给水排水与城市更新.pdf

江苏建筑 2 0 1 2年第 4期 ( 总第 1 4 9期 ) 给水排水与城市更新 廖 云柱 ． 刘焱 ( 东 南大 学土木 工 程学 院市 政 工程 系 ， 江 苏南 京2 1 0 0 9 6 } 【 摘 要] 城市经济社会快速发展时期， 需要足够的资源消耗来支撑 ， 但同时会产生大量的废物( 废气、 废水、 废弃固体) ； 经济社 会发展到一定 阶段后 ， 城 市基础设施现代 化更新加快 ： 如城 市道路 出新改造 以及 新建地铁等 ， 与此 同时． 地上排水 选 择和地 下管线处理成 为制 约城 市发展 新的 问题 ； 低碳 社会的建设 离不 开节能减排 ． 给 水排 水作为一 门工程学科在新的 时期 将伴随 着城 市不 断发展 。 『 关键 词1 水资源； 城市现代化； 低碳经济 [ 中图分类" ~ - ] T U 9 9 1 ： T U 9 9 2 【 文献标识码】 A[ 文章编号】 1 0 0 5 — 6 2 7 0 ( 2 0 1 2 } 0 4 — 0 1 0 5 — 0 3 W a t e r S up pl y & Dr a i na g e a nd Ur ba n Re n e wa l UAo Yu n - z h u L I U Ya n ( D e p t ． o f M u n i c i p a l E n g i n e e r i n g ， S o u t h e a s t U n i v e r s i t y ， N a mi n g J i a n g s u 2 1 0 0 9 6 C h i n a ) Ab s t r a c t ：I n t h e p e rio d o f r a p i d g r o w t h o f u r b a n e c o n o mi c a n d s o c i a l d e v e l o p me n t，t h e c i t i e s r e q u i r e a d e — q u a t e r e s o u r c e s c o n s u me d t o s u p p o ~a n d p r o d u c e l a r g e a m o u n t s o f w a s t e ( w a s t e g a s ， w a s t e w a t e r ， w a s t e s o l i d s ) a t t h e s a n 1 e t i me ； As t h e c i t i e s d e v e l o p e d t o a c e r t a i n s t a g e．t h e mo d e r n i z a t i o n o f u r b a n i n f r a s t r u c t u r e u p d a t e s t o s p e e d u p ： s u c h a s u r b a n r o a d r e n o v a t i o n a n d n e w c o n s t r u c t i o n o f s u b wa y ， e t c ． s i mu l t a n e o u s l y ， g r o u n d d r a i n a g e s e l e c t i o n an d t h e p r o c e s s i n g o f u n d e r gro u n d p i p e l i n e b e c o me t h e n e w p r o b l e ms t o r e s t ri c t t h e u r b a n d e v e l o p - me n t ； T h e c o n s t ruc t i o n o f l o w- c a r b o n s o c i e t y i s i n s e p ara b l e f r o m e n e r g y c o n s e r v a t i o n ， w a t e r s c i e n c e an d e n g i - n e e r i n g， a s an e n g i n e e ri n g d i s c i p l i n e， i n t h e n e w p e ri o d wi l l b e a c c o mp a n i e d b y u r b a n d e v e l o p me n t ． Ke y wo r d s ：wa t e r r e s o u r c e s ； u r b a n mo d e rni z a t i o n ； l o w - c arb o n e c o n o my 水是生命之源 、 生产之要 、 生态之基 ． 这是对 水的作用 与使命 的高度概括。 改革开放 以来 ． 中国城市的发展大致经 历 了 3个不 同阶段( 即经 济粗 放发展阶段 、 城市基 础设 施步 入现代 化阶段和低碳经济 的新 阶段 ) 伴 随着城市经济社会 的不 断发展 ， 城市 水循环受 到影 响 ， 水 污染不断加 剧 ， 水 资 源供需 出现 矛盾 ， 温室效应及极端气候 影响加深 ． 但这 都无 法阻止城市 不断向前 发展的脚步。 1 城 市 经 济 发 展 与 水 资 源 的 关 系 水资 源是 在一定 的气候 条件下 ． 以流域为单元 的 自然 水文循环产 生的 ．但 它本质上是基于社会生产 的需要 给予 定义 的 ． 不 同国家和地 区的定义有所 区别【 l 】 。 从其定义可见 ， 水资源具有社会 与 自然的二重性 ．社会属性方面水资 源指 陆地上可 以满足社会 发展需要的 、 可开采 的重力 水 。 水 资源 被称为社会经济 的血 脉 社会 发展 需要一定数量与质量 的 水资源来支撑闭 。在经济社会发展 的不 同历史 阶段 ， 水 资源 问题 以不 同的形式 和性质 表现出来 ．形成不 同的约束条件 及其解决方式和特点13 1 。在这些 阶段 的不 断推进 中 ， 水 资源 的约 束作 用正 逐步从 相对 次要 的位 置迅 速上 升至 主要位 置 ． 形 成瓶 颈性的制约 。解决好水 资源瓶颈性制 约 ， 促进水 资源利用方式 和经济发展方式在互动 中不断转变 ．经 济社 会就能又好又快 的发展 改革 开放 以来 ． 我 国经济 一直处于快速发展之 中。根 据 国家统计 局发布的消息 ．到 2 0 1 1年中 国 G D P总量 已增 至 4 7万亿元f 修正值) ， 已经成为世界第 二大经济体 。 在这期 间 ． 水资源始 终扮演着重要 的基础支撑 角色 ： ( 1 ) 在 工业发 展过程 中的支撑作用 ：工业发展与水资源消耗呈正相关关 系 ． 这可 以从工业产值 和用水量 的变化得 到印证 。 新 中国成 立初期 ， 百废 待兴 ， 工业几乎 是 白手起家 ， 工业用 水量仅为 2 4亿 t 。 1 9 7 8年工业产值为 3 8 9 2亿元 。到 2 0 0 9年工业增 加值 已达 1 5 6 9 5 8亿元 ． 工业 用水 量也 增加 到 l 4 2 4 亿 t 。 工 业化过程 中用水量的增加主要有 2个因素 ：一是工业发展 本身消耗的水量 。 再者是伴随工业化过程 。 人 口向工业 区和 城市集 中过程中不断增加的用水量。这些水可以说是工业 的血液 没有这些血液 ． 工业这棵大树就是无本之木 。 ( 2 ) 在 【 收稿日~] 2 0 1 2 ． 0 3 - 1 9 [ 作者简介】 廖 云 柱 ， ~ ( 1 9 8 6 - ) ， 东 南 大 学 土 木 工 程 学 院 市 政 工 程 系 硕 士 研 究 生 ， 研 究 方 向 ： 市 政 工 程 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 江苏建筑 2 0 1 2年第 4期( 总第 1 4 9 期 ) 第三产业 中的保障作用 ：首先是在经济社会快 速发展过程 中． 城市化四 过程对水资源的需求迅速增长 。我 国的城市数 量从 1 9 4 9年的 1 3 2个发展 到 2 0 0 9年 的 6 6 0个 ， 1 9 7 8年城 市 化 率 只有 1 7 ． 9 ％ ． 2 0 0 9年 已达 4 6 ． 6 ％ 。平均 每年 提 高 0 ． 9 2 ％ 城市化过程也是第三产业迅速发展 的过程 ， 城镇人 口的迅速增加使城市用水刚性需求持续增长。城市生活用 水量 已从 1 9 7 8年 的约 5 0亿 t 增加 到 2 0 0 9年 的 6 1 6亿 t 。 二是持续提高 的供水能力保 障了以服务业为主 的第三产业 的发展 在城市化过程 中， 第 一 、 第二 、 第三产业分工不断发 生调 整 ． 第三产业所 占比重呈上升趋势 。到 2 0 0 9年 已经 达 到 4 3 ． ． 城 市用水中很大一部分 比例 为三产所用 。 三是 良 好的水环境促进 了三产各行业的发展。 利用 改善 水环境 ， 提 升城市 品位 ． 创 造优 良的生 产 、 生活和招商 引资条件 ， 已经 逐渐成为城市发展 的重要途径 ．而为改善水环境的水资源 投入往往能 为其他服务业取得数倍 的经济效益 ， 如旅游业 、 房地产业等 2城 市 基 础 设 施 现 代 化 与给 水 排 水 工 程 2 ． 1 城 市 道 路 出 新 改 造 城市 地下 管线 包括 煤气 管 、 自来 水 管 、 雨水 管 、 污 水 管 、 热 力管 、 通信 电缆 、 电力 电缆 、 电车 电缆 等 ， 一般埋 设在 道路 以下 ．其埋设深 度一般在 0 ． 5 m ～ 3 ．0 m范 围内。近年 来 ．城市道路不断 出新 以适应城市建设规模和人 口规模 的 急剧扩 大 ． 各类地下管线的改造和增容建设也越来越频繁。 在管线施 工 、 道路施工及其他建设工程施工 中。 必须采取针 对性 的措施 加强施工过程中地下管线的保护。 2 ． 1 ． 1 处理好新 旧管线 的关 系 城市道 路 出新 过程 中 ．由于道 路下方原有 的管 线较 多 ， 在道路路线选 择时应处 理好 与现有管线 的关 系 ． 尽量减 少对 固有管线 的破坏 与迁移 ．有条件时应予 以避让或使其 位 于人行道 、 非机动车道和侧分带等位置。此外 。 还应考虑 增加雨水 和污水 管道 ( 废除道路下旧的合流排水系统 ． 重新 高标 准、 全面 、 系统设 置雨 、 污水管道 ) 。 在给排水设计时 。 对 道路 下方的其它管道也应予以足够 重视 ．以减少 不必要 的 重 复开挖 。对管道周边的裂缝 、 沉陷等病害 。 开挖 后采用固 化粉煤灰 回填夯实 ． 然 后其 上铺筑新建结构层 2 ． 1 ． 2 处理好路基路 面的排水 路基路 面 的排 水可从 中央分 隔带 、 主辅分 隔带 、 超高 路段和路 面 4个方面考虑 中央分隔带排水和主辅分隔带 排水各 有 4种形式 『垌 ， 不 同形式 适用于不 同的道路情况 ． 设 计时可分析选用 。 排水设施 由碎石盲沟 、 软 式透水管 和横 向 P V C管等组成 。超高路段在道路 超高一侧 的中央分隔带及 辅道 主辅分隔带边缘设 置雨水 口．收集道路超 高一侧路 面 雨水 ， 将其集 中至雨水管道系统再统一排放 。 路 面排水则 可 直接 采用 市政管道 常用 的排水方 式 道路排水工程 的管线部分设计 主要遵循 以下原则 ： ( 1 ) 以改造路段的详细规划为依 据并结合现状 。 采用雨 、 污分流 的排水体 制。 同时应根据道路设计实 际情况 ． 尽量不设或少 设 提升泵房 ： ( 2 ) 合理 划分 道路汇水 面积 ， 使各 地块 的雨 、 污 水能以最短距 离泄 入内河 、 现状管道或排入污水处理厂 ； ( 3 ) 新设 的雨 、 污水管道坡度应满足规范要求 ， 雨水管应尽量 与 道路纵坡一致 ． 以减小管道埋深 ； ( 4 ) 排 水管线 布置应避让 现 有的其它管线 ． 尽量减少现有管线迁移 。 2 - 2 城市地铁建设 城 市交通 拥堵 已经 成为许 多大城市 以及特大 城市 的 通病 ．如何解 决好 城市 居民的便利 出行一 直是摆着城市 发 展决策者面前的一道难题 相对 高架 给城 市的分裂感 和压 迫感 ． 越来越多 的城市把 目光投 向地下工程结构 ， 尤其是城 市地铁工程 然而城市地下工程的开挖会导致周围土体应 力重 新分 布 ． 打破原有的应力平衡 ． 使周 围土体发生滑动或 位移 ． 带动周围地下管线移动 ， 严重 时会 因地下管线 的变形 过大而导致破坏。 因此 。 在城市地下工程开挖前 应首先弄清 临近的管线和埋深情况 ．再视其影响大小对地 下管线采取 相应 的保 护措施[ 71 ： ( 1 ) 土体加 围法 ， 即在施 工前对地 下管线 与施工 区之间的土体进行注浆加固 ： ( 2 ) 隔离法 ， 即通过设置 树根桩 、 搅拌桩等在地下管线周围形成隔离体 ． 限制管线周 围土体 的位移 ． 这种方法适用于管线较大较重要的情况 ； ( 3 ) 选择合 理的隧道施工工艺 流程 ．在邻近地下管线 区域放慢 掘进速率 ． 保持开挖 面的稳定 ， 勤注浆 ， 减少土体位移 ； ( 4 ) 卸 载保护 。 即在施工 期间 。 卸去管线上部 荷载 ， 以减少 土体和 管线 的受力与变形 ； ( 5 ) 悬 吊保护 ， 通过增设 支撑点 ， 增加支 撑力使 既有管线减小变形 ， 常采用 工字钢进 行支撑 n 】 。 3低碳经济建设与给水排水工程 “ 低碳经济 ” 概念 由英 国首先提 出， 主要指 以低 能耗 、 低 污染 为基础 的经济 ． 通过转变能源消费方式 、 经济发展方 式和人 类生活方 式 ． 减少温室气体排放 ． 最终促进人类 可持 续发展 。 而我国 目前 的总温 室气体排放量居世界第二 ． 其 中 C O 排放量已经居世界之首【 堋 。节能减排 。 转变社会经济发 展模式 ． 已是大势所趋 。 3 ． 1 水能资源是我 国发展低碳经济突 出的优势资源之一 目前 ， 我 国能源供应 以煤为 主 ， 石油 、 天然 气短缺 ， 能 源发展 受到了环境污染 问题 的约束 。 与发达国家不同 ， 我 国 正处于社会主义发展初级 阶段 ．无论从 经济社会 发展 对电 能的需求 。 还是从 防洪和优化水资源配置考虑 ． 都 需要 加强 水能资源开发。在各类可再生能源中 ． 水能是最成熟 、 最有 商业价值的能源之一 ： 它是利用水 的势能转变成 电力 。 它不 消耗 l m 水 ． 不污染 1 m 0 水 ． 也不排放 任何废气 和固体废 物 ， 它的产能 过程完全是 一个物理过程 ， 可 见 。 水 能资源具 有温室气体零排放 、 资源可再生等优点 ， 是符合可持续发展 要求 的能源资源 。 根据 国际经验 ． 我 国已进入加快工业化 发 展 的重要 阶段 ， 能源需求还将持续迅猛增长 ． 能源建设 和发 展 的任务非常艰 巨 由此 可见 ， 调整 能源结构 ， 减 少煤炭 在一次 能源消 费 中的 比重 ， 加大水能 资源在能源结 构的 比重 ， 具有 经济 、 社 会 、 环境多重效应 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 江苏建筑 2 0 1 2年第 4期 ( 总第 1 4 9期 ) 0 7 3 ．2 雨 、 污资源化利用是节能减排 的重要途径 之一 3 - 2 | 1 雨水资源化利用 国外发达 国家的雨水收集 和利用技术 已经很 成熟 ． 建 立 了比较完 整的雨水 收集 和处理系统【 l司 ： ( 1 ) 日本在 1 9 6 3年 开始兴建滞洪和储蓄雨水 的蓄洪池 。 主要用于 冲洗 厕所 、 浇 灌草坪 、 消防和应 急用水 ． 并在 2 0世纪 8 0年代 就提 出“ 雨 水 抑制型下水道 ” 并纳入国家下水道推进计划 于 1 9 9 2年 ． 又颁布 了“ 第二代城市下水总体规划 ” ． 正式将雨水 渗沟 、 渗 塘 及透水地面作为城市总体规划 的组成 部分 ：( 2 ) 德国制订 了 比较完善 的雨水资源化利用 的法 律法 规 ．对于无雨水利 用措施 的新建小 区．政府将征收雨水排放设施 费和雨水排 放 费。此外 ． 德 国的雨水 资源 化利用在工业方面也有应用 ． 如 法兰 克福 P o s s m a n n苹果 榨汁 厂将屋顶 花 园雨 水作 为冷 却循环水 源 ： ( 3 ) 美 国采用 了雨水 “ 就地滞洪蓄水 ” 的措施 ， 提 高 了天 然入 渗能力 ．在很多城市建立 了屋顶 蓄水 和由屋顶 蓄水和入渗 池 、 井 、 草地 、 透水地 面组成 的地 表回灌系统 ： ( 4 ) 丹麦在城市地 区通过屋顶收集雨水 ． 经 预过滤设 备 ． 进 人贮 水池进行储存 。 每年 能从 居民屋顶收集的雨水 。 占居 民冲洗 厕所和洗衣服实 际用水量 的 6 8 ％。 3 ．2 ． 2 污水资源化利用 对工业废水 和生活污水进行 处理 ． 已经 在我 国的大部 分城市普及 ． 但 目前仍然存在两方 面的问题 。 一方面是 污水 处理后再利用 的比例 较低 ． 对水资源仍然 浪费严 重 ： 另一方 面 。 污水作 为能量 载体 ， 含有丰 富的能量 ， 污水 的排放使 得 能量 白自流失 因此 ． 提高污水 回用率 、 进行能量 回收利用 是污水 资源化的重要课题 。 也是节 能减排的有效途 径【 ： ( 1 ) 经过城市污水二级处 理和三级深度 处理后 ．可满足工业循 环冷却水 要求 。 也可 以满足 冲厕 、 洗 涤 、 洗 车 、 绿化 、 建筑施 工、 消防等杂用水要求 ： ( 2 ) 污水源热泵技术的使用， 可替代 一 次性能源 ． 为城市区域供热开辟新的途径 ， 推动供热技术 的进步和能源结构变化 ： ( 3 ) 大大减少废气 、 废 渣等污染物排 放 ． 改善 区域环 境状况 水资源作 为一 种可再生能源 ． 污水经过适 当再生处理 即可重复利用 。 且其 还具有易于收集 、 处理 、 数量大 、 可靠性 好 等优点 ， 比海 水 、 雨水 的利用更实 际、 更经济 ， 对 于保 障城 市安全 用水 和促 进水 资源 的可持 续利 用具有 重要 战 略意 义 。 3 _ 3建筑给水排水 中的节水节 能措施 水利部部 长陈雷在 2 0 1 1年世界水 日上表示 ．要 加快 推进节水型社会建设 ．把节水 工作贯 穿于经济社会发展和 群众生产生活全过程 在建筑给排水设 计 中． 可从以下几个方 面考虑节水节 能 ： ( 1 ) 对 于超压 出流的给水管 ， 可 通过设置 减压 阀、 减压孔 板等 ． 使水 压控制在合理范 围内； ( 2 ) 采用新型高科技 的工程 材料 ． 并科学合理 的设计各类管线 ， 从技术上尽可能避 免管 网的渗漏 ： ( 3 ) 普及室 内热循环 系统 ， 减少因热水等待过程 而 浪费的水 ． 同时全年 日照保证率较好 的地 区应尽可能采 用太 阳能热水 系统 ， 并 做好管道及 加热器具 、 储热器 具的保温 ； ( 4 ) 卫生器具优先选用 节水 型 ，如节水型水龙头 、 6 L以内的 节水坐便器 、 光电感应式或延 时 自闭式小便器等旧； ( 5 ) 景观 用 水应采用非 饮用水 ． 绿化灌 溉采 用喷灌 、 微灌 的方式 ： ( 6 ) 结 合“ 世 界水 日 ‘ 中国水周 ” 等 主题活动 ． 继 续广泛深 入地 开展水情普及和宣传教育 ，进 一步增强全民全社 会的水忧 患 意识 、 水资源节 约保护意识 和水 法治意识 。 推动全 民 、 全 社会形 成关 心水 、 亲近水 、 爱护水 、 节约水的 良好风尚。 4结 语 水资 源作 为不可替代 的自然资 源 ． 是推动城 市化 不断 向前发展 的重要 因素 。 新形势下 ． 城 市将 面临着更 大的更新 与挑 战 。 建 立集约型 、 节水型 的低碳经济社 会 ， 不 断提高洁 具节水 水平 、 水利用率 和水 处理率 。 科学优 化水资源配置 。 同时也应处理好城市建设 中的给排水及相关管网问题 参 考 文 献 【 1 ] Z HE NG L i a n— s h e n g Ge n e r a l i z e d Wa t e r Re s o u r c e s a n d W a t e r — a d j u s t e d De v e l o p me n t [ M] ． B e ij i n g ： C h i n a Wa t e r P o we r Pr e s s ， 2 00 9． 【 2 ] 沈大军． 论流域管理Ⅱ 1 ． 自然资源学报 ， 2 0 0 9 ( 1 0 ) ： 3 6 — 4 1 ． [ 3 】 高明娟 ， 等． 城 市化进程与水 资源环境 演化 的关 系研 究 ． J o u rna l o f A n h u i A ． S c i ． 2 0 1 1 ， 3 9 ( 6 ) ： 3 5 0 1 — 3 5 0 3 ， 3 5 0 5 ． [ 4 】 田玉龙． 浅议经济社会发 展与 水资源的 约束关 系Ⅱ 】 ． 中国 水利 ， 2 0 1 0 ( 2 0 ) ： 1 8 - 2 0 ． 【 5 】 王亚菲． 城市化对资源消耗 和污染排放 的影响分析 Ⅱ 】 ． ur _ b a n S t u d i e s ， 2 0 1 1 ， 1 8 0 ) ： 5 5 — 5 7 ． [ 6 】 刘小方． 城 市道路 出新改造分 析与研 究[ D 】 ． 南京 ： 东南大 学 ． 2 0 1 0 ． 『 7 1 关永 平， 等． 城 市地铁 开挖对相邻地 下管线影响的数值分 析 Ⅱ 】 J o u m~o f Wa t e r Re s o u r c e s a n d A r c h i t e c tur a l E n g i n e e r - i n g， 2 0 1 0， 8( 2 ) ： 1 1 —1 2 ． 『 8 1 王 述 红 ． 大跨 度 浅 埋 隧 道 工 程 地 质 特 征 及 自稳 能 力 分析 Ⅱ ] ． 东北大学学报( 自然科 学版) ， 2 0 0 5 ， 2 6 ( 1 1 ) ： 1 1 1 1 — 1 1 1 4 ． 【 9 】s ． H．Wa n g ， J ． X． L i u ， c． A ． T a n g ． S t a b i l i t y a n a l y s i s o f a l a r g e s — p an a n d d e e p tun n e l [ J ] ． I n t e r n a t i o n a l J o u rna l o f Ko c k Me c h a n - i c s a n d Mi n i n g S c i e n c e s ． 2 0 0 4 ， 4 1 ( S 1 ) ： 8 7 0 — 8 7 5 ． 【 1 0 ] s ． H． Wa n g ， C I L e e ， P G． 1K a ~ i t h ， C A T a n g ． Mo d e l i n g t h e e ffe c t s o f he t e r og e ne i t y a n d a n i s o t r o p y o n the e xc a v a tio n d a m— a g e d ／ dis tur b e d z o n e( E Dz ) Ⅱ 】 ． Ro c k Me c h a n i c s a n d Ro c k E n — g i n e e fi n g， 2 0 0 9 ， 4 2 ( 2 ) ： 2 2 9 — 2 5 8 ． f 1 1 1 欧 阳浩， 王 涛． 地 下管线 受隧道施 工影响 的安全性 判别 Ⅱ 】 ． 湖南交通科技 ， 2 0 0 9 ， 3 5 ( 1 ) ： 1 2 7 — 1 2 9 ． 【 1 2 】 朱成章 ． “ 十二五” 能源规 划关键 在“ 替代 ” I N] ． 中国能源 报 ． 2 0 1 0 - 0 2 —2 2 ． 【 1 3 ] 魏运 鸿． 浅谈城市雨水资源化利 用田． 生态环境 ， 2 0 1 1 ( 3 ) ： 78 -8 0． [ 1 4 】 王 卯香． 污水资 源化 是 节能减 排 的重要 途径 田． 山西科 技 ， 2 0 1 0 ， 2 5 ( 4 ) ： 8 2 — 8 3 ． 【 1 5 ] B r a i n E d wa r d s ． S u s ta i n a b l e a r c h i t e c tur e ： e u r o p e a n dir e c t i v e s & b u il din g d e s i g n ( 2 n d E di t i o n ) [ M 】 ． B e ij i n g ， Ch i n a B u il din g I n - d us t r y Pr e s s ， 2 00 3． 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m