作者有话说
近些年来，在汛期很多城市尤其是大城市不断发生道路积水的现象已引起社会各界的广泛关注，并着手从不同方面来寻找其原因。在排水工程规划设计领域，业内普遍认为现状雨水管网建设标准低是其主要原因，为此不断提高设计标准已成为应对城市排水问题的重要举措。以《室外排水设计规范》（以下简称“规范”）为例，该规范自颁布以来多次进行了修订，进入本世纪后又进行了4次修订，最新版本规范确定的雨水管网设计标准较以前版本有了大幅提高。毫无疑问，全面提高设计标准在一定程度上改善和提升了雨水管网的排水能力，但也明显增加了排水工程投资。更重要的是，因没有识别出个别道路积水的真正原因，标准提升并没有从根本上解决城市面临的排水问题，从而使城市排水系统的建设陷入困局。
本刊第8期刊登了中国城市规划设计研究院郝天文、孔彦鸿的文章《城市排水系统的困局与重构》，他们基于多年的理论研究和实践经验总结，对此提出了中肯的意见和建议。
图片源自中国经济导报
笔者认为，在选取雨水管网设计标准方面目前主要存在以下4个方面问题：
- （1）标准频繁调整与排水管网系统性之间的矛盾
构建完善的排水系统需要较长的建设周期，上下游雨水管网建设标准的有效衔接是保证系统整体排水能力的基础。而设计标准的频繁调整，会造成不同年份建设的雨水管网设计标准不一致，甚至在同一个系统内会出现上下游管网设计标准不匹配的现象，在一定程度上影响到系统的整体排水能力。
- （2）标准选取忽视了排水系统的自然属性
根据规范规定，雨水管道周边的用地性质、建（构）筑物重要程度、道路等级等外部因素是确定其设计标准高低的重要条件，而忽视了其汇水面积、设施规模、影响范围等自然属性。因雨水管设计标准高低与其汇水面积大小无关，在系统内有可能出现汇水面积较小雨水管的设计标准高于汇水面积较大雨水管设计标准的现象。
- （3）标准选取对我国国情考虑不足
在制定我国雨水管网设计标准时经常与发达国家城市进行对比，却忽视了国内外在气候、降雨特征等方面的差异。以伦敦、巴黎和北京为例，虽然这3个城市年降雨量比较接近，但城市间的气候条件差异却很大，降雨特点也明显不同。伦敦和巴黎属于温带海洋性气候，年内降雨较为均匀，即使采用较高的设计标准也不会明显增加排水工程的规模。而北京属于温带季风性气候，年内降雨量极不均衡，同样的设计标准对应的排水工程建设规模会明显高于上述两个城市。
- （4）标准选取没有充分考虑对工程投资的影响
以北方某省会城市排水防涝工程规划为例，通过对现状不同管径雨水管长度占比进行整理（图1），管径小于和等于D1000雨水管长度占管道总长度的73%，大于D1000雨水管道只占27%。当采用规范最新设计标准时，与现状相比，规划雨水管管径构成发生了显著的变化（图2），其中管径小于和等于D1000雨水管的占比仅为12%，而管径大于D1000的雨水管则高达88%。由此可见，整体提高雨水管网设计标准将造成包括雨水支管、干管以及其它排水设施规模的普遍增加。经初步测算，规划新建雨水管单位长度造价比现状雨水管造价增加约67%。若按照新标准对现状排水管道进行提标改造，工程造价会比规划新建更高。
现状雨水管和规划雨水管管径构成对比
现状雨水管管径构成
规划雨水管管径构成
关于排水问题成因的识别，应注意以下几点：
- （1） 重视积水点时空分布特征
积水点的分布具有一定的规律可循，具体表现在：道路积水一般发生在汇水范围较大、主干管长度较长的排水系统，且积水点一般分布在排水系统中下游地区的雨水干管附近；而汇水范围较小的雨水支管，发生道路积水的几率非常低；对于相似的排水系统（汇水面积大小和管网布置相似），雨水主干管坡度越小，系统发生道路积水的几率越高；系统内积水点是否出现还取决于降雨历时的长短。对于短历时降雨，不论系统汇水范围大小如何，发生道路积水的几率都非常低。当遭遇较长时间持续降雨时，汇水范围较大的排水系统发生道路积水的几率明显上升，且降雨历时越长，系统积水点越多，积水持续的时间越长。
由于系统内所有管道都采用相同的设计标准，上述现象很难用建设标准低这个理由加以解释，尤其是这些积水点道路下面往往敷设有大断面尺寸的排水管渠。以石家庄市东二环路排水系统，该系统汇水面积为16.5km2，主干管总长度10.2km；系统中下游管渠断面尺寸都比较大，其中靠近南二环的断面尺寸为2孔3.4m x 2m，靠近系统末端的断面尺寸为2孔4m x 2.5m，即使系统中下游敷设有大断面尺寸的排水管渠，在汛期系统内一些路段还会经常发生积水，如在2010年7月31日，沿线就有7处积水点。
- （2） 重视道路积水成因剖析
通过对不同形状、不同汇水面积、不同设计坡度等不同类型的排水系统进行反复验算，发现道路积水的主要原因是与现有雨量计算方法存在的缺陷有关。长期以来，我国一直使用基于前苏联时期的计算方法即暴雨强度公式法来指导城市排水工程的设计。而暴雨强度公式法是有一定的适用范围，主要用于汇水范围较小雨水管道的设计计算。在我国该方法的适用范围早已突破上述限制，应用范围非常宽泛，不论是汇水面积为1公顷的雨水支管，还是汇水面积高达数百、甚至上千公顷的雨水主干管都是采用暴雨强度公式法进行设计计算。
然而，超范围应用暴雨强度公式法会对系统的排水能力造成很大的影响。按此方法构建的排水系统，上下游雨水管排水能力相差非常大，表现为雨水支管排水能力很强，而下游雨水干管排水能力相对不足，成为制约整个系统排水能力的瓶颈所在，也是造成局部路段发生积水的主要原因。
根据暴雨强度公式特征，系统内雨水管道对应的暴雨强度是随其汇水面积（或降雨历时）的增加而降低。当暴雨强度公式用于汇水范围较大排水系统时，系统内雨水支管和雨水干管的排水能力相差非常悬殊，呈现出明显的“强支弱干”特征。下面的“两个现象”可以形象地说明超范围应用该计算方法对系统排水能力造成的影响。
一是“大管接小管”现象。对于地势平坦且汇水面积较大的排水系统，尤其是狭长带状排水系统，当下游雨水干管汇水面积超过一定值时，按照暴雨强度公式法计算其设计流量时，雨水干管设计流量不再随汇水面积的增加而增加，而是随汇水面积的增加而减小；若按计算结果直接选取雨水管管径，就会出现上游雨水管段管径大于下游雨水管段管径的情况，即 “大管接小管”现象。毫无疑问这些管段必定是制约整个排水系统的瓶颈所在，也是造成道路积水的主要原因。但鉴于该现象比较敏感，一般会通过人为干预的手段把该现象屏蔽掉。
二是“两个一百年”现象。与等降雨强度法相比（假设在设计重现期下，不论降雨历时长度，在整个降雨过程中单位时间的降雨量始终保持不变），按暴雨强度公式法构建的排水系统中，不同雨水管段的排水能力会出现“两个一百年”现象。以北京市80版暴雨强度公式为例，当雨水管汇水面积较小，或降雨历时（t）小于10分钟时，设计重现期为1年一遇雨水管的排水能力可以满足等降雨强度100年一遇径流排放要求。当雨水管汇水面积很大，或对应的降雨历时超过4小时后，为保证这些管段排水能力满足1年一遇设计标准要求，则需要把该管段的设计重现期提高到100年一遇。由于此现象比较隐形且仅发生在汇水面积很大的排水系统（如石家庄东二环排水系统），人们往往不会关注此现象对系统排水能力所造成的影响。
- （3）重视积水点与瓶颈点在空间上的相对位置
按暴雨强度法构建的排水系统中，汇水面积很大的雨水主干管往往是制约整个系统排水能力的关键节点。同时要清楚认识到，在这些瓶颈点附近并不一定会发生道路积水（除非瓶颈点雨水管为明渠或盖板沟），而是当排水系统的水面线高程高出地面标高时才会发生路面积水。受此影响，道路积水点与造成积水的瓶颈管段在空间上并不吻合，两者之间的距离视雨水管渠覆土厚度、水力坡降不同而不同，对于地势比较平坦的地区，积水点一般位于瓶颈点上游1～3km；对于地势非常平坦的地区，两者之间的距离甚至会超过5km。因此，当排水系统内有道路积水时，一定要找准导致路面积水的真正原因，且不可把注意力和改造重点放在积水点附近，否则就可能出现积水路段年年改造年年积水的局面。
基于以上判断，笔者提出了对排水系统的重构思路：
第一，制定适合我国国情的雨量计算方法
暴雨强度公式法有一定的适用范围，超范围应用该方法会造成雨水支管排水能力过强，而雨水干管排水能力不足。全面无差别提高设计标准并不能彻底解决系统内个别管道排水能力不足的问题，反而会大幅度增加排水工程的投资规模。为此应根据我国城市的实际情况、气象和降雨特征，尽快制定出符合我国国情的雨量计算方法，以科学指导城市排水工程的规划设计与建设。
第二，慎重选择现状雨水管网改造措施
重新认识和客观评价现状雨水管网的真实建设水平，从中找出制约系统排水能力的瓶颈所在，在此基础上制定出针对性的提标改造方案。避免对现有雨水管网进行大规模的提标扩建，改造重点应放在系统中的重要节点、下游雨水干管等环节，这样可在充分利用现有排水管网的基础上，在较短时间内、用较少投资，提升既有排水系统的整体排水能力。
<code>（撰稿：郝天文。全文见《城市规划》2019年第8期P103-P107。）/<code>
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