城市排水管道作為城市建設(shè)與發(fā)展的重要基礎(chǔ)設(shè)施，其應(yīng)用的好壞直接影響著人民的日常起居生活，涉及著千家萬(wàn)戶的切身利益。隨著城市化的不斷發(fā)展，城市排水管道的施工與應(yīng)用都存在很多無(wú)問題，本文針對(duì)城市排水管道的應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)作出簡(jiǎn)要分析。
　　關(guān)鍵詞：城市排水管道，基礎(chǔ)設(shè)施，現(xiàn)狀，發(fā)展趨勢(shì)
　　城市排水管道是現(xiàn)代化城市不可缺少的重要基礎(chǔ)設(shè)施,被稱為維系城市生命的脈絡(luò)。城市排水工程指城市生活污水、工業(yè)廢水、大氣降水(含雨、雪水)徑流和其他棄水的收集、輸送、凈化、利用和排放。城市排水設(shè)施包括：收集、輸送城市排水的管網(wǎng)、泵站以及污水處理廠和污泥最終處置及相關(guān)設(shè)施。城市排水工程是對(duì)城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有全局性、先導(dǎo)性影響的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè),是城市水污染防治和城市防洪、排澇、排漬的骨干工程。近年來，城市化的急劇膨脹，地下使用的增加，以及氣候環(huán)境的惡劣，使得城市排水管道系統(tǒng)面臨較為嚴(yán)峻的形式。
　　一、 城市排水管道存在的意義
　　城市排水管道作為最基礎(chǔ)的公用設(shè)施，對(duì)于城市正常秩序的維護(hù)有著至關(guān)重要的意義。首先，城市排水管道保證了城市居民日常廢水、工廠生產(chǎn)廢水以及日常雨水的正常排放，維持日常生活生產(chǎn)的正常進(jìn)行。其次，部分廢水的回收，以及污水處理，美化城市環(huán)境，保護(hù)人民群眾的健康。再者，城市排水管道也是城市防澇的主要手段。隨著社會(huì)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，城市排水管道的應(yīng)用也愈發(fā)廣泛。城市排水管道應(yīng)用的好壞是衡量現(xiàn)代化城市水平的重要標(biāo)志,是改善城市投資環(huán)境的重要環(huán)節(jié)。
　　二、 城市排水管道應(yīng)用的現(xiàn)狀
　　因?yàn)槌鞘信潘艿涝O(shè)置于道路下面,所以管材既要要承受管頂覆土荷載與交通荷載組成的外荷載,帶壓排水管道還要考慮排水時(shí)的內(nèi)壓荷載。管材要具有抵抗較高外壓和一定的內(nèi)壓共同作用的能力,這是城市排水管道選取適用管材的首要條件。同時(shí)，排水管道因?yàn)榇蠖嗯欧诺氖俏鬯怨懿倪€要能夠承受土壤的侵蝕、地下水的腐蝕對(duì)管材外表面的破壞以及內(nèi)壁承受污水熱腐蝕、微生物產(chǎn)生的硫化氫的腐蝕等。我國(guó)城市排水管道根據(jù)管道材質(zhì)不同可分為鋼管、鑄鐵管、混凝土管和鋼筋混凝土管、塑料管(包括鋼塑復(fù)合管)四大類。近年來，隨著新技術(shù)的不斷引進(jìn)與發(fā)展，塑料管的原料合成生產(chǎn)、管材管件制造技術(shù)、設(shè)計(jì)理論和施工技術(shù)等方面的發(fā)展和完善，使塑料管在市政管道工程中占據(jù)了相當(dāng)重要的地位。
　　塑料管道之所以被越來越多的城市規(guī)劃所運(yùn)用，具有如下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：
　　1. 強(qiáng)度和剛度在表面上來看，塑料水管不如鋼管或者鋼筋混凝土管，但實(shí)際上由于塑料的彈性，同樣外壓負(fù)載下柔性管管壁內(nèi)的應(yīng)力較小，它和周圍的回填土共同承受負(fù)載，管土共同作用，可以擁有鋼管同樣的剛度與強(qiáng)度。
　　2. 在水力特性比方面，塑料管由于內(nèi)壁光滑，輸送液體時(shí)摩阻明顯小于鋼筋混凝土管，所以在同樣坡度下采用小直徑的塑料管就可以輸送大流量的污水。
　　3. 由于金屬易腐蝕，所以塑料管在防腐蝕耐用性方面占據(jù)絕大優(yōu)勢(shì)。埋地排水管輸送的生活污水和雨水具有腐蝕性，或成酸性或成堿性，生產(chǎn)污水如工業(yè)排水更是具有強(qiáng)腐蝕性，塑料埋地排水管的耐腐蝕性遠(yuǎn)勝于金屬管和混凝土管。另外，塑料管還耐磨。
　　4. 塑料管易于接口與密封，而金屬管或者鋼筋混凝土管在接口密封上就較為困難，而且不能輕易移位。
　　5. 由于金屬、鋼筋混凝土自身密度大，重量大，所以在運(yùn)輸施工上較為不便，而且由于接口密封困難，一旦施工后不能輕易移動(dòng)，為檢查帶來阻礙。而塑料管材料本身就比較輕，易于運(yùn)輸與搬運(yùn)，施工起來移動(dòng)也方便，所以鋪設(shè)安裝上更優(yōu)。
　　除了城市排水管道，其他公用設(shè)施管線也大量埋于地下，例如用水、煤氣、熱力、電纜、通訊線纜等管道，所以城市排水管道的鋪設(shè)需要將其他管線考慮在內(nèi)。同時(shí)，隨著交通事業(yè)的不斷發(fā)展，地鐵在越來越多的城市開始建設(shè)起來，并且開始在城市的地下蔓延起來，城市排水管道的排布難度增大，需要比以往埋得更深。
　　城市排水管道在施工過程中也存在很多問題，由于城市中開槽敷設(shè)排水管道多在城市要道或者中心地段，受到周圍環(huán)境因素限制,必須做到施工速度快、周期短、占地少,才能發(fā)揮其在技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較中的優(yōu)勢(shì)。而我國(guó)在城市排水管道上起步較晚，城市排水管道工程技術(shù)發(fā)展較早的國(guó)家，在開槽挖道、維護(hù)檢測(cè)等快速施工方法上較為領(lǐng)先。
　　隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，城市規(guī)劃在不斷翻新。然而由于資金原因或行政干預(yù),設(shè)計(jì)部門往往不能按規(guī)劃設(shè)計(jì),造成排水系統(tǒng)混亂,對(duì)舊管道的改造不徹底,只能解決一時(shí)的問題。另外新鋪設(shè)的管道,由于資金原因也是只考慮局部利益忽視了長(zhǎng)期發(fā)展。同時(shí)，在施工上也不夠規(guī)范，有些施工單位,為了節(jié)省資金,自行設(shè)計(jì)或找一些設(shè)計(jì)水平較低的人員,他們對(duì)設(shè)計(jì)規(guī)范了解較少，往往設(shè)計(jì)施工后的管道布局排布存在問題。
　　社會(huì)進(jìn)步的同時(shí)，生活生產(chǎn)所產(chǎn)生的垃圾物也越來越多。部分垃圾會(huì)隨著污水流進(jìn)排水管道，造成管道阻塞等嚴(yán)重問題。我國(guó)許多城市排水管網(wǎng)存在雨污混接、管道內(nèi)沉積物累積、管道腐蝕等問題。
　　三、 城市排水管道應(yīng)用的發(fā)展趨勢(shì)及改善措施
　　管材上，生產(chǎn)技術(shù)和加工工藝的不斷發(fā)展，可以設(shè)計(jì)出耐壓耐腐蝕的管道。而混凝土管材雖然存在諸多不足，但是其最大的優(yōu)勢(shì)在于資源的回收利用，綠色環(huán)保。加工制造技術(shù)的發(fā)展，可以在使用有利于環(huán)保的工業(yè)廢料時(shí)，想辦法增加混凝土管的耐腐蝕性，增加使用壽命。從長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的角度來說，過去沉重難移動(dòng)的鋼筋混凝土管、容易腐蝕的金屬管等將會(huì)逐步被輕便耐蝕的塑料管材所代替。而且接口方式上會(huì)逐漸往柔性接口型式發(fā)展，過去用平口管安裝成管道，用水泥砂漿封縫或用套環(huán)連接防不了污水外溢，而采用膠圈接口或者承接口式排水口。
　　設(shè)計(jì)上，排水管道的排布與安置應(yīng)該更加全面化。土地資源的日益稀缺，地下土地資源逐漸被開發(fā)出來。我國(guó)北京、上海等大都市，地下商場(chǎng)、超市等場(chǎng)所遍布，而且地鐵等便捷交通網(wǎng)絡(luò)也開始在各大城市分布起來。另外，電力、熱能、煤氣等地下線路也越來越多，可以說地下線路分布如蜘蛛網(wǎng)般復(fù)雜。這在排水管道的設(shè)計(jì)上要求更高，需要顧及各個(gè)方面，考慮全面，而且對(duì)于施工技術(shù)人員的技術(shù)要求更高。否則，牽一發(fā)而動(dòng)全身。
　　施工上，雖然我國(guó)今年來城市發(fā)展迅速，但是在城市排水管道的建設(shè)施工上仍然存在諸多問題。而在很多西方國(guó)家，有著一套良好的解決辦法。這對(duì)于施工建設(shè)單位而言，需要資金與人力的投入，引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，結(jié)合實(shí)際情況加以改進(jìn)。另外，就是采用先進(jìn)的檢測(cè)技術(shù)，定期進(jìn)行檢測(cè)，以防惡劣天氣等特殊情況下出現(xiàn)，排水系統(tǒng)崩潰的現(xiàn)象。
　　城市排水管道未來發(fā)展上依然需要解決沉積物堵塞和增加汛期排水量的問題。排水管道中沉積物的來源主要有兩種，一是來自城市不同匯水面的固體顆粒物質(zhì)隨雨水徑流的沖刷進(jìn)入排水管；二是污水管道中懸浮物質(zhì)的沉降。從源頭上杜絕固體沉積物的流入，同時(shí)在合適位置設(shè)置沉淀池。同時(shí)，為了最大限度排除汛期雨水,減少地面積水時(shí)間,可在易積水地段將雨水管道與污水管道連通。另外，進(jìn)水口與排水口應(yīng)該設(shè)置合理隔離物，防止垃圾等物品阻塞出口，使得水不能及時(shí)流入與排出。中國(guó)鑄鐵排水管道發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)我國(guó)過去在埋地排水領(lǐng)域應(yīng)用鑄鐵管較為落后，原因之一是中國(guó)過去對(duì)環(huán)境保護(hù)不夠重視，排水管的建設(shè)投資不足；傳統(tǒng)上排水主要采用價(jià)格最低的平接混凝土管，原因之二就是我國(guó)過去對(duì)于鑄鐵埋地排水管的研究試驗(yàn)不夠，實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)不足，一直沒有定出國(guó)家級(jí)的設(shè)計(jì)和驗(yàn)收規(guī)范，也沒有對(duì)埋地排水管的生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行研究開發(fā)。即使有幾個(gè)企業(yè)引進(jìn)了埋地排水管生產(chǎn)線，由于推廣工作不力，只停留在做個(gè)別的試驗(yàn)工程階段。過去，由于我國(guó)的環(huán)保意識(shí)不強(qiáng)，對(duì)城市排污管道建設(shè)投資不重視，在運(yùn)行的城市排污管網(wǎng)有50以上的是80年代鋪設(shè)的，其主要是混凝土管、鑄鐵管、陶制管以及用磚石砌成的暗渠。目前大部分己經(jīng)多年失修，管道腐爛、接頭滲漏極為嚴(yán)重，管道破損、塌陷、堵塞時(shí)有發(fā)生。
　　近幾年，我國(guó)鑄鐵埋地排水的市場(chǎng)開始復(fù)蘇，一方面是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)穩(wěn)定的高速增長(zhǎng)，為城鎮(zhèn)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)提供了良好的宏觀環(huán)境和廣闊空間，為鑄鐵管的推廣應(yīng)用提供了市場(chǎng)發(fā)展空間。另一方面，隨著我國(guó)對(duì)于環(huán)境保護(hù)的日益重視，特別是在2000年11月國(guó)務(wù)院發(fā)出《關(guān)于加城市供水排水節(jié)水和水污染防治工作通知》（國(guó)發(fā)）（2001）36號(hào)之后從國(guó)中央到地方各級(jí)政府出臺(tái)了一系列節(jié)水，治污保護(hù)環(huán)境的政策法規(guī)。
　　近幾年來鑄鐵埋地排水管的市場(chǎng)開始起步，是因?yàn)閷?duì)于鑄鐵埋地排水管的研究試驗(yàn)和標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范制定工作逐步有了進(jìn)展。通過實(shí)際應(yīng)用，鑄鐵埋地排水管的優(yōu)點(diǎn)正在逐步被認(rèn)識(shí)，部分地區(qū)已開始大量應(yīng)用。建設(shè)部組織的兩個(gè)推廣會(huì)上海、北京等市政部門都介紹了使用鑄鐵埋地排水管的成功經(jīng)驗(yàn)。
　　2鑄鐵管和混凝土管物理性能比較研究2.1強(qiáng)度和剛度鑄鐵管屬柔性管，在受外載荷時(shí)，剛性管和柔性管的承受負(fù)載荷的機(jī)理則是完全不相同的。剛性管在受外壓破壞之前不可能產(chǎn)生較大變形，而柔性管在受壓破壞之前，可以產(chǎn)生較大的變形。當(dāng)柔性管在產(chǎn)生破壞之前先變形即產(chǎn)生橫向外擴(kuò)，這樣管材周圍的回填土壤可以起到阻止柔性管變形及外擴(kuò)的作用，外壓載荷被傳遞和分?jǐn)偟街車幕靥钔林腥チ耍欢鴦傂怨苁芡廨d荷時(shí)，負(fù)載完全通過管材傳遞到管床底部，在管材管壁內(nèi)產(chǎn)生彎矩，隨著管材直徑加大，管壁的彎矩和應(yīng)力急劇加大，所以大直徑的混凝土排水管常常需要增加鋼筋，已增加其承受外載荷的能力。
　　2.2水力特性比較水力特性方面由于鑄鐵管內(nèi)壁光滑，在輸送液體時(shí)其比摩阻明顯小于混凝土管。鑄鐵管的內(nèi)壁粗糙系數(shù)為0.01，而混凝土管為0.014，因此在同樣的使用條件下，鑄鐵管的輸水量可比混凝土管提高40.實(shí)踐證明，在相同的坡度時(shí)，相比混凝上管采用直徑較小的鑄鐵埋地排水竹就可以達(dá)到要求的流量；在相同的直徑下，采用鑄鐵埋地排水管可以減少坡度同時(shí)減少了鋪設(shè)工程費(fèi)。
　　2.3密封性密封性方而鑄鐵管的連接較可靠，密封性能較好，抗不均勻沉降性強(qiáng)及能適應(yīng)較大角度變位。根據(jù)接頭的水壓試驗(yàn)，直線接頭防滲壓力可達(dá)0.2MPa.接頭的轉(zhuǎn)角變形試驗(yàn)表明，該管可有效消除不均勻沉降對(duì)管道接口的不利影響。而且疑土排水管在保證密封性方面是比較難的。
　　3相同管徑情況下鑄鐵管與混凝土管輸水量比較在管徑、粗糙系數(shù)一定的情況下，當(dāng)充滿度、水力坡度、流速三個(gè)因素中兩個(gè)因素一定時(shí)鑄鐵管及混凝土管輸水能力的區(qū)別。
　　3.1管徑相同、充滿度相同、流速相同時(shí)鑄鐵管與混凝土管的輸水量比較當(dāng)管徑相同、充滿度相同、流速相同時(shí)，則兩種管道的水力半徑相同，過水?dāng)嗝婷娣e相同，因此，兩種管道的輸水量相同。但這時(shí)鑄鐵管的坡度較混凝土管小，混凝土管的坡度是鑄鐵管的40倍，這樣在施工的過程中鑄鐵管較混凝土管可大大節(jié)省造價(jià)。
　　3.2管徑相同、坡度相同、流速相同時(shí)鑄鐵管與混凝土管的輸水量比較當(dāng)管徑相同、坡度相同、流速相同時(shí)，鑄鐵管的過水?dāng)嗝婷娣e較混凝土管小，鑄鐵管不能達(dá)到最大充滿度，管道未得到充分利用，從經(jīng)濟(jì)方面考慮，設(shè)計(jì)人員一般也不會(huì)考慮這樣的設(shè)計(jì)，所以在這種情況下，兩種管道無(wú)可比性。
　　4流量相等時(shí)鑄鐵管與鋼筋混凝土管的工程造價(jià)分析混凝土排水管要求使用混凝土基礎(chǔ)，所用的混凝土量大且養(yǎng)護(hù)時(shí)間長(zhǎng)，而鑄鐵管要求在標(biāo)高下下挖0.1到0.15m管道基礎(chǔ)用細(xì)砂石墊底即可，操作簡(jiǎn)單，不需養(yǎng)護(hù)，大大提高了施工效率。
　　由可見，同等管徑的混凝土管與鑄鐵管由于采用的基礎(chǔ)不同，相關(guān)長(zhǎng)度上，總價(jià)也不相同，鑄鐵管的施工簡(jiǎn)易且造價(jià)低。
　　5層次分析法數(shù)學(xué)模型的建立與分析5.1層次分析法“層次分析法”（AnalyticHierarchyProeess，簡(jiǎn)稱AHP）是一種定性與定量分析相結(jié)合的多因素決策分析方法，在20世紀(jì)70年代中期由美國(guó)運(yùn)籌學(xué)家T.L.Saaty正式提出。
　　層次分析法主要包括四個(gè)基本步驟：第一步，在確定決策的目標(biāo)后，對(duì)影響目標(biāo)決策的因素進(jìn)行分類，建立一個(gè)多層次結(jié)構(gòu)；第二步，比較同一層次中各因素關(guān)于上一層次的同一個(gè)因素的相對(duì)重要性，構(gòu)造成對(duì)比較矩陣；第三步，計(jì)算與成對(duì)比較矩陣最大特征根相對(duì)應(yīng)的特征向量，檢驗(yàn)成對(duì)比較矩陣的一致性，必要時(shí)對(duì)成對(duì)比較矩陣進(jìn)行修改，以達(dá)到可以接受的一致性；第四步，在符合一致性檢驗(yàn)的前提下，確定每個(gè)因素對(duì)上一層次該因素的權(quán)重，進(jìn)而計(jì)算各因素對(duì)于系統(tǒng)目標(biāo)的總排序權(quán)重并決策。
　　5.2管材選擇數(shù)學(xué)模型的建立如下圖把鑄鐵竹材應(yīng)用可行性分為目標(biāo)層為管材優(yōu)選；四個(gè)準(zhǔn)則層次；準(zhǔn)則層分別從物理化學(xué)條件、水力條件、施工安裝條件、綜合造價(jià)四個(gè)方面來分析。每個(gè)準(zhǔn)則層又分有三個(gè)主要影響因素，根據(jù)情況不同，把準(zhǔn)則層底下又分為若干幾個(gè)指標(biāo)層。物化指標(biāo)分為：環(huán)剛度、重量、使用年限；水力指標(biāo)分為：流量、流速、坡度；施工安裝指標(biāo)分為：安裝基礎(chǔ)、埋深、接口；綜合造價(jià)指標(biāo)分為：人工費(fèi)、材料費(fèi)、機(jī)械費(fèi)。這里考慮的是主要影響因素，一些次要因素因?yàn)橛绊懖淮蠡虿焕诙糠治龆釛墶?
　　四個(gè)準(zhǔn)則層與目標(biāo)層構(gòu)建層次比較矩陣來分析。首先確立目標(biāo)層A和四個(gè)準(zhǔn)則層B的層次矩陣（A-B）。構(gòu)造的A-B層次矩陣。施工管理；工期控制；質(zhì)量控制；成本控制；采取方法需要說明的是：A-B層次矩陣中準(zhǔn)則層的指標(biāo)權(quán)數(shù)是根據(jù)鑄鐵管與混凝土管定性與定量比較得出的。
　　5.3原則層和指標(biāo)層矩陣的一致性檢驗(yàn)5.3.1首先利用下式計(jì)算層次矩陣每一行元素的乘積：5.3.2計(jì)算層次矩陣的權(quán)重矩陣w的乘積：5.3.3計(jì)算下式C.R：C.R=0<0.1時(shí)，認(rèn)為通過一致性檢驗(yàn)。
　　6總結(jié)本文通過對(duì)目前常用鑄鐵管及混凝土管的物理力學(xué)性能進(jìn)行比較得出，鑄鐵管無(wú)論是在強(qiáng)度及剛度還是密封性優(yōu)于混凝土管，還有就是管徑相同、充滿度相同、流速相同時(shí)鑄鐵管與混凝土管的輸水量相同，但此時(shí)鑄鐵管的埋設(shè)深度大大減小，鑄鐵管的埋設(shè)深度較混凝土大約減小一半。同時(shí)本文通過對(duì)管材的分析比較和，而且建立了數(shù)學(xué)模型進(jìn)一步說明了鑄鐵管道在各方面的優(yōu)越性，為城鎮(zhèn)管網(wǎng)建設(shè)在管材的選擇方面提供了一定的依據(jù)