圖3 規(guī)劃雨水管管徑構(gòu)成
由此可見，整體提高排水系統(tǒng)設(shè)計標準將使得包括雨水支管、干管以及其他排水設(shè)施規(guī)模的普遍增加。和現(xiàn)狀管相比，規(guī)劃雨水管管徑平均增加了3～4個尺寸單位(每個尺寸單位為100mm)，經(jīng)初步測算，規(guī)劃管網(wǎng)單位長度造價比現(xiàn)狀管網(wǎng)增加約67%。由于城市雨水管網(wǎng)和排水設(shè)施量大面廣，增加的投資規(guī)模十分可觀，如果擴展到全國層面，增加的投資額度可能是萬億元量級的。
然而，與增加巨額投資形成鮮明對比的是，按新的設(shè)計標準建設(shè)的城市排水系統(tǒng)其排水能力卻沒有得到明顯的提高。尤其是對于匯水范圍較大的排水系統(tǒng)，上下游雨水管排水能力相差依然很大，“大管接小管”現(xiàn)象還可能出現(xiàn)，在遭遇長歷時降雨時下游雨水干管所在地區(qū)仍然面臨較高的內(nèi)澇風(fēng)險。
3.5 缺乏清晰的內(nèi)澇定義和適用范圍
目前我國還缺乏比較清晰的城市內(nèi)澇定義和嚴謹?shù)某鞘袃?nèi)澇防治標準。在2011年版《規(guī)范》中首次提出了反映排水系統(tǒng)排除地面積水能力的設(shè)計重現(xiàn)期，規(guī)定重現(xiàn)期一般采用3-5年，重要干道、重要地區(qū)或短時間積水即能引起嚴重后果的地區(qū)應(yīng)采用5-10年，特別重要地區(qū)可采用50年或以上。而在2014年版《規(guī)范》中，則把反映排除地面積水能力的設(shè)計重現(xiàn)期改為內(nèi)澇防治標準，同時模糊了內(nèi)澇標準的適用范圍，把防澇范圍由局部重點地區(qū)擴展到整個城市，即不論是系統(tǒng)上游還是下游、一般地區(qū)還是重點地區(qū)全部執(zhí)行同一個內(nèi)澇設(shè)防標準。要求中小城市設(shè)計重現(xiàn)期要達到20-30年，大城市達到30-50年，超大城市和特大城市達到50-100年。由于內(nèi)澇防治標準與傳統(tǒng)雨水管網(wǎng)設(shè)計標準相差很大且兩者之間缺乏關(guān)聯(lián)性，加上規(guī)范沒有提出滿足內(nèi)澇防治要求的建設(shè)性措施和實施途徑，導(dǎo)致設(shè)計者在具體制定內(nèi)澇防治對策時無所適從，不知道該采取什么手段才能使整個城市達到如此高的內(nèi)澇設(shè)防標準。
4 城市排水系統(tǒng)重構(gòu)
4.1 合理確定排水系統(tǒng)建設(shè)標準
為提高排水工程投資效益，提升排水系統(tǒng)整體排水能力，需要制定與城市排水要求相適應(yīng)、并能系統(tǒng)指導(dǎo)排水工程建設(shè)的標準。若繼續(xù)使用現(xiàn)有雨量計算方法，在確定排水系統(tǒng)內(nèi)雨水管網(wǎng)建設(shè)標準時，應(yīng)把能體現(xiàn)排水系統(tǒng)自然特征的匯水面積作為確定設(shè)計重現(xiàn)期高低的主要因素。為此，排水系統(tǒng)內(nèi)上下游設(shè)計重現(xiàn)期不是固定不變的，應(yīng)隨匯水面積的增加呈有序增加的態(tài)勢。對于匯水面積很大的排水系統(tǒng)，上下游雨水管網(wǎng)設(shè)計重現(xiàn)期變化幅度也會很大，可能由1年或不到1年持續(xù)提高到5年、10年、20年甚至更高，最終與河湖水系等受納水體的設(shè)防標準相銜接。
為合理確定排水系統(tǒng)上下游雨水管道的設(shè)計標準，需要分析研究匯水面積變化對雨水管暴雨強度即排水能力的影響，并結(jié)合排水系統(tǒng)地形特點、系統(tǒng)形狀、主干管布置方式等因素，找到制定排水系統(tǒng)雨水管網(wǎng)設(shè)計重現(xiàn)期與匯水面積的對應(yīng)關(guān)系。
4.2 合理界定暴雨強度公式適用范圍
為避免超范圍應(yīng)用暴雨強度公式法給排水系統(tǒng)造成的不利影響，需要界定該方法的適用范圍(降雨歷時或匯水面積)。當設(shè)計重現(xiàn)期確定后，為使計算雨量相對合理，選取的管徑在能滿足設(shè)計標準前提下，又不造成工程投資的嚴重浪費，就需要根據(jù)排水系統(tǒng)的實際情況，界定出暴雨強度公式法的合理應(yīng)用范圍。以匯水面積指標為例，為滿足上述要求，雨水管道匯水面積就不能太大，否則會出現(xiàn)雨水管道排水能力不能滿足設(shè)計標準的情況，甚至出現(xiàn)“大管接小管”現(xiàn)象。同時雨水管匯水面積又不能太小，否則會出現(xiàn)雨水管排水能力過強、管徑太大，造成工程投資浪費。當匯水面積超出暴雨強度公式法界定范圍時，就需要通過采取增減相應(yīng)管道設(shè)計重現(xiàn)期、優(yōu)化調(diào)整系統(tǒng)匯水面積等措施使管道排水能力與設(shè)計標準盡可能相匹配。
4.3 優(yōu)化配置排水系統(tǒng)設(shè)計標準
城市排水系統(tǒng)標準并不是越高越好，高標準意味著建造和維護成本高，造成不必要的浪費。設(shè)計標準選取需要在排水安全、工程投資、運營維護之間尋找一個合適的平衡點。應(yīng)在符合經(jīng)濟合理，安全適用的條件下，合理確定排水系統(tǒng)中不同設(shè)施的設(shè)計標準。若排水設(shè)施標準配置合理、應(yīng)對措施得當，有限的投資就可以很好解決城市排水問題。
結(jié)合排水系統(tǒng)特點，并結(jié)合匯水面積與暴雨強度之間的相互關(guān)系，為保障排水系統(tǒng)的整體排水能力，避免不必要的投資浪費，建議對排水系統(tǒng)設(shè)計標準進行適當?shù)恼{(diào)整。
(1) 降低上游雨水支管的設(shè)計重現(xiàn)期。目前規(guī)范確定的設(shè)計重現(xiàn)期對于排水系統(tǒng)中的雨水支管來說明顯偏高，導(dǎo)致管道排水能力過強和工程投資的浪費。從經(jīng)濟合理和排水安全角度考慮，建議把雨水支管的設(shè)計重現(xiàn)期降低到1年，對排水條件比較好的地區(qū)可降到0.5年。由于雨水支管數(shù)量在排水系統(tǒng)中占有很高的比例，標準降低可以節(jié)省大量的工程投資。
(2) 合理選擇中游排水設(shè)施的設(shè)計標準。隨著排水系統(tǒng)匯水面積的增加，有序提高中游排水設(shè)施的設(shè)計重現(xiàn)期，發(fā)揮其在排水系統(tǒng)承上啟下的作用，使排水管道的排水能力真正滿足實際的排水需求。
(3) 大幅提高下游排水干管和其他排水設(shè)施的設(shè)計標準。提高下游排水設(shè)施標準可緩解現(xiàn)有雨量計算方法對系統(tǒng)排水能力造成的不利影響，能明顯提升整個排水系統(tǒng)的排水能力，有利于從根本上解決城市面臨的排水問題。加上下游排水干管長度在整個排水系統(tǒng)中所占比例很小，設(shè)計標準的提升對整個排水系統(tǒng)的工程量和投資規(guī)模影響相對較小。
4.4 因地制宜，突出重點
對于現(xiàn)狀建成區(qū)，要避免對既有排水管網(wǎng)進行大規(guī)模的提標擴建。應(yīng)根據(jù)現(xiàn)狀排水系統(tǒng)存在問題及其成因，制定相應(yīng)的系統(tǒng)改善措施，改造的重點應(yīng)放在排水系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)、重要節(jié)點和下游排水設(shè)施方面。對于匯水面積過大的排水系統(tǒng)，可通過擴建或新建排水主干管、調(diào)整排水分區(qū)、縮減排水系統(tǒng)匯水面積等分流措施，減輕原有雨水干管的排水壓力。通過對這些局部排水設(shè)施進行提標改造，并輔助增設(shè)強排和雨水調(diào)蓄設(shè)施等措施，可以用較少的資金、在較短的時間內(nèi)提升既有排水系統(tǒng)的排水能力。
對于規(guī)劃建成區(qū)，除合理配置好上下游雨水管網(wǎng)設(shè)計標準外，排水工程建設(shè)要充分考慮系統(tǒng)性要求。由于城市排水工程建設(shè)是一個漫長的過程，工程量大、投資高、建設(shè)周期長，為構(gòu)建完善的城市排水系統(tǒng)，除要銜接好排水系統(tǒng)內(nèi)不同環(huán)節(jié)、不同排水設(shè)施、管道與河道、內(nèi)河與外河之間的關(guān)系外，還必須妥善處理好排水現(xiàn)狀、近期建設(shè)、遠期規(guī)劃以及遠景發(fā)展的關(guān)系，合理安排好建設(shè)時序，以維持排水工程的連續(xù)性和系統(tǒng)性。
水是不可壓縮的，其形狀可以任意改變，但體積卻是恒定的。為保障城市排水安全，要協(xié)調(diào)好城市規(guī)劃建設(shè)與排水工程建設(shè)的關(guān)系，應(yīng)結(jié)合規(guī)劃用地布局，水系分布、綠地系統(tǒng)、場地豎向等因素劃定排水分區(qū)，合理安排雨水管網(wǎng)和排放通道；同時加強對河道、湖泊、濕地、溝塘等受納水體的保護和利用，在城市內(nèi)部為雨水預(yù)留足夠的排放和調(diào)蓄空間。
5 結(jié)論
雨量計算方法和規(guī)劃設(shè)計理念是否科學(xué)合理，不僅影響到城市排水安全，也影響到排水工程的建設(shè)規(guī)模和投資效益。應(yīng)盡快制定出適合我國國情的雨量計算方法，以科學(xué)指導(dǎo)城市排水工程的規(guī)劃、設(shè)計與建設(shè)。
充分了解現(xiàn)有雨量計算方法的特點與局限性，界定出該方法的合理應(yīng)用范圍，避免超范圍應(yīng)用對城市排水系統(tǒng)造成不利影響。
全面提升排水系統(tǒng)設(shè)計標準并不能徹底解決城市面臨的排水問題，反而會大幅度增加排水工程的投資規(guī)模。應(yīng)結(jié)合排水系統(tǒng)的基本特征和現(xiàn)有雨水計算方法的特點，合理配置排水系統(tǒng)不同設(shè)施的建設(shè)標準，通過降標與提標相結(jié)合，使排水系統(tǒng)整體排放能力真正能滿足設(shè)計標準要求。
慎重選擇現(xiàn)狀建成區(qū)雨水管網(wǎng)的改造措施，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)狀排水系統(tǒng)的實際情況、存在問題及其成因，制定出針對性的改造方案和對策。
?。ㄗ髡吆绿煳南抵袊鞘幸?guī)劃設(shè)計研究院西部分院總工程師，教授級高級工程師，中國城市規(guī)劃學(xué)會工程規(guī)劃學(xué)術(shù)委員會委員；孔彥鴻系中國城市規(guī)劃設(shè)計研究院副總工程師，教授級高級工程師）
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