浅谈沙漠地区建筑给排水系统设计

浅谈沙漠地区建筑给排水系统设计

陆金元

上海都市建筑设计有限公司上海200071

摘要：沙漠区多以冷热剧变、干旱多风为特征。通过对设计过程中不同方案的推敲，同时结合实际工程案例，介绍沙漠地区建筑给排水系统的设计要素以及设计的心得体会，最后对沙漠地区建筑给排水系统设计要点进行总结。

关键词：沙漠地区；干旱；风沙；散排；管井；

引言

我国沙漠多深居内陆盆地和高原，自西而东横跨温带干旱荒漠和半荒漠、半干旱干草原和半湿润草原四个自然带。沙漠区多以冷热剧变、干旱多风为特征。我国沙漠（含沙地）面积为80.89万km2，约占国土总面积的8.4%。千百年来，中华民族为了生存和发展，在平原区、丘陵区和山区积累了丰富的工程建设经验，但对于沙漠地区，一直以来工程建设项目不多，积累的经验也不足，由此造成相关的规范和规程缺失对沙漠区工程设计的标准性规定。近几十年来，随着我国社会和经济的发展，陆续在沙漠地区完成了许多工程建设项目，包括沙漠公路、输水渠道、水工建筑物等。进入21世纪以来，由于需要不断扩大，沙漠区工业建筑不断增多，沙漠旅游开发更是方兴未艾，与之配套的建筑也必不可少。这也给沙漠区建筑给排水工程设计带来契机和挑战。

1生活及消防给水系统

1.1水源

沙漠区范围广且距城区较远，一般市政给水管网均未延伸至沙漠区。小区周围没有市政给水管网。我国沙漠地区从降水总量来看，绝大部分地区年降水量均在400mm以下。沙漠地区降水年变率大，季节分布也极不均匀。我国沙漠区虽然地表水体很多，但年蒸发量巨大。沙漠地下通常有丰厚的疏松砂层，处于盆地较低地势的聚水位置，砂粒间有较大的孔隙以便储存水。许多沙漠区地下水资源丰富且水质较好，一些沙漠区地下水经水质检测后甚至能达到国家饮用水标准。地下水可作为给水水源，根据现行相关规范规定井水等地下水源亦可作为消防水源。沙漠区建筑可以由自备管井提供生活、消防水源。管井不少于两眼，并应根据实际井水出水量决定具体管井数，同时每眼井的深井泵的供电均应采用一级供电负荷。

沙漠区地下水取水构筑物型式宜采用管井，当需要多口管井的，在设计时，如果傍河取水，则沿河布置单排或双排直线井群。远离河流地区，一般可沿垂直地下水流方向布置单排或双排直线井群。地下水丰富地区的井群可布置成梅花形或扇形。井间距离可按影响半径的两倍计算，井间距离受限时，可按相互干扰时共同工作的各井水量小于各单井单独工作时的25%~30%的出水量计算。管井取水时应设备用井，备用井的数量可按10%~20%的设计水量所需井数确定，但不得小于一口井。

1.2生活给水系统

沙漠区建筑类型多为观光旅游主题类，配套的建筑也以多层为主。受建筑本身的性质和沙漠区土地成本较低廉的影响，通常地块范围大，小区内的单体建筑分布较分散，间距较大。

综合考虑可以在整个小区设置集中给水泵站及生活和消防水池。生活水池的水位控制深井泵的启停。生活用水经消毒处理由给水泵增压后在小区内形成环状给水管网，在管网上设置适量的室外消火栓。小区内用水构筑物用水直接取自室外环状给水管网，对于小区内高层建筑，高层建筑用水压力不足部分可以考虑局部二次加压。

沙漠太阳能资源一般较丰富，一般日照时数均大于1400h/年且年太阳辐射量大于4200MJ/m2，根据现行规范条文，当有热水需求的宜优先采用太阳能作为热水供应热源。

1.3消防给水系统

室外消火栓的设置除应符合相关国家现行规范外还应考虑沙漠区室外低温以及昼夜温差大的影响。管道宜选用低温抗性能优良的管材，如聚乙烯（PE）给水管等。室外给水管道的敷土深度一般需综合冰冻深度及管材等因素决定，对离市或县城区较远的沙漠偏远地区，在确定室外给水管道埋深时可以参考当地市或县的气象数据，并应结合工程地现场实际情况适当放大，提高设计安全性。

沙漠区宜采用干式地上式室外消火栓，为适应冰冻深度的要求，在栓体中间，内置阀门之上，宜加设法兰接管，接管长度按设计冻土深度确定。室外消火栓应设有自动泄水装置，当内置出水阀门关闭时自动放空室外消火栓内留存的积水，以防消火栓冻裂。

沙漠区室外消火栓系统可采用低压制，直接取自小区内室外环状给水管网。火灾时水力最不利室外消火栓供水压力从地面算起不应小于0.10MPa。

由于沙漠区地块范围较大，室外敷设的管网距离也较长，故应在满足消防安全供水的前提下尽可能的减少室外管网长度，降低造价。综合考虑，整个小区集中设置消防水池，室内消防用水储存于消防水池，消防时由消防泵抽升至小区内室内消防给水管网。室内消防用水量按用水量最大一栋单体计算，室内消火栓及自动喷水系统用水均取自此管网。小区内各建筑物根据消防要求分别与本系统相接。高位消防水箱设置于小区内最高建筑物屋顶上，因沙漠区昼夜温差大且冬季寒冷，高位水箱及设备应设置于专用水箱间，并要求室内采暖。

2污水及中水系统

2.1生活排水

沙漠区一般均无配套市政污水管网，小区内生活排水需由室外管网收集后统一进行污水处理，水质达标后排放或者利用。实际工程中沙漠区建筑因防风和固沙的需要，会有相当大面积的绿化面积，进而绿化用水量非常大，在小区总用水量中占有相当大的比例。

综合所有因素，沙漠区生活排水宜全部收集回用。建筑内生活排水先经局部处理后排至室外排水管网，处理设备分散在各单体附近处，如化粪池、隔油池等。室外排水管网收集后的污水再统一经中水处理站设备处理后达到中水的水质标准，将此部分水再回用于小区绿化和道路浇洒用水，水量不足部分由小区给水管网补充。实际工程中沙漠区的建筑小区多为旅游观光区或工厂区为主，绿化面积较大，实际工程中大多数情况下经中水处理后的中水可利用水量均不足以满足小区内的绿化和道路浇洒用水量。

2.2设备间排水

小区内各水泵房长期运营或者检修时地面会产生排水，此部分废水水质较生活污水要好，较雨水水质要差。此部分废水可以考虑直接排至室外排水管网，作为中水原水。此方式既可以增加补充中水原水量，又可以在与管网中污水混合时可以适当的改善污水水质，给中水处理设备减少压力。

小区内的所有污废水均经由室外排水管网收集后最终排至中水处理站处理，中水处理设备进水管应设置超越管以解决排水管网瞬时流量过大的问题。超越管排水排至设置于室外的专用渗井以接纳排水量。

3雨水系统

沙漠地区降水十分稀少，而蒸发却极其强烈，地表沙层透水性也极强。即便偶尔降雨时，时间也非常短，往往只有几分钟甚至更短，雨量极少。

结合沙漠区其自身的气候特点考虑，沙漠区建筑室外可不设置室外雨水管网系统，降雨雨水量直接由地表层吸收。单体建筑屋面雨水由雨水立管收集后直接引至室外散排。另外沙漠区一般具体降雨强度等资料大多不详，即便参考最近城市的气象参数，计算得出的雨水管管径都较小，但应同时考虑沙漠区风沙的影响，在屋顶积累的沙砂容易堵塞管道，在设计雨水管道时，设计管径宜适当放大。

对于有些设计成弧形或者球形的屋面，此类屋面当雨水聚集到一定量会自行沿屋顶散排，屋面不会积水，与当地主管部门沟通后可不设雨水溢流设施，但雨水排水管管径宜相应放大。

4建筑灭火器配置

室内建筑应按现行国家标准规范配置建筑灭火器。

沙漠区建筑小区一般占地面积都较大，小区内各建筑单体间距也远远超过防火间距的要求。平时建筑内逗留人员也较少，为提高安全性，灭火器的设置点宜适当增加，最大保护距离也宜在规范的基础上适当减小。对于一些电气专用设备间也应按要求增设灭火器。

5结语

沙漠区因当地经济、气候和地质等因素而使沙漠区建筑工程设计具有独特的特点。绝大部分沙漠区建筑小区占地地面积大，用地周围均无市政污、雨水管网。如何合理选择生活、消防给水系统显得尤为重要。一般小区内各建筑给水及消防共有给水系统、室外消火栓系统、室内消火栓系统、自动喷水灭火系统四个系统。由于沙漠小区占地面积很大，所有四个系统

均分别设置分系统在小区内形成管网会造成很大的浪费，且管线增多对室外管线的复杂程度大大提高，设计时应考虑对四个系统进行合并。

所有生活及消防系统不宜合并为一个系统，合并为一个系统时，管线虽最简单，但采用的防污染和稳压等措施较多，一系列的联动控制非常麻烦，且给水安全可靠性弱。对于沙漠区建筑系统合并时可以考虑给水与室外消防共用一套系统，室内消防共用一套系统。此方式室内外消防分开两套系统设置，增加了消防的安全性；其次，由于室外消防与给水系统压力基本吻合，基本按照给水系统设计室外给水管道，再按消防时校核无需增大管径；再次，室外消防只是在给水管线上设置室外消火栓，不存在污染问题。

参考文献：

[1]朱震达吴正刘恕等．中国沙漠概论（修订版）．北京：科学出版社，1980.

[2]吴正．中国沙漠及其治理．北京：科学出版社，2009.

[3]上海市城市建设和交通委员会．GB50015-2003．建筑给水排水设计规范（2009年版）．北京：中国计划出版社，2009.

[4]中华人民共和国公安部．GB50016-2014．建筑设计防火规范．北京：中国计划出版社，2014.

[5]中华人民共和国公安部．GB50084-2001．自动喷水灭火系统设计规范（2005年版）．北京：中国计划出版社，2005.

[6]上海市城市建设和交通委员会．GB50013-2006．室外给水设计规范．北京：中国计划出版社，2006.

作者简介：

陆金元（1988-），男，安徽安庆人，上海都市建筑设计有限公司助理工程师。