一般的小区面积约在10～50公顷,人口约在3000～10000(1000～3000)户之间,其供排水的特点和城市市政给排水的特点相似,同时又是建筑给排水与市政给排水的过渡阶段,故在给排水设计方面,其参考资料相对较少,设计计算与建筑内部给排水和市政给排水相比有其独特的地方,特别是小区干管的设计流量确定、排水体制的选择以及供排水管材及管道基础的确定等。本人根据多年的设计经验和实地调查,现对小区室外给排水设计常见问题做一分析总结。以供同仁们参考。
一、小区给水设计流量
关于居住小区的室外给水管道设计流量的确定,《建筑给排水设计规范》(GB50015-2003)3.6.1条规定了居住小区室外给水管道设计流量的计算,区分了不同情况下室外给水管道节点流量的不同计算方法。
即居住小区规模在3000以下时,生活用水设计流量采用设计秒流量公式qg=0.2UNG;
qg--计算管段的设计秒流量
U―计算管段的卫生器具给水当量的同时出流概率;
NG―计算节点的当量总数,NG=MNg/m,
(M为计算节点设计总人数,Ng为每户卫生器具给水当量数,m为每户用水人数,)
当居住小区规模在3000以上时,生活用水设计流量采用最大时平均秒流量公式qg=q0Mkh/T*3600;
q0―最高日生活用水定额(L/人.d)
kh―小时变化系数
T―用水时数,h;
从本人多年的工作实践来看,条文这样规定,还是有较强的理论依据。现以普通的Ⅱ型住宅为计算模型,分别用以上设计秒流量公式和最大时平均秒流量公式对其生活用水量进行计算分析:
计算结果如下:
但是在具体的设计工作中,一般的小区除了大部分住宅和小部分共建外,还需考虑消防流量的校核,同时给水干管流量和管径的确定还需参照当地城市供水管理部门的相关意见,在办理相关业务时,需向供水管理部门提交接水申请书外,还需提供远、近用水计划及有关资料和图纸,供水管理部门一般采用实测水量法按人头计算用水量并确定小区总干管水表口径,再按水表口径征收增容费。以石嘴山市老城区为例,为便于整个城市的供水管理和节水要求,一般小区的供水管网设计及水量的确定都须首先经过供水管理部门的审核,才能付诸实施。因此小区供水设计流量的确定须在理论研究的基础上,需根据各个城市的供水政策及法规等,因地制宜,合理确定。
二、小区排水体制的选择
一般小区排水体制的选用主要依据城市市政排水体制和环境保护的要求,石嘴山市目前的大部分小区的排水系统均未考虑单独的雨水收集系统,我个人认为其主要原因有以下几点:一是石嘴山市老城区未建成专门的雨水系统,现有的部分雨水管道是结合城市旧城管网改造在主要积水路段增设的,即相当于不完全分流制。同时增设后的集污管网由于汛期流量增大,造成污水处理厂的运行负担。二是雨水系统的投资和管理。由于雨水系统的设计一般均要按照当地暴雨强度公式和汇流面积等参数确定,较之污水管网,其流量约为同样面积污水流量的3～8倍,另外,雨水管网建成后,因为其主要为汛期运行,平时闲置,故对于小区雨水系统的设置,相关政策没有明确要求,同时由于雨水系统的投资和雨水的出路问题,在小区基础设施建设中暂未做考虑。再者,从管理上,小区的供排水,燃气,电信电缆等均有相关管理部门协助管理,而对于雨水,管理对象不易明确,另外最近几年还发现在小区的改扩建和餐饮业周围,易发生雨污混接的现象。但是从总的发展趋势来看,人们对城市居住环境要求不断提高,新建小区,特别是整体地形较为平坦的地区,有必要建立独立的雨水系统。日前,石嘴山市政府已将老城区雨水系统改造项目列为明年的重点建设工程。小区的雨水系统亦可以采用不完全分流制,在主要积水路口设置雨水管网,或结合小区总体规划的景观设计和绿化用水,将收集到的雨水就地加以调蓄利用。
三、小区给排水管材的选用
与建筑内部的管材相比,小区给排水管材的主要特点是埋地敷设,目前经常选用的管材种类主要有塑料给水管和铸铁给水管,随着塑料管材的日益发展,塑料管材在给排水管材中占的比重正逐渐加大。塑料管具有强度高,表面光滑,不易结垢,水头损失小、耐腐蚀、重量轻、加工和接口方便等优点,常用的有UPVC塑料管、聚乙烯PE管、高密度聚乙烯HDPE管等,经实践证明,UPVC管材抗压较差,小区给水管材设计可优先选用HDPE管,目前使用的HDPE管聚乙烯原料有PE63、PE80、PE100(PE63(6.30～7.99Mpa)、PE80(8.00～9.99Mpa)、PE100(10.00～11.19Mpa)是聚乙烯原料的最小要求强度(MRS)经过圆整后得的分级数)。与金属管相比,HDPE管具有管道质轻,耐腐蚀,水质好、水力条件好,水头损失小等优点。与其他塑料管相比,强度高是它突出的优点,可以满足塑料管在城市道路下直埋地敷设。另外,对于排水,最近几年出现的高密度聚乙烯(HDPE)双壁波纹管,与传统的钢筋混凝土管相比,克服了UPVC双壁波纹管质脆的缺点,具有质量轻、便于安装、使用寿命长,地基要求低,综合造价低等优点,以上管材均是市场上新出现产品,价格比较高,此外,对于室外的HDPE管,管道的连接需要全自动电熔焊机及热熔焊机,均需要施工单位购买或租借,专业的技术人员管理。这对于一般的建设和施工单位,其经济技术条件有一定难度。但管材的质量对管网的安全运行和管理至关重要,同管网的设计需考虑一定的远期富裕量一样,管材的选用也应该有一定的前瞻性。为避免发生管网爆裂,建议在经济技术可行的条件下,室外给水管材选用HDPE塑料给水管,室外排水管材选用HDPE双壁波纹管。
四、小区给排水管道基础和接口及管道布置
管道的基础和接口一般应根据当地的地质条件、施工条件,输送介质,地下水位等因素综合考虑,一般情况下,柔性橡胶圈接口多采用砂石(土弧)基础,刚性接口多采用混凝土基础,工作中经常碰到的问题是在管道基槽验收时,地基是回填土或地基超挖,或是基槽内有地下水,对此,相关规范已经给出相应的处理办法,当沟槽超挖深度不超过150mm时,可用挖槽原土回天密实;槽底地基土壤含水量大,不适于压实时,应采取换填等有效措施,如换填天然级配砂石或砂砾等。
小区给排水管道的在布置过程中,应先充分了解小区内各单体的进出户位置,核对市政管网给水接入点的资用水头和排水接入点的下游标高,经济合理的布置给水管线、污水管线、雨水管线,同时应与城市直埋电力、电信、热力、燃气等管线或地下管沟等进行管线综合。平面上,防止设计管线抢位,严格按规范确定各种管线的水平位置,以便为以后管线改建或扩建或维修留有足够空间;竖向上,各种管线的高程应从上而下依次确定,考虑小区排水管高程与区外市政排水管道的衔接和检修可行性。在区外水力条件优越的小区尽可能加大区内排水管道的坡度,保证排水通畅。另外需明晰化粪池设置对小区排水系统的作用,由相关部门严格做到定期维护管理,以便污水系统有效运行。
五、结语
随着我国城市经济的高速发展,一批新建或改建的小区不断兴起。小区内的基础设施作为小区居住质量的重要内容,代表着小区的环境档次和城市的文明程度。为满足人们优良的生活环境和小区美化建设,确保小区给排水管网的安全、环保、可持续发展角度出发,充足计算小区给排水水量,合理选用给排水管道材料,综合好城市地下管线,是我们相关设计工作者不容回避的责任。
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