城镇老旧小区给排水专项改造设计与实践
导读：给排水专项改造是城镇老旧小区改造的重要组成部分，用水的安全性和便利性也是保障居民生存环境、提高居民生活舒适度的必然需求。以甘肃省兰州市城关区老旧小区改造为实例，对小区给排水现状情况进行调查，提出项目改造思路及设计要点，同时引入先进的“BIM技术”及“地形图三维测绘技术”，建立老旧小区改造的长效模式，最终总结出一套完整的老旧小区给排水专项改造技术方案。
1 项目实例及现状分析
甘肃省兰州市城关区现有2000年以前建成的老旧小区1 459处，面积1 661万m²，是兰州市老旧小区改造的重点区域。本项目为兰州市城关区5个城镇老旧小区改造项目，结合甘肃省住建厅及兰州市政府发布的老旧小区改造工作的实施方案，梳理老旧小区水专项改造内容主要分为两大类，即“基本改造型”与“功能提升型”，见表1。
表1 老旧小区给排水专项改造分类
1.1 供水及消防管网现状
根据对本项目范围内小区走访和调研，现状问题主要有：给水管道老化较为严重，存在“跑、冒、滴、漏”情况，楼栋及单元入口缺少控制阀，顶层供水水压不足甚至间断供水，水泵房设备年久失修等；消防方面，消防地埋管道长期未使用，锈蚀严重，消火栓损坏，楼宇内消防设备丢失，消防管道无水，部分小区消防系统整体瘫痪。
1.2 雨水及污水管网现状
污水管网现状问题主要为管道锈蚀和损毁严重，导致污水渗漏，排水不畅，小区二楼易返水，并且也存在化粪池长期淤堵，以及管道埋深设置不合理，导致污水难以排入市政管网等问题；雨水方面，雨水沟渠及篦子塌陷、堵塞严重，排水不畅甚至丧失排水能力，雨水散排至路面，雨后积水较深，也存在管线混乱、雨污混接情况，部分老旧小区无雨水排水系统，雨水、污水合流排放。
2 老旧小区给排水专项改造设计总体技术路线
兰州市城关区老旧小区改造项目以小区居民诉求为主要出发点，依据省、市及各级主管和建设单位的政策目标，结合当地城市性质、历史特点、人口规模、社会经济发展趋势等环境因素，以及区域位置、地形地貌、水文和气象条件、工程地质等建设条件，深入研究该老旧小区给排水专项改造的必要性及可行性，确定项目改造的总体思路及设计方案，估算投资总额，拟定资金来源，合理统筹管理机构组织及建设进度安排，形成适合本项目特点的老旧小区给排水专项改造工程建设模式。
图1 老旧小区给排水专项改造总体技术路线
在老旧小区项目设计实践过程中，通过既有图纸收集、现场踏勘、居民走访、意愿调查、物业参与等措施，摸清小区的供排水、物业管理、业主需求等现状情况，剖析存在的问题及原因，制定改造方案，完成项目立项、可行性研究、初步设计、深化设计及相关专家评审和图纸审查。并在项目实施过程中，对管道开挖回填、设备调试更换等施工阶段遇到的突发情况以及与施工图纸不符的情况进行核实和反馈，迭代优化工程品质，保障居民生活质量。老旧小区改造工作完成后，应建立健全的小区管理模式，针对不同小区情况，通过选聘物业、社区代管、小区自治、政府托底等多途径多渠道管理，形成化粪池定期清淤、管道检测养护、设备维修更换等水专项长效管理机制，解决改造后反复情况，保持改造成果，创造良好的小区给排水环境。
3 老旧小区改造水专项设计要点
3.1 给排水专项改造设计思路
根据前文总结的老旧小区专项改造分类，小区给水系统改造属于基本改造型方案，改造以满足小区居民生活用水的水质、水量、水压为主要目的，通过详细走访和调研，充分了解供水系统的供水方式、设备使用年限、损坏程度、各供水单元是否独立控制、是否具备消毒设施等情况，进一步校核给水系统的管径、流量和扬程参数，在基本维持原给水方式和给水条件不变的情况下，通过实行“一户一表”改造，更新供水管道和附属设施，更换变频水泵，增加二次供水设备等方式，修复给水系统的顽疾和隐患，实现小区供水目标，满足居民供水需求。
排水系统改造属于基本改造型方案，遵循“雨污分流”改造原则，基于兰州市排水及海绵城市规划，利用原有的雨污合流系统作为污水系统，更新损坏的污水管道及设施，重新校核排水管管径及标高，适当增大排水能力；新建独立的雨水收集和排放系统，对地势低洼及易积水点加强排水措施，有雨水回收利用需求的小区设置地下式雨水蓄水池，绿化率较高的小区可设置雨水花园，提高年径流总量控制率和污染物总量去除率。
消防改造属于功能提升型方案，以满足小区消防安全为主要目的，改造方式包括划分消防区域，维修、更新或增设消防设备等，对于已整体瘫痪的消防系统，由于重建费用较高，在与建设方充分沟通论证的基础上，可采用消防与给水系统合建、增设灭火器及消防器具柜、预留消防通道等多种措施相结合的方式保障消防安全。
3.2 水专项常见问题及改造措施
老旧小区给排水专项改造涉及的问题较为繁琐，涵盖生活用水、排水的各个方面，设计的过程中要对问题进行通盘考虑，解决其表象问题，更要解决潜在问题，保证水系统的长效和稳定运行，本文对给排水专项改造常见的问题进行了梳理，并给出了相应的解决方案，详见表2。
表2 老旧小区给排水专项改造常见问题及措施
3.3 基于BIM技术的雨水花园设计
本项目某家属院小区占地面积41 000 m²，小区中心现存一处约2 300 m²生活区域，区域东南西北四个方向分别为单层带地下室的水泵房建筑、带有曲径小路的植草区、带有地下生活水池的凉亭以及健身器材，种植有国槐、雪松及垂柳共19颗，现状布局四个方向空间各自独立，活动空间受限，区域中心又造成空间浪费。改造后整个区域连为一体，保留凉亭、梧桐、水泵房及地下生活水池位置，增设避暑乘凉走廊带、环形坐凳等老人休憩设施，区域四周绿化植草采用下沉式雨水花园设计。
本项目下沉式雨水花园以收集小区径流总量为设计目标，小区雨水通过房屋落水管、小区道路边沟及路面转输，经过U型鹅卵石过滤槽，汇流进入中心区域的多个下沉式雨水花园，采用容积法计算下沉式雨水花园总面积，见式(1)和式(2)：
式中 V——下沉式雨水花园总容积，m³；
S——下沉式雨水花园总面积，m²；
H——设计降雨量，mm，取兰州地区年径流总量控制率85％对应的24h设计降雨量为12.4 mm；
φ——综合径流系数，加权平均计算取值0.55；
F——汇水面积，hm²，经地坪汇流分析取3.3 hm²；
h——下沉式绿地平均下凹深度，取值0.3 m。
依据式(1)和式(2)，计算小区下沉式雨水花园总面积需求为750.2 m²，工程设计值为783.1 m²，池底由下向上依次敷设砾石、细沙和种植土，上层覆盖块石和碎石子，每个雨水花园中间部位设置盖篦溢流井，当24 h设计降雨量超过12.4 mm时，超标的雨水经溢流井直接排入市政雨水系统。
建立中心生活区域BIM模型，校对场地标高及雨水花园下凹深度，动态模拟不同降雨量下雨水花园淹没面积和淹没位置情况，其中日降雨量4.9 mm及日降雨量10.8 mm时雨水花园淹没情况如图3所示。
图2 下沉式雨水花园日降雨量4.9 mm(上)、10.8 mm(下)时淹没情况
BIM技术的应用，直观地将给排水专业设计与景观专业、建筑专业有机地结合起来，打通多专业协作通道，打造出融合长者空间、清风凉亭、林荫花园和休闲健身等多位一体的舒适活动空间。此外BIM技术在梳理小区地下管线、解决管线迁改交叉碰撞的问题中也起到了重要作用，同时也方便了项目建设、监理、施工等多方参与人员了解设计意图，提升了居民的参与度和认同度，提高了老旧小区改造的宣传形象。
3.4 基于倾斜摄影的大比例地形图三维测绘
本项目作为兰州市城关区老旧小区改造的示范项目，工程设计周期短、质量要求高，因此采用了基于倾斜摄影的城市大比例地形图三维测绘技术，通过无人机搭载倾斜航摄仪，以1个垂直和4个倾斜的不同视角同步采集老旧小区影像，经像控点布设和空中三角测量，实现三维场景的1∶1重构，形成各个小区的三维实景模型，在其基础上采集地形图要素，进行调绘和补测，完成编制比例尺1∶500大比例地形图，如图3所示。
图3 兰州市城关区老旧小区改造项目某家属院三维实景模型及测绘地形图
区别于传统的GPS-RTK单点测绘方法，基于倾斜摄影的地形图三维测绘受地理环境因素影响较小，自动化程度高，大大节省了外业勘测时间，提高了测绘效率，测量成果满足1∶500地形图地物点点位中误差不大于0.25 m和注记点高程中误差不大于0.15 m的精度要求。
除1∶500地形图外，基于三维实景模型还可制作项目点云及DTM成果，并且方便设计人员实时测量建筑供水高度和供水距离、划分供水区域、裁定边界条件、了解部分给排水设施的设置情况，以第三方漫游视角补充设计外业勘测的不足，为本项目老旧小区给排水改造设计提供便捷和精准的基础数据支撑。
4 建立老旧小区改造长效模式
4.1 适老化改造
小区改造应以小区居民的需求作为出发点和落脚点，对于老旧小区更要考虑老年人出行的舒适性和无障碍性，基于老年人活动区域固定、对公共资源依赖大的特点，给排水专项改造要考虑长远的发展和使用，例如检查井井盖和雨水篦子不应设置于常有老年人途经的休闲区及单元出入口，应不影响轮椅的通行，确需设置的应确保井盖和路面齐平并采取防滑措施；此外下沉式雨水花园外缘的设计，不仅要考虑雨水收集的便利性，同时要兼顾老年人活动和休憩空间，也要有防止小孩和老年人失足进入的措施，应采用“侧平石+开孔路缘石”或“侧平石+花园休息座椅”的设计形式。
4.2 推行“多改合一”
居民对老旧小区改造的需求是全方位的，除给排水专项改造外，小区改造内容还应包括：建筑结构检测、电路系统及电缆落地改造、供暖和供燃气改造、小区外立面改造、电梯加装、车位合理规划、安防与监控布置、景观风貌建设等多方面的协同改造。老旧小区改造的设计和实施，应以全局的视角科学合理的规划各个改造专项，考虑其空间交叉和技术交叉，实现改造的综合效益最大化。
老旧小区改造作为整体改造项目应合并其他单项改造工程，如节能改造、“三供一业”、棚户区改造等，将中央财政补助、社会资本等多方资金合并使用、统一调配，消除工程重叠造成的人机料浪费，改造资金应优先解决居民“急难盼愁”的问题，最大程度提升老旧小区改造品质。
4.3 建立长效管控机制
老旧小区“脏乱差”问题很大程度上是物业服务的长期缺失造成的，改造后老旧小区应建立长效管理机制，通过居民缴纳物业费、公共设施收益、财政补助、金融机构参与等多种渠道筹备专项维修资金，实现物业全方位的服务和管理，有条件的可成立业主委员会委托物业公司或管理人员，定期对小区给排水设备进行检修和维护、定期清掏小区化粪池、更换损坏的井盖和管道、定期修复和更换灭火器、定期对供水水箱进行清洗和消毒等，以保障小区给水、排水、消防系统的正
5 结 语
给排水专项改造是城镇老旧小区改造的重要环节，兰州市城关区老旧小区改造项目的实施将有效改善小区居民的用水难题，充分保障居民用水的安全和便利。
（1）结合实际案例，研究和总结了一套完整的老旧小区给排水专项改造技术方案，包括小区现状调查、问题成因剖析、设计思路归纳、改造方案制定、新型技术应用、长效模式建立等，对今后城镇老旧小区给排水专项改造设计具有一定的借鉴意义。
（2）本项目给排水改造设计，实现了基于“BIM+雨水花园”的给排水、建筑、景观多专业融合设计及分析演示，完成了基于“地形图三维测绘技术”的给排水管线设计，有效提高项目设计效率和品质，旨在为居民创造一个有认同感和归属感的舒适生活环境。
