污水管网设计中存在的问题及对策

摘要：近两年我国加大了对环境污染惩治力度，有力的改善了污水污染现象。但是在污水管网设计中仍面临着很多设计问题，这些问题严重影响着污水的正常排放，从而对环境和人们生活带来很大危害。因此，本文在阐述一些设计问题的基础上，提出了更新的设计方案。

关键词：污水管网 设计 问题 对策

中图分类号：S611 文献标识码： A

1、污水管网概述

污水管网主要是指一个城市或者一个区域把需要收集的排污口的污水收集起来，通过管道排到污水处理厂，这些管道就组成了网状结构，俗称管网。因为它是用来收集污水的，所以是污水管网。污水管网的主要任务就是在第一时间将污水收集起来，并且还要安全的输送到相应的污水处理厂内，从而降低对环境污染的程度，为市民提供更加清洁、健康、有序的生活。就当前来说，评价一个城市现代化的重要标志之一就是该城市污水管网系统是否非常完善，而目前我国大部分城镇并没有非常健全的污水管网系统，他们在排放污水时，常常选择河道、街道甚至随意排放，在破坏环境的同时，还严重影响着人们的正常生活；另外即使有些城镇具备污水排放管道，但是由于级别太低，跟城市的快速发展差距太大，从而影响着人们的正常生活，甚至还严重制约着城市的健康发展。

2、污水管网设计中存在的问题

随着近几年我国社会经济的快速发展，人们对环保的要求越来越高，我国很多城镇政府都增加了污水管网系统资金的投入力度，从而有效的改善了城镇污水管网的排水效果；然而跟欧美发达国家相比，扔还有非常大的差距，尤其是在污水管网设计方面存在着非常多的问题，这些问题严重制约着城镇的可持续发展，同时也对城镇的形象产生不良影响。所以我国当前所面临的严峻形势就是，加大对污水管网系统人力和财力投入力度，不断改善污水管网设计中遇到的各种问题，从而改善城镇居住环境，这对提高我国社会经济快速发展起着非常重要的作用。下面我们就当前我国污水管网设计中所面临的问题进行详细的探讨：

2.1.排水体制设计方面问题

当前我国很多设计人员在设计排水体制时，考虑范围太小，只是站在局部或某一部分角度去思考问题，而没有做到全局思考；另外，还有就是在设计时只是针对环境效益进行充分考虑，而没有将环境效益跟社会效益和经济效益有效结合起来，没有做到统一。因此，排水体制设计没有全局考虑，从而导致污水管网系统不完善。

2.2.污水管网规划设计问题

设计人员在对污水管网规划进行设计时，经常会出现以下几方面的问题：一是，对当地地貌地形没有进行充分考察；二是，对当地实际情况没有经过专业的调查；三是，管道和泵站布置时过意随意，没有针对性等等，这些问题都会严重影响着污水管网的施工和运行，一旦没有设计好，将会带来不可估量的后果。

2.3.污水管网水力各项参数计算问题

设计人员在对污水管网水力各项参数进行计算时，没有严格按照国家规定标准进行，从而严重影响着污水管网的正常使用。例如，在设计管径时，按照国家相关标准规定，不同的材料管径的递增（减）都必须严格按照相应的级别进行，而很多设计人员经常会忽略这点，认为只要差不多就行，没有必要严格按照规定标准进行；另外还有在对流速进行设计时，没有将流速设计在最大流速跟最小流速之间，认为稍微出现一点偏差也没有多大影响，但是在实际输送过程中，一旦流速过大或太缓慢都会对管道造成非常大的影响，从而影响着污水的正常输送。

3、污水管网设计方法与对策

3.1.科学设计排水体制

选择合适的排水体制是排水管网设计中非常重要的环节，它直接影响着污水管网系统的设计、施工以及后期管理，对城镇环境保护也起着非常重要的作用。因此，在污水管网设计时首先需要注意的问题就是选择合适的排水体制，这就需要设计人员站在全局的角度综合考虑，将城镇发展状况、环境状况、现有的排水系统、气候、地形、人文、街道等等都要考虑进去，同时还必须遵循保护环境、降低投资成本、提高排水效果的原则，另外需要注意的设计问题就是，还要对施工的可设施性和可操作性考虑进去，总之设计人员在对污水管网进行设计时，要站在全局的角度综合考虑，最终确保工程能够得到社会效益、经济效益以及环境效益有效统一。

3.2.注重污水管网规划设计

污水管网规划设计时必须从以下四个方面进行：一是，根据城镇或区域的地形、街道、气候、环境、水系状况等科学合理的对污水区进行划分；二是，污水排放管道设计时必须经过水力计算，根据最终的计算值合理布置污水管网，确保最终设计方案可行；三是，设计人员首先要进行专业的调查研究，然后在对研究报告详细分析的基础上综合考虑，最终确定出准确的污水量指标，以便污水管网规模设计的科学、合理；四是，在管道和泵站布置时，要根据当地的具体地形环境，确保既减少管道的埋深，又达到了污水排放指标。

3.3.创新污水管网水力的计算方法

污水在实际排放过程中属于重力非满流流态，而且水力的各项参数流量和流速受到污水管网内表面和沉淀物的影响非常大，所以设计人员在对污水管网系统进行设计时，还面临着排水管网水流紊动性这一特性。因此要求设计人员在实际设计过程中，要严格按照相关规程，还按照均匀流来进行计算，最后在对其进行相应的优化。如图1所示为污水管网水力各项参数。

图1 管道过水断面

由图1可以推出以下各参数公式：

（1）H所对应的圆心角θ可用公式1-1表示：

θ=2cos（2H/D-1） （1-1）

（2）S1表示θ所对应的扇形面积：

（3）S2表示θ与弦围成的三角形面积：

S2=（DH-D2/2） （1-3）

（5）流速设计：

（6）w表示过水的面积：

W=D2（θ-sinθ）/8 （1-6）

（7）R表示水力的半径：

R=w/x=D（1-sinθ/θ）/4 （1-7）

（8）Q表示设计流量：

最终推出流速公式：

在以上公式中，管道管径用D表示；过水断面的深度用H来表示；过水断面的圆心角用θ来表示；坡度用i来表示；管段污水流量用Q来表示，单位m?/s；流速用v来表示，单位m/s；n表示污水管道的粗糙系数。

3.4.综合考虑污水管网设计水力各项参数约束

3.4.1.设计充满度约束

设计充满度主要是指过水断面的深度跟管道管径之间的比值，即H/D，根据国家相关标准，非满流设计排水管网充满度为：（H/D）max≥（H/D）≥（H/D）min （1-10）

根据我国相关标准要求，（H/D）min在0.20以上，如果设计充满度态度那么污水管网输水能力就会受到制约。表1所示为在不同管径下的（H/D）max值。

表1 最大设计充满度

3.4.2.设计管径约束

水力计算受到管径的影响主要表现在以下两个方面：一是，最小管径必须明确规定出，根据我国相关标准，街坊或厂区内最小管径为20cm，街道下面的最小管径为30cm；二是，对管径的递减或递增具有一定的约束，这主要是由于管径的递减或递增不是均匀连续的，其递增（减）规律为，在管径小于50cm时，管径是以5cm为一级进行递增（减）；当管径在50cm以上时，就会以10cm为以及进行递增（减）。另外，当管道处于坡度变陡处时，设计人员就可以根据水力计算来计算管径的大小，在这里需要注意的是，一定不能超过两级，同时还必须在最小管径以上。

3.4.3.设计流速约束

污水在排放过程中的流速太快或太慢对管道都不好，流速太快时，容易对管壁产生冲击，严重时会损坏管道；当流速太缓慢时，就会出现沉淀物沉积，久而久之淤积的就会太多造成拥堵，所以要求设计人员在对流速进行设计时，一定要将最大、最小流速设计好，这样就能够有效的避免流速过大或过小而对管道产生的破坏或拥堵，确保管道能够正常运输，所以设计人员必须将流速控制在最大和最小之间，即Vmin