对北京城市雨水排除体系的若干思考
黄 谦
(北京市市政专业设计院股份公司，北京 100037)
摘 要：城市暴雨内涝事件将雨水收集排除体系建设的重要性及其缺陷同时突显出来。引发道路积水而阻断交通是排水系统及多方面原因共同所致。在社会和业内众多研究分析的过程中，全面提高雨水管渠设计重现期标准几近达成共识。笔者通过对设计重现期取值规律的解析和论证，提出《室外排水设计规范》对重现期使用的规定有值得商榷的地方，或由此导致雨水排除系统出现令人诟病的局面；全面提高重现期标准不是亡羊补牢而可能是矫枉过正。作为区域产流、管网汇流和河道行洪三位一体的城市雨水排除体系，三者有机结合和协调发展是有效提高城市排水安全的前提，也是构建科学和可持续城市雨水排除系统的根本。雨水管网的建设标准必须与上下游设施建设协调一致。
关键词：排水系统；设计重现期；汇水面积；产流转移；汇流抑制；粗糙系数
中图分类号：TU 992.02 文献标志码：B 文章编号:1009-7767(2012)03-0071-07
Some Thoughts on Beijing Urban Rainwater Exclude System
Huang Qian
近年来因频发暴雨而引起的城市内涝事件已经成为影响城市公共交通安全的重要问题，北京2004年的“7.10”大暴雨和2011年的“6.23”大暴雨给城市交通和民众财产带来重大影响和损失，受到社会各界的极大关注。在暴雨致灾的同时，北京等水资源严重短缺的城市都在探寻雨水利用资源化的途径。
业内同仁在北京城区雨洪控制与利用技术方面做了大量卓有成效的研究工作，笔者将着重探讨雨水排水管网的汇流、建设标准和改造等方面的问题。
1 城市排涝与雨水利用研究动态
低影响开发（LID）技术是20世纪90年代末美国提出的一种雨水管理体系，其核心理念是通过源头控制维持城市水文循环。基于LID理念，构建将雨水源头控制措施、雨水排除管网和雨水集中处理设施相结合的可持续城市雨水系统，既可控制降雨径流引起的负面影响，又可有效利用雨水资源，从整体上提高城市排水安全，减轻下游防洪压力，控制城市非点源污染，更好地体现了我国的雨水管理要求[1]。
当前单一快排模式的传统雨水排水系统已无法面对和承受城市高速发展的需求。解决好城市雨水排涝问题在于如何处理好渗透、利用、排放和生态环境建设之间的有机联系。减排—回用—控污—防涝—生态的多目标，源头—汇流—终端全过程控制的雨水系统是未来城市雨水管理体系的必然选择①。目前，国内在这方面已经有所起步，如《建筑与小区雨水利用工程技术规范》（GB50400—2006）的实施已为我国城市建设区域的雨水利用走向标准化和实际应用提供了依据和法规保障。
防汛排涝和雨洪利用的发展趋势，是向着以低影响开发（LID）技术为基本理念进行城市雨水体系的建设，向构建雨水源头控制措施、雨水排除管网和雨水集中处理设施协调统一的科学而可持续的城市雨水收排系统方向发展。
2 城市雨水排除体系的诟病
“7.10”和“6.23”暴雨后，社会舆情的关注和业内人士对城市雨水排除体系存在问题的分析主要归结为以下几个方面：
1）雨水系统建设滞后于城市建设发展速度，管网主体设计重现期P=1a的建设标准偏低；
2）城市硬化地面快速增长加大了实际综合径流系数，造成已建雨水管网排水能力不足；
3）极端天气的影响，超频暴雨造成交通要道低点排水不及，应对超标准降雨的措施力度不够；
4）城市雨洪消纳能力有限，调蓄设施严重缺乏；
5）立交排水泵站供电故障，泵站下游河道尚未按规划疏浚，河道行洪排涝能力有限；
6）城市排水管理体制有待完善，排水设施维护管理水平偏低。
3 业内对城市雨水管网建设和改造提出的措施
1）正在修订的GB 50014-2006《室外排水设计规范》（以下简称“规范”）拟提出：一般地区的重现期应采用1～3a，重要干道、重要地区或短期积水即能引起较严重后果的地区重现期应采用3～5a，特别重要地区可采用10a或以上的标准。修订版比2006版规范一般地区重现期下限由0.5a提高到1a，将“一般选用”改为“应采用”。
2）规划方面，按修订版规范精神推荐一般地区采用P=3a，重点地区及主要道路采用P=5a，建设区综合径流系数采用0.65[2]。规划将全面提升雨水管网建设标准。
3）对现有排水设施的改造，将北京现有雨水泵站提级改造至重现期5a的标准，改扩建立交泵站进、出水管道，根据需要扩建下游雨水管道的断面；在具备条件的地方新建调蓄水池，力争在10a一遇情况下仍能保持交通畅通②。
总之，针对雨水排水系统的主要举措就是全面提升规划设计标准，提高设计重现期。
笔者认为：上述观点是一方面要引入“低影响开发技术理念”打造以减排、回用、控污、防涝和生态多目标的城市雨洪综合管理系统，另一方面却仍在全面提高造成雨水快速流失的雨水管网建设标准，来应对城市积水内涝问题，对水资源严重匮乏的北京而言，这似乎是一种体系建设中的统筹思维、科学运筹的缺失，是一种治水理念的矛盾与冲突。我们的做法应该是更好地体现和遵循节能减排的国家发展战略。雨水管网建设与改造标准的确定是城市雨水排除体制中最重要的原则性问题之一，它关系到水的平衡、投入的效果和城市的可持续发展。
4 对北京城市雨水排除体系的几点思考
4.1 对雨水设计重现期使用的解析与论证
《规范》2006版对重现期定义为：在一定长的统计期间内，等于或大于某暴雨强度的降雨出现一次的平均间隔时间。规定雨水管渠设计重现期，应根据汇水地区性质、地形特点和气象特点等因素确定。在同一排水系统中可采用同一重现期或不同重现期。重现期一般选用0.5～3a，重要干道、重要地区或短期积水即能引起较严重后果的地区，一般选用3～5a，并应与道路设计协调。特别重要地区和次要地区可酌情增减。
规范2006版与1987版和1997版本都同样强调重现期应根据汇水地区性质等因素确定，而汇水地区性质是指广场、干道、厂区和居住区。一句话，确定设计重现期主要由雨水管渠地面之上的建（构）筑物的性质（外在的）决定，而并不取决于雨水管渠的自然属性和等级（内在的）。
现行规范对重现期的使用规定在实际应用中有不够明确之处。比如，在一般地区选用P=0.5a～3a，同一雨水管网系统选用不同P值时，依据什么从0.5a变化到1a、变化到2a、变化到3a？。再比如，一块区域的流域面积一般地区占70%，重要地区占15%，一般道路占10%，城市干道占5%，该区域由同一雨水管网系统依地势排入下游河湖水体，该系统的上中下游的P值如何从0.5a变化到3a或5a，根据什么？规范对P值的内在逻辑变化关系没有界定和指导。如只按地区重要性和城市干道等外在因素来确定P值，则管网的自然属性、上下游管道的有序性及重要相关性无从体现，将可能直接造成雨水管网自上而下都采用同一高P值，上游管径设计严重偏大，带来整体管网建设的高投入，甚至带来与预期相反的不良后果。
决定P值内在变化规律是什么，笔者贸然引入所谓排水管渠的自然属性和等级概念。自然属性是指事物自然形成的，内在的性质、特点，包括状态、关系等。等级是指按质量、程度、地位等的差异而作出的区别。桥梁、公路、城市道路有等级之别，河道、水库、拦河闸有等级之分，等等。尽管业内没有对排水管渠制定什么等级划分标准，但实际还是有管渠的干管、支管、小区支管之分，管网的上游、中游与下游之分。排水管渠有管径断面的大小差异，各管段负担的汇水面积不同，在系统中所处的位置不同，因而有地位和重要性的差异等等。
对于排水管渠的等级划分标准该不该制定，等级如何划分，怎么划分都不是本文所能论及的，但等级是客观存在的。在排水管渠计算与设计中决定排水管渠大小和规模的直接因素是其负担的汇水面积。《河道等级划分办法》（水利部水管【1994】106号）关于编制办法的说明有如下解释：河道自然属性主要是河道规模的大小，是等级划分的基础条件，因其规模大小，一般就决定了它在社会经济发展中所起的重要影响，自然属性中仅选用流域面积大小为基本条件，对社会、经济影响的重要程度则为划分的主要因素。
决定河道级别重要性的两大指标是流域面积（内在的）和影响范围（外在的），而河道的等级决定了管理层次和建设标准。
城市雨水管网系统可理解为人工的埋入地下的微型化的疏排水河道，是地理河流水系的上游末梢部分，根据河道的规定类推雨水管渠的自然属性，妄自定义：汇水面积。汇水面积决定排水管渠的断面尺寸，排水管渠的规模是等级划分的基本条件，等级可以决定设计与建设标准。
笔者的意图是为了说明设计重现期的确定不仅由外在因素决定还与雨水管渠的自然属性直接关联且与等级成正相关。
设计重现期的确定与汇水面积有关，并非笔者一己之见。1997版《规范》条文说明中关于国内各城市采用重现期统计表标明：重庆市小面积小区1～2a，面积30～50hm2小区5a，大面积或重要地区5～10a。高校教材《排水工程（上册）》关于重现期确定的描述除规范规定的条件外，汇水面积也是重要的一点。特别需要提到的是20世纪70年代，北京市市政设计院编制的《排水管道设计资料汇编》关于重现期的选用就是由汇水面积与地区性质来确定的，而P值有序的变化完全依据汇水面积有序的递增来决定。
事物变化发展是内因和外因共同起作用的结果。内因是事物变化发展的根据，外因是事物变化发展的条件，外因通过内因起作用。
《规范》从1987版到2006版对设计重现期的确定仅强调外在因素，忽略设计事物主体的内在因素，可能是个严重的缺陷或失误；对建设、规划、设计和教学等方面产生误导和误用，其结果或许是灾难性的。
4.2 按道路性质确定设计重现期值得商榷
2006版《规范》实施后，北京规划部门按照《规范》规定采用了一种简明的方法：仅以城市道路的性质确定P值，一般城市道路P=1a，城市干道P=3a。这种按城市道路性质确定雨水管渠设计重现期的方法值得商榷。
城市道路网是城市总体规划布局的骨架。根据自然条件和交通组织选取路网结构形式，以及决定干道、环道、放射道路和联络道路的配备与衔接。城市道路网的一般布局有方格网式、环形放射式、自由式和混合式。
城市雨水管网的布置是按照城市地形趋势，顺坡排水，从经济与安全的角度考虑取短捷路线就近分散排入下游水体，雨水管网布局为树枝状；雨水管网与路网结合布置在道路下。
城市路网与雨水管网的布置规律不同，路网是多方向呈放射状，雨水管网依地形趋势呈单向、有序、等级递增的树状网络型；城市干道是多条的交叉的全方位的网状布置，雨水管网是局部的自成体系的分置在河渠两侧。一个是交通流的多向性，一个是重力水流的单向性，物质流的方向基本没有关联性。
雨水管规模随汇水面积的累计增加而扩大，等级在提高，雨水管称之为干线的是趋近下游的一段管线，是等级最高，设计重现期最高的管线。认定雨水干管的条件是其在管网中的位置和所负担汇水面积的大小，而不取决于所处道路的位置，雨水干线不一定与城市干道重合。换一种表示：雨水管网上游位于城市干道下的管道肯定不是雨水干线，城市干道下的雨水管道（管径小，等级低）大部分不是雨水干线，雨水干线与城市干道没有必然的联系。因此不能认定城市干道下的雨水管道都是干线，并按干线标准设计。
规划部门提出的城市干道雨水排除采用设计重现期3a标准，从字面上有两种解释：
第1种解释：3a一遇暴雨发生时干道路面的雨水排除设施要保证路面不积水，就是雨水口、检查井的数量和布置要满足干道路面和道路红线内地面的径流能迅速有效的收排，即路面排水设计要按3a标准执行。
第2种解释：在满足路面排水标准的同时，城市干道下敷设的雨水管道也要按3a标准设计。这个问题的实质是干道路面排水标准（3a）与管道上游区域排水标准（或1a）谁决定雨水管渠出口断面的过流能力。
雨水管道设计的极限强度理论包括两部分内容：1）当汇水面积上最远点的雨水流到集流点时，全面积产生汇流，雨水管道的设计流量最大；2）当降雨历时等于汇水面积上最远点的雨水流达集流点的集流时间时，雨水管道需要排除的雨水量最大[3]。极限强度理论强调的是：全流域汇水面积所产生的汇流是雨水管道需要排除的最大雨水量。
道路是一条线，区域是一块面积，区域包含道路。以流域汇水面积参与、决定雨水设计流量的前提下，面积数大小是确定标准的唯一尺度。根据面积数权重比较，应该得出大决定小的结论，即区域排水标准才是决定干道下雨水管渠出口断面过流能力的主角。
综上所述，雨水干线与城市干道没有必然联系；决定雨水管渠重现期标准的首要因素是汇水面积的大小；以城市道路性质确定雨水管渠设计重现期不符合客观事物发展的普遍规律。
4.3 重现期标准使用的认识误区
雨水管渠设计重现期是一个系统性和连续性的标准，主要决定于排水管渠的自然属性。排水管渠的设计与建造标准是围绕排水管渠的主要功能——输排水的能力而制定，强调的是排水管渠系统对水的排除与输送功能的保障规格。
规划部门认为设计重现期是作为城市市政雨水系统排水的设防标准之一[2]，因洪涝成灾而“防”之，认识上强调“防”的概念多一点。因此，规划部门在重现期标准使用上要求凡是城市干道、重要地区和短期积水易引起较严重后果的地区均提高P值以“防”之。认为地区的性质（外因）是决定防涝排涝标准的关键，没有将重现期作为排水系统整体性标准对待，仅视为地上物的排水设防标准。
排与防，相辅相成，因施与的对象不同，其处理与做法会有所区别。
重要地区和短期积水易引起较严重后果地区（如下穿式道路立交等）的雨水排除是区域排水的概念，排水管道及其设施（如泵站）自成系统，具有独立和可靠的规范要求，设计重现期标准是针对整个重要区域排水系统而确定的，具有明显的独立性和系统连续性。
城市干道是城市区域的一部分，因其重要而提高干道路面的“防”排涝标准，确保道路交通顺畅无阻无疑是规划部门的初衷，也是社会的要求。但是，规划以道路重要性来确定排水标准，没有区分城市干道与排水干线是不同性质的两个事物，没有意识到排水标准的系统性和连续性，因而出现排水标准使用的错位和错用。即“防”的局部标准决定“排”的整体性和系统性标准；用路面排水标准替代区域排水标准，这是问题的症结所在。
其后果就是出现了靠近河湖水体或排水有利的城市干道下敷设的雨水支管采用高重现期标准突破常识的无理设计；就有了雨水管渠设计标准无上下游之分、无流域大小之别的无序局面；形成雨水管道上游设计标准超高，脱离实际排水需要，促使排水管渠整体建设标准与城市雨洪控制和雨水利用的要求相脱节，造成工程建设不必要的浪费，进而引发道路低点积涝的产生。
城市主干道与重要地区在排水设施上的性质差异就是路面排水与区域排水的区别。工程实践中，确保满足城市主干道路面排水要求的主要措施就是要有足够数量的雨水口及其配套雨水检查井。
用城市道路性质确定雨水管渠设计重现期是个涉及原则与概念的认识误区。
4.4 对已建雨水管网普遍采用1a重现期的看法
2006版《规范》实施以前，北京规划部门要求城区雨水管渠设计重现期普遍采用P=1a的标准，对短期积水易引起较严重后果地区采用P=2～3a的标准。在实际操作过程中设计单位不但将市政道路下的雨水管道按P=1a设计，为两侧小区的预留管线一般也按P=1a设置。
对指责雨水系统建设滞后于城市建设发展速度，管道设计重现期P=1a的建设标准偏低的意见笔者不完全认同。
从经济与安全的角度考虑，雨水管道按分散就近的原则排入下游干渠或河道，管网所负担的总汇水面积一般都较小、等级较低。城区排水由几十个小区域排水管网划分解决，按汇水面积决定P值的要求，绝大部分排水管渠采用P=1a是合适的，甚至是高标准的。这就是北京和很多城市一直采用P=1a标准的原因，符合经济合理、安全适用的原则。
从几十年来的排水管道运行和几次暴雨过程看，城区90%以上排水管渠发挥了正常作用。问题仅是集中出在超频暴雨时几十处道路低洼地点的排水不畅不及时，造成交通受阻，进而瘫痪。以此论定城区采用P=1a标准偏低是不全面、不客观、不慎重的。
4.5 北京城区道路低洼点积水成因分析
北京年降雨量呈下降趋势，降雨日减少，极端降雨发生的频次减少，大雨、暴雨和大暴雨以上量级降雨呈减小趋势[2]。与此同时，北京因暴雨造成低地积水屡断交通的事件呈上升趋势。过去的降雨比现在大，过去的排水设施比现在差，过去因积水瘫痪交通的事件罕见报端，今昔对比值得深思。
尽管总降水量、强度和次数呈减少趋势，对于同样的一块面积，同样的暴雨强度，今昔不同是产流大了，汇流多了。是什么原因造成道路低点严重积水而阻断交通？有文章归纳：雨水系统建设滞后且标准偏低致内涝频发[4]；城市不透水面积不断扩大，设计排水设施能力不足[5]。笔者认为雨水管渠建设与道路建设同步进行从未滞后，标准偏低是片面的看法；降雨形成的径流比以前大，对低洼易积水点的雨水管渠而言汇流（客水）量多，造成下游管渠输水能力不足，是致使排水不畅而积水的重要原因。
促使汇水流量增大、来水时间缩短，谁之力？排水管渠。排水不畅恰恰是上游配套建成的排水管网将区域降水汇流高效收集，并快速排至下游标准偏低的干管形成壅水所致。
造成下游管道标准偏低输水能力不足的主要原因是《规范》提出的“同一排水系统可以采用同一重现期”的规定，这是北京城区业已建成的雨水管渠规划、设计统一采用P=1a的根据。其失误在于“树枝与树干同等重要”。P值不与汇水面积F建立关系，管渠随等级递增而标准不变，形成排水管网系统上游标准相对于下游标准偏高的格局；这就是不论F大小用同一P值造成干管标准相对偏低的直接原因。实践证明：相对于产流区域独立的小汇水面积及其配套收集汇流的大量低级的雨水支管而言，P=1a是个偏高的标准。
此论点归纳为上游的高标准收排水管网会加剧下游排水压力乃至成灾。这正是目前城区道路低洼点积水排水不畅逢暴雨致灾的主要原因之一，究其根本原因在于重现期使用不合理。深一步说是重现期使用规定的基础性失误所致。
树枝相比树干是普通的大多数，主树干是关键的少数；“设计排水设施能力不足”应指排水干线能力不足，而干线能力不足恰是众多支线能力过高造成的，这是问题的实质。
4.6 对北京规划提高重现期的看法
规划提出中心城区新建雨水管渠规划设计标准：一般地区P =3a；重点地区P =5a；城市主要干道P =5a，并采用综合管理措施力争在重现期10a时仍能保证交通通行[6]。规划的举措是全面大幅提升规划设计标准，最大限度提高雨水管渠“输排水的能力”，提高排水系统的安全性和可靠性。
雨水流量公式Qs=qΨF和设计降雨强度公式q=167A 1（1+ClgP）∕（t+b）n可以得出：低洼处排水管渠断面上游汇水面积F是定值，Qs值与P值呈正相关关系；P值设定越高，Qs值越大，即通过相对于低洼点的汇流客水越多。因此，针对同一P值排水管网系统可推出：标准越高，投入越大，历时越短，汇流越多，积水越易，成灾越频的悖论。
可以预见规划将一般地区P=1a提高到P=3a，主干道排水P=1a提高到3a再提至5a，并以干道决定排水标准的思维误区所制定的旨在全面提升雨水管渠“输排水能力”的规划措施有可能会出现标准提高，投入加大，积涝加重的不利局面。
对于城区排水系统而言，几十处的道路积水点的下游排水管渠是“关键的少数”。症结的化解应该是消减上游的汇水量，加大下游的输排水能力，这是解题的正确思路之一。
所以，全面整体性地提高规划和建设标准无助于现实焦点问题的解决，可能适得其反。这样的举措不是亡羊补牢，而可能是矫枉过正；客观上加快水资源流失，与节能减排的时代潮流相背离。
决策的失误将造成巨额投入而达不到建设目的，其后果是可怕的。路透社2011年11月9日报道：美国阿拉巴马州杰斐逊县政府将宣布破产，其破产规模达到41亿美元，成为美国历史上数额最大的一起地方政府破产案。其原由是不当的再融资操作，以及在下水道管网改造方面的投资无度。该消息对发达国家具有警示作用，对发展中国家也是一样。尽管中国经济已经取得了巨大进步,尽管北京人均GDP已超过12400美元，还是要引以为戒。
当投入与效果和预期成反比时，全面整体性地提高建设与设计标准的规划措施或许应该慎重、缓行。
是全面整体提高还是按等级区分调整，是用强还是用巧，望业内同仁共同探讨。
4.7 对入河出水口管内顶高程不低于河道20a一遇洪水位规定的看法
规划提出：主要雨水管渠排出口的管内顶高程不低于河道20a一遇洪水位[6]。笔者看法如下：以重现期为20a一遇标准推算设计的洪峰水位是确定行洪河道控制断面尺寸的主要根据。行洪河道是解决较大汇流面积上较长历时暴雨产生的涝水排放问题；市政雨水管道是解决较小汇流面积上较短历时暴雨产生的排水问题，两者隶属同一自然系统。由于汇流面积与历时的悬殊差异决定了各自洪峰不会出现交汇时刻。雨水管网最大流量宣泄入河很久，洪峰才姗姗来袭，此时，雨已停了或小了。
理论上设计洪峰是在20年里仅发生1次经过排水出口用小时计的“瞬时”水位，对雨水管渠出水口的最大出流根本不构成影响；只是洪峰到来时排水管渠内回水距离长些，且时间暂短。所以，20a一遇洪水位的影响可以忽略不计，无理由成为控制排水出水口的指标。
强行规定则产生不良后果：抬高出水口内底标高，使有限的区域排水管网竖向高程趋于紧张，压缩了排水管渠纵断设计化解交叉矛盾时的可调空间，促使管渠坡度变小，水力条件恶化，为满足流量要求还需加大管渠断面尺寸，提高投资。
入河管渠出水口标高的控制指标应是规划河底高程和常水位；如果设计洪水位高于区域地面需设出口闸解决而非抬高出水口高程。
5 雨水排水管渠建设与改造建议
低影响开发(LID)技术理念的引入和GB 50400-2006《建筑与小区雨水利用工程技术规范》的推出从概念和规程上指明了城市防汛排涝和雨洪利用的发展方向。
前面提到解决道路易积水低洼点排水难题的基本思路是：消减上游汇水量，增加下游输水量。
5.1 实现消减上游汇水量的方式
从产流和汇流两个方面入手，实现产流转移和汇流抑制以达到上游消流减排目的。
5.1.1 产流转移
建筑区域雨水利用工程包括两部分：雨水入渗和雨水收集回用。建设的目的与作用是控制降雨的径流和污染，有效利用雨水资源，改善水与生态环境；消减区域雨水外排的总量，减轻城市排涝压力以及河道洪峰负荷。
雨水利用工程的实施和推广将显著减少建筑区域产流外排水量，形象地说就是一种产流转移。它包括入渗、储存、调蓄、处理回用等径流消减和蓄滞的一切措施和手段，即实现雨水的源头控制，以达到产流转移、减排的作用。
5.1.2 汇流抑制
产流转移的实现将实际降低建筑区域综合径流系数Ψ和外排总水量，有效降低所需市政雨水管渠断面尺寸，从理论上讲应对的就是设计重现期的降低。针对市政排水管渠而言，有意识地降低低等级支管道的P与Ψ，有意识地限制汇流的快速收排以达到延缓和减轻其对下游排水管道压力，起到对汇流的抑制作用。
5.1.3 重现期0.5a不应取消
无论P值还是Ψ值都是人为确定的，汇流的消减和调控在于政策的把握。无论修订版《规范》还是北京规划部门，设计重现期下限值0.5a是不应取消和替代的关键指标。实践的检验和可持续发展的要求验证了P=0.5a不可或缺，它是低等级市政雨水管道设计与建筑区域配套雨水利用工程的契合指标，它体现了蓄滞与减流的连贯性和相辅相成。低等级市政排水管道是排水管网“普遍的树枝”，量多、数大；所以，对区域蓄滞和减流而言P=0.5a标准极为重要，应该成为市政雨水管渠为建筑小区设置预留管道的基本设计标准。
5.2 增加下游输水量的手段
解决“焦点”问题的关键是如何提高已建下游管渠的输排水能力。改扩建和新建复线是想易做难的设施方案。对已建管渠在现况道路下的改扩建工程往往因地下空间的苛刻条件和道路交通的限制而无法实现抑或成本极高。
根据北京暴雨强度公式P值的变化规律：P=1a变到2a，管道设计流量增加约24%；P=1a变到3a，管道设计流量增加约39%；P=3a变到5a，管道设计流量增加约13%。
对已建管渠而言，无论自由出流还是水体顶托的淹没出流，其水位差产生的势能是水体流动的根本原因和推动力，消耗推动力的主因是管道的沿程水头损失。让有限的水位势能发挥最大作用就是要有效地降低管道内表面的粗糙系数n值，减小沿程水头损失。对已建管渠“挖潜”最行之有效的方式之一就是减阻增流。
《规范》规定：混凝土管n=0.013～0.014；塑料管n=0.009～0.011。
根据公式Q=Av和v=n-1R 2/3I 1/2，同一管道Q塑/Q混=n混/n塑；即当改变内衬层材料时，如用“衬塑”混凝土管替代混凝土原管则流量增加18%～55%，相当于P=1a提高到3a，甚至更高。
理论上讲，改变内衬层材料降低n值，从而提高管道过流能力是可能和可行的。对现有管道采用不开槽施工实施“翻新”改造，具有极为显著的社会效益和经济效益。
业内在非开挖管道翻建和修复工程中采用有内衬管滑（拉）入衬装法、无缝衬装法、管道翻衬（CIPP）法和管道喷涂衬装法等[7]，用于小口径排水管道的修复工程案例已有介绍[8]。
对大口径管渠采用喷涂衬装翻新是笔者最为看好的一项技术，但大口径排水管渠引入衬塑材料的应用研究现在较为鲜见，这应该是一项非常有应用前景的科研课题。
目前，国内在管道内采用减阻涂料的研究有一些成果和应用：AW-01天热气管道减阻降糙涂料在西气东输工程中使用增加输气量20.9%[9]；SLF-21管道内减阻涂料已经开发出来[10]；在混凝土表面涂装双组份环氧类材料具有明显的减阻降慥功效，材料成本控制在15元/㎡[9]；北京自来水集团下属公司使用T-541无溶剂液体环氧涂料内衬钢管实验检测n=0.008，材料成本在100元/㎡以内[11]，最新反映材料成本在50～60元/㎡以内；等等。
有理由相信混凝土结构层与光滑材料内衬层结合的管道是未来混凝土管道制品发展的方向。它将一举改变混凝土管几十年重、大、粗、陋的面貌，通过材料的组合创新，实现真正意义上的节能减排。
6 结语
雨水管渠设计重现期是系统性和连续性标准 ，决定重现期取值变化的基本条件是汇水面积；全面提高重现期标准是不科学的、不合理的，其结果将可能是放大暴雨成灾阻断交通的发生机率；暴雨成灾导致交通阻断的主要原因是排水不畅，导致排水不畅的主要原因是设计重现期使用规定的基础性失误；解决排水不畅的基本方法是消减上游汇水量，增加下游输水能力；挖掘已建下游管渠潜能的最佳方式是减阻增流；混凝土结构层与光滑材料内衬层的结合是未来混凝土管道制品发展方向。
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收稿日期: 2012-03-02
作者简介: 黄谦，男，高级工程师，国家注册公用设备工程师（给水排水），学士，主要从事给排水工程设计和技术管理工作。
注：本文刊载于《市政技术》2012年第3期，第71至第77页。