污染问题，有必要建立严密的监测系统，准确统计城市污水管道负荷，及时发现管道淤积和渗透泄漏，预防重大污染事故发生。对于给水系统，设置备用取水源。对于人口密集区域，可考虑设置闭合管网。这一设计理念是，当发生严重水质污染事件时，可以关闭外网，以切断受污染的水源，而内网可以正常使用备用
水源。
4.4 给排水系统排污功能的优化
在进行排水管网的规划时，要把雨水、污水的收集、处理和综合利用结合起来，逐步转变目前的雨、污水合流制或不完全分流制系统为完全的分流制系统。雨、污水的分流有利于对不同性质的水采用不同方法处理和控制，有利于雨水的收集、贮存、处理和利用，避免洪涝灾害。在传统规划方法，污水处理厂一般尽可能地安放在各河系下游、城市郊区。但是这种系统布局使污水厂距离再生水用户较远，需铺设的回用水管网费用相应增加。根据长期的实践经验，建设大型的污水处理厂可以发挥规模效益，降低建设费用和日常运行费用。
4.5 更新给排水系统设计理念
在系统设计过程中，可以借鉴西方发达国家的系统设计思想，从以排水为主到蓄水利用。例如，德国汉堡市建有大规模的城市地下蓄水库，在汛期蓄集雨水，汛期过后，经过净化又可以用作城市生活用水。德国近些年还推行了一种新型的雨水排水系统，即洼地渗渠系统，通过雨水在低洼草地中的短期储存和在渗渠中的长期储存，让尽可能多的雨水下渗，不仅减少了城市内涝，而且及时补充了地下水，使城市生态系统形成良性循环。
荷兰鹿特丹市位于海平面以下，洼地很多，排涝压力很大。为此，鹿特丹兴建了水广场，即防涝及雨水利用系统。水广场建在鹿特丹市区最低的洼地上，由形状、大小各不相同的水池组成，各水池有渠相连。平时水广场是市民娱乐休闲的场所，暴雨来临时就变成了实用的防涝系统。水量大时，大水池中的水就会流到沟渠里；水量变小时，沟渠里的水又回流到大水池里。如果城市水资源紧张，水广场储存的水还能净化为淡水资源。
日本是一个灾害频繁的国家，其减灾体系是在与自然灾害抗争的过程中建立起来的，并且在实践中不断加以完善。例如，日本台风多发，因而东京地区的地下排水系统主要是为避免受到台风雨水灾害的侵袭而建立进来的。在东京居住着3000万人口，传统的利用天然水路及其在周围开掘的人工水路的排水系统已经远远不能抵御突然降临的暴雨、洪水和台风的袭击。因此，日本不惜花巨资兴建了地下排水系统。例如，日本在琦玉县春日部市国道16号沿线的地下约50米处，兴建了世界上最先进的地下水道排水系统——首都圈外围排水系统。地下水道排水系统的巨额的投资显然不是我国绝大多数城市可以承受的，但是其设计理念值得借鉴。
4.6 加强给排水系统管理
如前所述，城市给排水系统管理是整个系统工程的重要组成部分，加强管理是系统正常运行的必要保证。如何管理？日本的经验也值得借鉴。东京下水道局规定，一些不溶于水的洗手间垃圾不允许直接排到下水道，烹饪产生的油污也不允许直接导入下水道中，因为油污会腐蚀排水管道。为此，东京下水道局倡导：用报纸把油污擦干净，再把沾满油污的报纸当做可燃垃圾来处理，并建议市民做菜少用油。
4.7 推行地下管线共同沟建设模式
随着城市的发展，供电、通信等管线都要埋入地下，由于我国大多数城市缺少整体规划和长远考虑，一条道路往往被多次开挖。建设城市地下管线共同沟可以较好地上述问题的发生。地下管线共同沟是把本来在地上架设或埋入地下的各类公用管线集中安装到地下隧道中，并在地下隧道中预留了宽敞的检修空间。共同沟适用于交通流量大、地下管线多的重要路段，尤其是高速公路和城市主干道。国外大城市都建设了共同沟、地下污水处理场、地下电厂等地下工程，将影响市容和破坏城市环境的各种城市基础设施全部转移到地下。目前，英、法、日等发达国家都兴建了共同沟，巴黎市还把共同沟建设成了观光旅游景点。莫斯科市有130公里长的共同沟；日本在1991年成立了共同沟管理部门，以其推动共同沟的建设工作。目前，我国的共同沟建设问题也应当被提上议事日程。
参考文献
[1]龙云."给排水工程施工与城市规划的融合性分析"[J].科技与企业,2012,15.
[2]蒋寒."浅谈城市市政给排水规划设计"[J].城市建设理论研究,2012,16.
[3]娄和洲."本东京城市排水资源的有效利用"[J].给水排水,2003,12.