城市排水系統(tǒng)設(shè)計與維護(hù)手冊前言城市排水系統(tǒng)是保障城市運行安全、改善水環(huán)境質(zhì)量的核心基礎(chǔ)設(shè)施，承擔(dān)著收集、輸送、處理雨污水及防治內(nèi)澇的重要功能。隨著城市化進(jìn)程加速與氣候變化影響加劇，傳統(tǒng)排水系統(tǒng)面臨“內(nèi)澇頻發(fā)、水質(zhì)污染、運維低效”等挑戰(zhàn)。本手冊以《室外排水設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》（GB____）《城鎮(zhèn)排水管道維護(hù)安全技術(shù)規(guī)程》（CJJ____）等規(guī)范為依據(jù)，結(jié)合工程實踐經(jīng)驗，系統(tǒng)闡述排水系統(tǒng)的設(shè)計邏輯與維護(hù)管理要點，旨在為設(shè)計人員、運維人員提供專業(yè)、實用的技術(shù)指導(dǎo)。第一篇排水系統(tǒng)設(shè)計第一章設(shè)計規(guī)劃原則1.1系統(tǒng)性原則排水系統(tǒng)設(shè)計需統(tǒng)籌流域、城市、片區(qū)三個層級：流域?qū)用妫恒暯由舷掠魏拥馈⑺畮斓人こ?，確保排水出路暢通；城市層面：協(xié)調(diào)與道路、給水、電力等市政設(shè)施的空間布局，避免管線沖突；1.2適應(yīng)性原則人口與用地規(guī)劃：按遠(yuǎn)期（20-30年）人口規(guī)模與建設(shè)用地布局設(shè)計，預(yù)留管網(wǎng)擴容空間；氣候變化：采用提高暴雨重現(xiàn)期（如重要區(qū)域從3年提升至5年）、增加調(diào)蓄設(shè)施等措施，應(yīng)對極端降雨。1.3生態(tài)性原則融入海綿城市理念，推廣低影響開發(fā)（LID）設(shè)施（如雨水花園、生物滯留池、透水鋪裝），實現(xiàn)“滲、滯、蓄、凈、用、排”一體化，減少雨水徑流對管網(wǎng)的沖擊。1.4經(jīng)濟(jì)性原則平衡初期投資與長期運行成本：新建城區(qū)優(yōu)先采用分流制（污水、雨水分開輸送），降低污水處理廠負(fù)荷；老城區(qū)改造可采用截流式合流制（截流初期雨水與污水至污水處理廠，后期雨水溢流至河道），減少改造工程量。第二章排水體制選型體制類型適用場景優(yōu)勢局限性分流制新建城區(qū)、環(huán)境敏感區(qū)域污水收集率高，雨水可直接利用管網(wǎng)工程量大，初期投資高合流制老城區(qū)、建筑密度高區(qū)域管網(wǎng)工程量小，改造難度低雨天污水溢流污染河道截流式合流制老城區(qū)合流制改造兼顧污水收集與雨水排放截流倍數(shù)（1-5倍）需合理確定，避免溢流選型要點：環(huán)境要求：飲用水源保護(hù)區(qū)、風(fēng)景名勝區(qū)必須采用分流制；地形條件：地形平坦區(qū)域（坡度<0.3%）宜采用截流式合流制，減少管網(wǎng)埋深；污水收集率：分流制要求污水收集率≥90%，否則需配套截流設(shè)施。第三章管網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計3.1設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)暴雨強度公式：采用當(dāng)?shù)貧庀蟛块T提供的公式（如北京公式：\(q=\frac{2001(1+0.811\lgP)}{(t+8)^0.711}\)，其中\(zhòng)(q\)為暴雨強度（L/(s·ha)），\(P\)為重現(xiàn)期（年），\(t\)為降雨歷時（min））；重現(xiàn)期：一般區(qū)域1-3年，重要區(qū)域（如機場、火車站）3-5年，特別重要區(qū)域（如市中心商業(yè)區(qū)）5-10年；降雨歷時：\(t=t_1+mt_2\)，\(t_1\)為地面集水時間（5-15min），\(t_2\)為管內(nèi)流行時間（min），\(m\)為折減系數(shù)（暗管取2，明渠取1.2）。3.2水力計算基本公式：曼寧公式\(v=\frac{1}{n}R^{2/3}I^{1/2}\)，其中\(zhòng)(v\)為流速（m/s），\(n\)為曼寧系數(shù)（塑料管0.009-0.011，混凝土管0.013-0.017），\(R\)為水力半徑（m），\(I\)為水力坡降；流速要求：污水管最小流速0.6m/s（防止淤積），雨水管最小流速0.75m/s（防止泥沙沉積）；最大流速：金屬管10m/s，塑料管5m/s；充滿度：污水管最大充滿度（管徑≤300mm時0.5，____mm時0.6，____mm時0.7）；雨水管按滿流設(shè)計。3.3管材選擇管材類型材質(zhì)適用場景優(yōu)點缺點混凝土管鋼筋混凝土/預(yù)應(yīng)力混凝土埋深大、荷載大區(qū)域強度高、價格低重量大、易腐蝕（污水管需做防腐）塑料管PVC/HDPE埋深淺、施工空間小區(qū)域重量輕、耐腐蝕、施工快耐高溫性差（≤45℃）鑄鐵管球墨鑄鐵高壓、穿越鐵路/河道區(qū)域強度高、抗沖擊性好價格高、安裝難度大選型建議：污水管：優(yōu)先選擇HDPE管（耐腐蝕）或預(yù)應(yīng)力混凝土管（埋深>4m）；雨水管：優(yōu)先選擇混凝土管（成本低）或PVC管（施工快）；壓力管（泵站出水管）：選擇球墨鑄鐵管（抗高壓）。第四章附屬設(shè)施設(shè)計4.1檢查井設(shè)置間距：污水管20-30m，雨水管30-50m；在管線轉(zhuǎn)彎、變徑、變坡處必須設(shè)置；結(jié)構(gòu)要求：井壁采用混凝土或磚砌體，井底設(shè)流槽（曲率半徑≥管徑1/2），井深>1.5m時設(shè)爬梯；井蓋：采用防盜、防沉降井蓋（如球墨鑄鐵井蓋），井蓋標(biāo)高與路面平齊（誤差≤5mm）。4.2雨水口布置原則：設(shè)在道路低洼處、路口轉(zhuǎn)角處（距路緣石0.5-1m），每個雨水口服務(wù)面積____㎡；類型選擇：平箅式雨水口（適用于路面平整區(qū)域）、立箅式雨水口（適用于綠化帶或人行道）；過濾設(shè)施：雨水口內(nèi)設(shè)置格柵（間隙≤20mm），防止垃圾進(jìn)入管網(wǎng)。4.3截流井位置：合流制管網(wǎng)與截流干管的交匯處；截流倍數(shù)：\(n_0=\frac{截流雨水量}{旱流污水量}\)，一般取1-5倍（環(huán)境要求高時取5倍）；結(jié)構(gòu)：采用堰式或槽式截流井，確保旱流污水全部截流，雨天超過截流倍數(shù)的雨水溢流至河道。4.4泵站設(shè)計流量：按遠(yuǎn)期最大日最大時流量計算；揚程：\(H=h_1+h_2+h_3+h_4\)，其中\(zhòng)(h_1\)為吸水管水頭損失，\(h_2\)為壓水管水頭損失，\(h_3\)為泵站凈揚程（集水池最低水位至出水池最高水位），\(h_4\)為安全水頭（0.3-0.5m）；備用泵：備用泵數(shù)量≥工作泵的1/2（如3臺工作泵配2臺備用泵），確保故障時正常運行。第五章生態(tài)排水設(shè)施設(shè)計5.1雨水花園位置：道路綠化帶、小區(qū)庭院等低凹區(qū)域；結(jié)構(gòu)：從上至下依次為種植層（____mm，植被選擇耐澇、耐旱植物如鳶尾、美人蕉）、過濾層（____mm，采用砂、礫石混合材料）、排水層（____mm，采用礫石）；功能：攔截雨水徑流中的懸浮物、污染物（去除率：SS≥80%，COD≥50%），延緩徑流峰值。5.2生物滯留池適用場景：停車場、廣場等硬質(zhì)地面周邊；設(shè)計參數(shù)：池深0.6-1.2m，水力停留時間24-48h，滲透系數(shù)≥1×10??m/s；注意事項：底部設(shè)置防滲層（如土工膜），防止污染地下水（當(dāng)?shù)叵滤裆?lt;2m時）。5.3透水鋪裝類型：透水磚（適用于人行道）、透水混凝土（適用于停車場）、透水瀝青（適用于自行車道）；性能要求：透水系數(shù)≥1×10??m/s（滿足暴雨時雨水快速滲透），抗壓強度≥C30（滿足車輛荷載）；優(yōu)勢：減少地表徑流（削減率≥50%），補充地下水。第二篇排水系統(tǒng)維護(hù)與管理第一章日常運維管理1.1管網(wǎng)巡查巡查頻率：日常巡查每周1-2次（重點區(qū)域如商業(yè)區(qū)、醫(yī)院每天1次）；專項巡查（如暴雨前、施工后）每月1次；巡查內(nèi)容：井蓋：是否丟失、破損、沉降；管網(wǎng)：是否有堵塞、滲漏、坍塌；雨水口：是否有垃圾堆積、格柵破損；泵站：電機運行是否正常、集水池水位是否超標(biāo)。1.2清淤疏浚清淤周期：雨水管每年雨季前清淤1次（淤積率≥10%時及時清淤）；污水管每2-3年清淤1次；清淤方法：機械清淤：采用管道疏通車（適用于管徑≥300mm的管網(wǎng)）；水力沖洗：采用高壓水射流（適用于管徑≤600mm的管網(wǎng)）；人工清淤：僅適用于無法采用機械的小管徑管網(wǎng)（需做好安全防護(hù)，如氣體檢測、通風(fēng)）。1.3設(shè)施檢修檢查井：每5年檢修1次，修復(fù)破損的井壁、更換老化的爬梯；雨水口：每季度清理1次格柵內(nèi)的垃圾，每年更換1次損壞的格柵；泵站：每季度檢查1次電機、水泵的運行狀態(tài)，每年進(jìn)行1次全面檢修（如更換密封件、潤滑軸承）。第二章常見故障處理2.1管網(wǎng)堵塞原因：垃圾（塑料袋、樹葉）、泥沙沉積、管道變形；處理方法：輕度堵塞：用疏通機（彈簧鋼絲）疏通；重度堵塞：采用高壓水沖洗（壓力≥10MPa）；管道變形：開挖更換管材（如HDPE管）。2.2管網(wǎng)滲漏原因：管材破損、接口密封失效、地基沉降；處理方法：局部滲漏：用防水砂漿修補（適用于混凝土管）或熱縮套包裹（適用于塑料管）；大面積滲漏：更換管材（如球墨鑄鐵管）。2.3管網(wǎng)坍塌原因：地基不均勻沉降、車輛超載、施工破壞；處理流程：1.立即設(shè)置警示標(biāo)志（隔離帶、警示燈），疏散周邊人員；2.關(guān)閉上游閥門，停止污水/雨水輸送；3.采用鋼板樁加固坍塌區(qū)域，防止進(jìn)一步擴大；4.開挖更換坍塌管道（采用鋼筋混凝土管或球墨鑄鐵管）；5.恢復(fù)路面，進(jìn)行壓實度檢測（≥95%）。第三章應(yīng)急管理體系3.1內(nèi)澇應(yīng)急應(yīng)急預(yù)案：制定分級響應(yīng)機制（藍(lán)色預(yù)警：暴雨重現(xiàn)期1-3年，黃色預(yù)警：3-5年，橙色預(yù)警：5-10年，紅色預(yù)警：≥10年）；應(yīng)急物資：儲備水泵（流量≥100m3/h）、沙袋（≥1000個/片區(qū)）、警示標(biāo)志（≥50個/片區(qū)）、照明設(shè)備（≥20套/片區(qū)）；應(yīng)急流程：1.預(yù)警發(fā)布：氣象部門發(fā)布暴雨預(yù)警后，啟動應(yīng)急預(yù)案；2.人員部署：運維人員到達(dá)易內(nèi)澇點（如立交橋下、低洼路段）值守；3.排水作業(yè)：開啟泵站全部水泵，使用移動水泵抽排積水；4.信息發(fā)布：通過短信、APP通知居民繞行內(nèi)澇區(qū)域。3.2污水溢流應(yīng)急原因：暴雨時截流井超過截流倍數(shù)、泵站故障；處理流程：1.關(guān)閉截流井的溢流閥門，啟動備用泵；2.通知污水處理廠增加處理能力；3.聯(lián)系環(huán)保部門監(jiān)測溢流污水的水質(zhì)（COD、NH3-N、SS）；4.溢流結(jié)束后，清理溢流口周邊的垃圾，消毒處理受污染區(qū)域。第四章智慧化運維實踐4.1物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)傳感器部署：在檢查井、泵站、截流井安裝水位傳感器（監(jiān)測管網(wǎng)水位）、流量傳感器（監(jiān)測污水/雨水流量）、水質(zhì)傳感器（監(jiān)測COD、NH3-N、SS）；數(shù)據(jù)傳輸：采用LoRa或NB-IoT技術(shù)，將數(shù)據(jù)傳輸至監(jiān)控中心；預(yù)警功能：當(dāng)管網(wǎng)水位超過警戒值（如滿管水位的80%）時，系統(tǒng)自動發(fā)送報警信息（短信、APP）。4.2大數(shù)據(jù)分析平臺數(shù)據(jù)挖掘：分析歷史流量、水位數(shù)據(jù)，預(yù)測管網(wǎng)堵塞點（如某路段管網(wǎng)流量持續(xù)下降，可能存在堵塞）；優(yōu)化調(diào)度：根據(jù)暴雨預(yù)警信息，提前調(diào)整泵站運行策略（如增加水泵開啟數(shù)量），減少內(nèi)澇發(fā)生；績效評估：統(tǒng)計管網(wǎng)清淤率、設(shè)備故障率等指標(biāo)，評估運維效果。4.3數(shù)字孿生系統(tǒng)系統(tǒng)功能：構(gòu)建管網(wǎng)的三維數(shù)字模型，模擬暴雨、泵站故障等場景下的管網(wǎng)運行狀態(tài)；應(yīng)用場景：設(shè)計優(yōu)化：模擬不同重現(xiàn)期暴雨下的管網(wǎng)水位，調(diào)整管網(wǎng)管徑；應(yīng)急演練：模擬內(nèi)澇場景，訓(xùn)練運維人員的應(yīng)急處置能力；決策支持：為管網(wǎng)改造、設(shè)施升級提供數(shù)據(jù)支持（如某片區(qū)管網(wǎng)淤積嚴(yán)重，建議更換為大管徑管材）。附錄相關(guān)規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)1.《室外排水設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》（GB____）2.《城鎮(zhèn)排水管道維護(hù)安全技術(shù)規(guī)程》（CJJ____）3.《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南》（建城〔2014〕275號）4.《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB____）5.《給水排水管道工程施工及驗收標(biāo)準(zhǔn)》