室外給排水管道工程設計分析

室外給排水管道工程設計在各地都是必不可少的。從大范圍來講，室外給排

水管道工程設計首先要根據室外給排水設計規(guī)范、小區(qū)給排水規(guī)范、施工規(guī)范、

消防規(guī)范、給水排水設計手冊等有關規(guī)范和手冊；然后要結合地區(qū)地理、氣候特

點及各地水司的運行規(guī)程等實際狀況，從技術可行性、經濟合理性出發(fā)綜合考慮、

設計。這里結合本人幾年工作實踐談談室外給排水管道工程設計中需要著重考慮

的幾點問題。

一、給水管道工程設計

1、管徑確定

管徑確定期應考慮遠近期結合，同步照顧經濟性和可靠性。管徑確定波及設

計供水量及經濟流速確實定。

設計供水量根據下列多種用水確定：

(1)綜合生活用水：包括居民生活用水和公共建筑用水。根據居民生活用

水定額或綜合生活用水定額及最高日時變化系數綜合分析確定。

(2)工業(yè)企業(yè)生產用水和工作人員生活用水：生產用水量根據生產工藝規(guī)

定確定；工作人員生活用水量(含淋浴用水量)根據車間性質確定。

(3)消防用水：消防用水量、水壓及延續(xù)時間等根據現(xiàn)行有關規(guī)定確定。

（4）澆灑道路和綠地用水：根據路面、綠化、氣候和土壤等條件確定。

（5）未預見水量及管網漏失水量：按最高E用水量的比例計。

管段的直徑按下式計算:

式中D——管段直徑（m）

q一一管段流量（m3/s）

v----流速（m/s）

應綜合考慮管網造價與經營費用，確定經濟流速，從而確定經濟管徑，使管

網造價與經營費用之和為最小。設計時常采用平均經濟流速來確定管徑，當

D=100~400mmFi寸，平均經濟流速取0.6~0.9m/s；當D2400mm時，平均經濟流速

取0.9~L4ni/s,大管取大值，小管取小值。

2、管材選用

設計時應結合多種管材的特性做到管材選用經濟、合理。埋地管道長年累月

承受輸送液體內壓、泥土及地面荷載的外壓、高溫變化引起的拉伸應力以及地基

的不均勻沉降等產生的綜合應力，還要承受水錘沖擊力，因此管材首先應有足夠

強度。同步結合建設規(guī)定做到經濟合理。

室外給水管道常用管材有承插式給水鑄鐵管、球墨鑄鐵管、焊接鋼管、鍍鋅

鋼管、預應力（自應力）鋼筋混凝土管、玻璃鋼管、塑料管、復合管等。

（1）承插式給水鑄鐵管：具有較高的機械強度及承壓能力，有較強的耐腐

蝕性，接口以便，易于施工。其缺陷在于不能承受較大日勺動荷載及質脆。按制造

材料分為一般灰口鑄鐵管和球墨鑄鐵管，較為常用的為球墨鑄鐵管。

（2）鋼管：其長處是耐高壓、耐震動、薄而輕及管節(jié)長而接口少；缺陷是

易銹蝕影響使用壽命、價格較高，故需做嚴格防腐絕緣處理。鋼管一般用于管徑

規(guī)定大、受水壓力高路段，及穿越鐵路、河谷和地震區(qū)等管段。

（3）預應力和自應力鋼筋混凝土管：長處是抗?jié)B性和耐久性能好，不會腐

蝕及腐爛，內壁不結垢等，缺陷是質地較脆易碰損、鋪設時規(guī)定溝底平整，且需

做管道基礎及管座，常用于大型輸水系統(tǒng)。

（4）玻璃鋼管：指玻纖維增強樹脂塑料管，這種管材長處在于重量輕，抗

腐蝕，安裝輕易，缺陷是剛度小，管道基礎規(guī)定較嚴。大口徑玻璃鋼管在源水引

用管道上使用較多，而在供水管網中使用較少。

（5）塑料管：其長處在于具有表面光滑、輸送流體阻力小、耐腐蝕、重量

輕、接口以便等，缺陷在于質脆、易老化。重要有硬聚氯乙烯管（LPVC）、聚乙烯

管（PE）等。

(6)復合管：室外給排水工程中常用日勺有鍍鋅鋼管襯塑復合管、孔網鋼帶

塑料復合管。

(a)鍍鋅鋼管襯塑復合管：鍍鋅鋼管襯塑有兩種方式，一種是內噴襯聚乙

烯，另一種是熱鍍鋅鋼管內經特殊過盈級配合工藝，復合擠壓聚乙烯、聚丙烯管,

目前國內均有此兩種方式的產品，前種襯涂層不易粘牢，不易襯勻，輕易分層；

后一種方式效果很好，而管件采取內噴襯聚乙烯。

管材組裝也有兩種方式，一種是一般壁厚的熱鍍鋅鋼管及管件，內擠壓

聚乙烯管或噴襯聚乙烯層后，仍套絲連接，價格較貴；另一種是薄壁熱鍍鋅鋼管

及管件，內經特殊過盈級配合工藝，復合擠壓聚乙烯管或噴襯聚乙烯層，管材不

套絲，采用迅速接頭工藝，管道裝拆快捷，價格低廉，綜合價格類同鍍鋅鋼管，

有良好的合用前景，但管外壁及管端面的防腐問題沒有主線處理。

(b)孔網鋼帶塑料復合管：是以高密度聚乙烯為基體，以沖孔后的冷軋鋼

帶焊接而成的網狀鋼管為增強體，經擠出成型持續(xù)復合而成，內外壁塑料通過金

屬骨架上的孔形成一體。它具有鋼管的機械強度，又具有塑料管的耐腐蝕性，可

合用于DN這200mni的配水管道及室內冷水主立管道上使用。此類管材安裝時，

切斷的端面應作嚴格的防銹處理，但在此后管道不停水引接分支管時，孔口切面

銹蝕問題就無法處理，這將是此類管材應用中的弱點。

現(xiàn)就以上管材的不一樣口徑做如下價格比較:

（1）大口徑管道

表1（元/m）

管徑（mm）

鋼管

三階段管

一階段管

預應力鋼筒碎管

玻璃鋼管

纏繞法

離心法

1200

1742

795

671

1340

2844

2369

1400

2304

1030

916

1650

3924

3120

1600

2950

1395

1239

2200

5130

4014

1800

3667

1929

2800

6480

4950

2023

4075

2139

3200

7920

6010

2200

4919

3700

9504

7203

2400

5362

4500

11484

8546

2600

6327

5000

(2)中大口徑管道

表2(元/m)

管徑(mm)

鋼管

球鐵管

自應力管

三階段管

一階段管

預應力鋼筒碎管

玻璃鋼管

纏繞法

離心法

400

503

320

160

185

431

500

583

448

217

590

600

871

588

320

276

500

897

936

800

1160

928

420

387

800

1406

1334

1000

1454

1344

590

489

1000

1944

1800

(3)中小口徑管道

表3(元/m)

管徑(mm)

鋼管

球鐵管

自應力管

100

108

67

150

158

100

54

200

215

134

65

300

315

226

98

（4）部分熱塑性塑料管價目表

表4管材（元/m）；管件（元/件）

類別

單一塑料管材

復合管材

項目

外徑

UPVC

HDPE

PEX

PPR

ABS

鋁塑復合管PAP

孔網鋼帶塑料復合管

鍍鋅管襯塑

鋁合金襯塑

PE80

PE100

管件

25

3.6

4.6

5.9

13.7

9.4

9.6

12.5

9.2

13.2

32

6.0

6.6

7.9

20.1

13.3

13.6

16.1

13.2

21.1

63

14.0

25.2

28.9

74.8

48.5

44.0

61.2

36.0

26.3

66.1

110

42.0

50.5

73.8

193.3

135.2

106.3

58.3

192.0

160

91.0

106.9

154.6

288.0

129.0

200

143.0

166.5

242.0

448.0

206.5

等徑彎頭

25

2.4

3.5

15.1

3.2

4.0

8.3

11.2

32

14.4

4.2

6.0

22.2

4.8

5.6

10.9

2.5

14.4

63

32.0

20.0

28.8

113.4

32.8

21.6

52.2

52.0

6.5

37.8

110

144.0

53.0

76.2

90.4

103.4

331.4

160

288.0

132.0

189.8

269.6

157.4

200

536.0

214.0

307.6

502.4

212.5

等徑三通

25

3.4

4.9

31.7

5.9

4.8

11.7

14.9

32

19.2

5.6

8.1

32.5

10.4

7.2

15.2

3.2

18.3

63

45.6

28.0

4.03

156.4

56.0

24.8

77.4

70.5

10.5

45.8

110

280.0

66.6

95.8

132.0

136.2

491.4

160

496.0

171.5

246.5

492.0

214.9

200

744.0

289.5

416.2

1163.2

293.5

3、設計時需注意的問題

1）混凝土支墩設置:

給水鑄鐵管尤其是球墨鑄鐵管在室外給水管道工程中應用較為廣泛。一般在

施工較大口徑的室外給水鑄鐵管時，多在如下位置處：如管道系統(tǒng)的水平彎頭、

三通、管道末端及返彎處需設置混凝土澆注日勺支墩。

支墩的作用重要是消除由于管內水的壓力或土壤條件較差，使在上述的部位

產生一將管道沿其水流切線方向外推日勺力，而導致管道接口處松動。一般在管徑

不小于350mm及在松軟土壤敷設時考慮設置。

2）鋼管防腐：

在管徑規(guī)定大、受水壓力高路段，及穿越鐵路、河谷和地震區(qū)等管段較常采

用鋼管敷設。鋼管埋地敷設時，管材會受到土壤、地下水的浸蝕，同步還會受到

地下雜散電流的影響，使金屬表面產生電化學作用而損壞金屬表層，故必須采用

能隔絕對管道腐蝕及減少雜散電流對管道電化作用的防腐絕緣層，以延長管道使

用壽命。

埋地鋼管一般采用水泥砂漿內防腐，外防腐一般采用石油瀝青及環(huán)氧煤瀝

青，分一般級、加強級、特加強級三個等級，設計時應根據詳細狀況合理選擇。

二、排水管道工程設計

1、排水體制的選擇

排水工程設計應以同意H勺當地城鎮(zhèn)（地區(qū)）總體規(guī)劃和排水工程總體規(guī)劃為

重要根據。排水體制（分流制或合流制）H勺選擇，應更根據城鎮(zhèn)和工業(yè)企業(yè)規(guī)劃、

當地降雨狀況和排放原則、原有排水設施、污水處理和運用狀況、地形和水體等

條件，綜合考慮確定。新建地區(qū)日勺排水系統(tǒng)宜采用分流制。

2、排水量確定

現(xiàn)就分流制體制的排水量確定進行分析。

(1)污水設計總流量Q(L/s)

Q-QI+Q2+QI

其中：1Qi為居住區(qū)生活污水設計流量(L/s)。按下式計算

Q^nXNXKz/(24X3600)

n一—污水定額”/(人*€1)),含居民生活污水定額和綜合生活污水定額，

可按當地用水定額的80獷90%采用。

N——設計人口數

Kz——生活污水量總變化系數，按《室外排水設計規(guī)范》有關規(guī)定計取或按

實際數據采用。

2Q2為工業(yè)企業(yè)內生活污水量、淋浴污水量(L/s)。應與國家現(xiàn)行口勺《室

外給水設計規(guī)范》的有關規(guī)定協(xié)調。

3Qi為工業(yè)企業(yè)的工業(yè)廢水量(L/s)。工業(yè)廢水量級及其總變化系數應根

據工藝特點確定，并與國家現(xiàn)行日勺工業(yè)用水量有關規(guī)定協(xié)調。

(2)雨水設計流量Q(L/s)

按下式計算：

Q二FXqX力

其中：1F為匯水面積(ha)

其劃分應結合地形坡度、匯水面積的大小及雨水管道布置等狀況劃定。地形

較平坦時，可按就近排入附近雨水管道時原則劃分匯水面積；地形坡度較大時，

應按地面雨水徑流歐I水流方向劃分匯水面積。

2力為徑流系數。按《室外排水設計規(guī)范》有關規(guī)定計取。

3q為設計暴雨強度(L/(s*ha))。按下列公式計算:

n

q=167At(1+ClgP)/(t+b)

式中t---降雨歷時(min)ot=ti+mt2?ti為地面集水時間，一般取5~15min；

m為折減系數，暗管取2,明渠取1.2；t2為管渠內雨水流行時間。

3、管材選用

室外無壓排水管一般很少采用金屬管，只有當排水管道需要承受較高壓力或

對滲漏規(guī)定嚴格的地方（如污水泵站的進水管和出水管等）才采用金屬管材。較

為常見H勺為混凝土及鋼筋混凝土管，近幾年，雙壁波紋管、HDPE高密度纏繞管

等也在室外排水工程中得到較為廣泛的應用。現(xiàn)就鋼筋混凝土管、雙壁波紋管、

HDPE管三種管材的技去性能比較狀況列表如下：

—一

管材I_______I項目

鋼筋混凝土管

HDPE管

雙壁波紋管

備注

長處

1.造價低

1.1.管道粗糙系數較小，同等流量下管徑比混凝土管小「2級；2.2.管材柔韌

性好，單節(jié)長，接口少，旦接口為電熔接口，抗地基沉降性能強，抗?jié)B性能好；

3.3.無需混凝土基礎，且管材質量輕，施工以便：4.4.耐腐蝕、抗老化性能好,

管材強度高，使用壽命長。

5.1.管道粗糙系數較小，同等流量下管徑比混凝土管小廠2級；6.2.管材柔韌

性好，單節(jié)長，接口少，且為橡膠圈接口，抗地基沉降性能強；7.3.無需混凝

土基礎，且管材質量輕，施工以便；4.耐腐蝕、抗老化性能好，管材強度高，使

用壽命長。

缺陷

8.1.管材抗壓、抗?jié)B性能較差；2.抗地基沉降性能較差，易滲漏，后來養(yǎng)護維

修費用較高；3.管材較重，且為混凝土基礎，接頭多，施工較困難。

9.1.造價高