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摘要：随着我国城市内涝风险逐渐加剧以及公众安全需求日趋迫切，关于校核室外雨水管网排水能力方法的探讨也日益被关注，本文将针对当前我国城市雨水内涝日趋严峻以及社会安全性需求高涨的形势，提出了基于系统风险的校核室外雨水管网排水方法以及有关城市雨水管网系统设计的相关风险管理方法。通过分析管道实际水力坡度及检查井内水位高度，对雨水管网排水能力进行校核的简化方法，从不同的层面对我国校核室外雨水管网排水能力方法进行分析探讨，供其他设计人员参考。
关键词：校核；雨水管网；排水；措施
中图分类号：S276文献标识码： A
近年来，随着我国城市建设的高速发展，我国许多城市出现了严重内涝，导致巨大的经济财产损失甚至生命伤亡，引起了社会舆论的广泛关注，市政雨水排水系统的安全性也正受到社会越来越广泛的关注。根据住建部对相关城市排涝能力的专项调研结果表明，城市内涝已呈现出常态化、普遍性、严重性等特点，已成为我国的城市病，其严重的影响着城市的健康运行以及安全建设。因此有必要强化校核室外雨水管网排水的能力，优化方法，对城市内涝进行反思，提出治本之策。
1、雨水管网系统设计风险观建立的必要性
1.1、现阶段，随着我国经济的不断发展，社会公众对于校核室外雨水管网排水的系统运行安全已经非常关注了，在这其中主要包括有对于道路交通以及财产、公共卫生的安全以及生命的安全等的预期，这就需求我们在以后的工作中逐步的提高。与此同时，在以后的校核室外雨水管网排水工作中，我们要实施与之相适应的安全性标准。
1.2、在校核室外雨水管网排水工作中，根据相关的洪水管理经验表明，不管是哪个建筑工程的施工，都无法在具体的施工中完全的杜绝洪水的发生，所以在具体的工作中要坚持建筑工程的相关措施和非建筑工程的相关措施相联系、治水以及治人相结合的施工策略，以此来更好的实现在施工中从洪水防治向洪水风险管理的合理转变。尤其是因为较大尺度的气候变化以及小尺度的城市热岛效应而最终引起的降雨模式的变异，这将加重城市内涝防治的复杂性，最终使得以硬防御为特征的传统施工工程措施力不从心。这样的话，就会迫使现代的城市内涝防治要更加关注内涝灾害相关的问题，强调人类自身的主观能动性的发挥，尤其是是人类适应能力的提升，对相关的城市内涝防治策略的施工。
1.3、根据以往的洪水管理经验可知，对于城市内涝风险的管理，需要在具体的工作中发挥公民的一定积极性以及创造性。相比较传统的城市内涝防治，现代的城市内涝防治需要城市排水管理的相关部门以及市民的合理互动。尤其是城市排水管理部门需要通过对风险沟通等形式与社会公众的联系，以此来最终提高人们公众防灾的意识，以此来提高社会总体的减灾能力。
1.4、对于传统的校核室外雨水管网排水设计理论只是关注了相关设计降雨标准之内的情景设计，而对于在校核室外雨水管网排水超设计标准降雨并没有做出安排。从校核室外雨水管网排水理论体系的逻辑完整性看，当前的设计规范缺乏超设计标准降雨风险应对的内容，在设计阶段引人风险管理是有必要的。
1.5、在校核室外雨水管网排水工作中，现行的相关规定只是以暴雨强度公式所采用的降雨重现期及由此计算的降雨强度作为雨水管网设计标准的量度。但是对于这个降雨重现期标准只是特定设计管段的设计标准，并不能代表整个雨水管网系统的设计标准。与此同时，在校核室外雨水管网排水工作中，随着低影响开发模式以及相关的可持续校核室外雨水管网排水理念的兴起，雨水池的广泛应用将逐渐扩展城市雨水管网系统的设计内涵，传统以设计管段为基础的降雨重现期标准将会变得不合时宜，而要实施以系统风险为核心的城市雨水管网系统设计标准和表征方法。
2、校核方法介绍
根据经典的雨水系统设计原理，在设计降雨重现期下，管道为满流状态，管道坡度等于水力坡度，当管道出口水位、常水位等于管顶标高时，检查井内水位为h1，具体见图1。
图1校核原理示意
当出现超标准雨水时，在管道管径和坡度已定的情况下，流量增大将导致排水不畅，并使检查井内水位升高升至h2，由于水位升高，使排水水力坡度增大，主要见图1，这时可以根据流量公式：
在上面的式子中，Q为排水流量，为管道有效断面面积;V为流速，m/s；n为粗糙系数；R为水力半径，m；i为水力坡度，水力坡度增大则导致流速V及流量Q均相应增大。
如果管道出口水位升高至管顶标高以上时，则虽然排水坡度不变，但由于出口水位提高，则相应坡度线也将向上平移，井内水位则相应升至，即井内水位会受下游水位顶托影响,具体见图1。
3、城市雨水管网系统设计新方法的建立
3.1、城市雨水管网系统模拟分析与设计校核
在校核室外雨水管网排水工作中，要引入相关的计算机模拟模型的理念，同时要在现行的相关规范中，增加一些有关城市雨水管網设计方案校核的内容。在校核室外雨水管网排水工作中，随着我国城市雨水管网计算机模拟以及相关的仿真技术的日趋成熟，目前在校核室外雨水管网排水工作中已经不存在技术困难。
3.2、基于系统可靠度的城市雨水管网系统设计
在校核室外雨水管网排水工作中，对于城市雨水管网系统的可靠性以及风险概念都是相关的系统安全性的表达，这些都属于一体两面的关系。在校核室外雨水管网排水工作中，其可靠性的概念是更强调系统边界内部的性能，更加强调其概率，而在具体工作中风险的概念除了考虑系统边界内部的性能以及概率之外，还要考虑系统功能失效的外界影响和损害。所以与风险的概念相比，其可靠性的概念相对更容易定量以及操作。
3.3、基于系统风险的城市雨水管网系统设计
在校核室外雨水管网排水工作中，基于系统风险的城市雨水管网系统设计标准属于城市排涝系统的设计标准，这个标准就是风险标准，它可以为城市提高内涝风险管理的基本信息。
4、案例分析
4.1、以北京某项目的室外雨水系统为例，系统重现期为5a，地面集水时间10min，折减系数m=1，也就是不考虑管道的空隙容积，雨水经管网收集后排至雨水调节池，经过削峰调蓄后排出，雨水调节池常水位为0，各管段相关设计数据及水力计算结果见表1，各管段纵断示意见图2。
图2管道纵断示意
经过计算，在确定各管段的管径、上下游管道标高及管道坡度后，以其为基础，进行校核各管段排除超标准雨水的能力。校核重现期取50a，雨水调节池水位取高水位2.2m，其他参数不变，管网校核计算结果见表2。
表2管网校核计算结果（降雨重现期为50a）
4.2、某市地形西高东低，东面有一条自南向北的天然河流，河流20年一遇洪水位为14m，常水位为12m。该市的暴雨强度公式为:
该地块为居民区，地形平坦，所以排水流域按城市主要街区的汇水面积划分。河流的位置确定了雨水口的位置，雨水出口位于河岸边，雨水管道的干管的走向为自东向西。考虑到河流的洪水位高于该地区地面平均标高，雨水有可能在洪水位时不能靠重力排入河流中，因此在干管的终端设置雨水泵站。
在本例中，其地方的地形相对比较平坦，建筑物密度也比较较大，地面集水时间采用=10min，设计重现期选用P=la。由于市区内建筑物的分布情况差异不大，可采用统一的平均径流系数值，经计算=0.50。考虑到本例中建筑物密度较大，社会经济发展较好，发生内涝对社会经济的影响较大，参考表2，本例依据实际情况选取可靠指标=2.0对雨水管道进行重新设计。
表2雨水管道目标可靠指标值
随着我国城市内涝风险逐渐加剧以及公众安全需求日趋迫切，在以后的工作中可以按本文介绍方法对管网进行简化校核，该方法可有效降低校核工作量，提高工作效率，希望可以为其他设计人员提供借鉴和参考。
参考文献
[1]葛惟江，路海锋.关于校核室外雨水管网排水能力方法的探讨[J].给水排水，2013，10:110-113.
[2]刘兴坡.城市雨水管网系统设计风险管理方法[J].中国给水排水，2013，14:25-27.
[3]孙圣广.城市雨水管网系统设计可靠性研究[D].合肥工业大学，2009.
[4]李彦伟.城市雨水管网优化与初期雨水污染控制研究[D].天津大学，2010.
关键词：校核；雨水管网；排水；措施
中图分类号：S276文献标识码： A
近年来，随着我国城市建设的高速发展，我国许多城市出现了严重内涝，导致巨大的经济财产损失甚至生命伤亡，引起了社会舆论的广泛关注，市政雨水排水系统的安全性也正受到社会越来越广泛的关注。根据住建部对相关城市排涝能力的专项调研结果表明，城市内涝已呈现出常态化、普遍性、严重性等特点，已成为我国的城市病，其严重的影响着城市的健康运行以及安全建设。因此有必要强化校核室外雨水管网排水的能力，优化方法，对城市内涝进行反思，提出治本之策。
1、雨水管网系统设计风险观建立的必要性
1.1、现阶段，随着我国经济的不断发展，社会公众对于校核室外雨水管网排水的系统运行安全已经非常关注了，在这其中主要包括有对于道路交通以及财产、公共卫生的安全以及生命的安全等的预期，这就需求我们在以后的工作中逐步的提高。与此同时，在以后的校核室外雨水管网排水工作中，我们要实施与之相适应的安全性标准。
1.2、在校核室外雨水管网排水工作中，根据相关的洪水管理经验表明，不管是哪个建筑工程的施工，都无法在具体的施工中完全的杜绝洪水的发生，所以在具体的工作中要坚持建筑工程的相关措施和非建筑工程的相关措施相联系、治水以及治人相结合的施工策略，以此来更好的实现在施工中从洪水防治向洪水风险管理的合理转变。尤其是因为较大尺度的气候变化以及小尺度的城市热岛效应而最终引起的降雨模式的变异，这将加重城市内涝防治的复杂性，最终使得以硬防御为特征的传统施工工程措施力不从心。这样的话，就会迫使现代的城市内涝防治要更加关注内涝灾害相关的问题，强调人类自身的主观能动性的发挥，尤其是是人类适应能力的提升，对相关的城市内涝防治策略的施工。
1.3、根据以往的洪水管理经验可知，对于城市内涝风险的管理，需要在具体的工作中发挥公民的一定积极性以及创造性。相比较传统的城市内涝防治，现代的城市内涝防治需要城市排水管理的相关部门以及市民的合理互动。尤其是城市排水管理部门需要通过对风险沟通等形式与社会公众的联系，以此来最终提高人们公众防灾的意识，以此来提高社会总体的减灾能力。
1.4、对于传统的校核室外雨水管网排水设计理论只是关注了相关设计降雨标准之内的情景设计，而对于在校核室外雨水管网排水超设计标准降雨并没有做出安排。从校核室外雨水管网排水理论体系的逻辑完整性看，当前的设计规范缺乏超设计标准降雨风险应对的内容，在设计阶段引人风险管理是有必要的。
1.5、在校核室外雨水管网排水工作中，现行的相关规定只是以暴雨强度公式所采用的降雨重现期及由此计算的降雨强度作为雨水管网设计标准的量度。但是对于这个降雨重现期标准只是特定设计管段的设计标准，并不能代表整个雨水管网系统的设计标准。与此同时，在校核室外雨水管网排水工作中，随着低影响开发模式以及相关的可持续校核室外雨水管网排水理念的兴起，雨水池的广泛应用将逐渐扩展城市雨水管网系统的设计内涵，传统以设计管段为基础的降雨重现期标准将会变得不合时宜，而要实施以系统风险为核心的城市雨水管网系统设计标准和表征方法。
2、校核方法介绍
根据经典的雨水系统设计原理，在设计降雨重现期下，管道为满流状态，管道坡度等于水力坡度，当管道出口水位、常水位等于管顶标高时，检查井内水位为h1，具体见图1。
图1校核原理示意
当出现超标准雨水时，在管道管径和坡度已定的情况下，流量增大将导致排水不畅，并使检查井内水位升高升至h2，由于水位升高，使排水水力坡度增大，主要见图1，这时可以根据流量公式：
在上面的式子中，Q为排水流量，为管道有效断面面积;V为流速，m/s；n为粗糙系数；R为水力半径，m；i为水力坡度，水力坡度增大则导致流速V及流量Q均相应增大。
如果管道出口水位升高至管顶标高以上时，则虽然排水坡度不变，但由于出口水位提高，则相应坡度线也将向上平移，井内水位则相应升至，即井内水位会受下游水位顶托影响,具体见图1。
3、城市雨水管网系统设计新方法的建立
3.1、城市雨水管网系统模拟分析与设计校核
在校核室外雨水管网排水工作中，要引入相关的计算机模拟模型的理念，同时要在现行的相关规范中，增加一些有关城市雨水管網设计方案校核的内容。在校核室外雨水管网排水工作中，随着我国城市雨水管网计算机模拟以及相关的仿真技术的日趋成熟，目前在校核室外雨水管网排水工作中已经不存在技术困难。
3.2、基于系统可靠度的城市雨水管网系统设计
在校核室外雨水管网排水工作中，对于城市雨水管网系统的可靠性以及风险概念都是相关的系统安全性的表达，这些都属于一体两面的关系。在校核室外雨水管网排水工作中，其可靠性的概念是更强调系统边界内部的性能，更加强调其概率，而在具体工作中风险的概念除了考虑系统边界内部的性能以及概率之外，还要考虑系统功能失效的外界影响和损害。所以与风险的概念相比，其可靠性的概念相对更容易定量以及操作。
3.3、基于系统风险的城市雨水管网系统设计
在校核室外雨水管网排水工作中，基于系统风险的城市雨水管网系统设计标准属于城市排涝系统的设计标准，这个标准就是风险标准，它可以为城市提高内涝风险管理的基本信息。
4、案例分析
4.1、以北京某项目的室外雨水系统为例，系统重现期为5a，地面集水时间10min，折减系数m=1，也就是不考虑管道的空隙容积，雨水经管网收集后排至雨水调节池，经过削峰调蓄后排出，雨水调节池常水位为0，各管段相关设计数据及水力计算结果见表1，各管段纵断示意见图2。
图2管道纵断示意
经过计算，在确定各管段的管径、上下游管道标高及管道坡度后，以其为基础，进行校核各管段排除超标准雨水的能力。校核重现期取50a，雨水调节池水位取高水位2.2m，其他参数不变，管网校核计算结果见表2。
表2管网校核计算结果（降雨重现期为50a）
4.2、某市地形西高东低，东面有一条自南向北的天然河流，河流20年一遇洪水位为14m，常水位为12m。该市的暴雨强度公式为:
该地块为居民区，地形平坦，所以排水流域按城市主要街区的汇水面积划分。河流的位置确定了雨水口的位置，雨水出口位于河岸边，雨水管道的干管的走向为自东向西。考虑到河流的洪水位高于该地区地面平均标高，雨水有可能在洪水位时不能靠重力排入河流中，因此在干管的终端设置雨水泵站。
在本例中，其地方的地形相对比较平坦，建筑物密度也比较较大，地面集水时间采用=10min，设计重现期选用P=la。由于市区内建筑物的分布情况差异不大，可采用统一的平均径流系数值，经计算=0.50。考虑到本例中建筑物密度较大，社会经济发展较好，发生内涝对社会经济的影响较大，参考表2，本例依据实际情况选取可靠指标=2.0对雨水管道进行重新设计。
表2雨水管道目标可靠指标值
随着我国城市内涝风险逐渐加剧以及公众安全需求日趋迫切，在以后的工作中可以按本文介绍方法对管网进行简化校核，该方法可有效降低校核工作量，提高工作效率，希望可以为其他设计人员提供借鉴和参考。
参考文献
[1]葛惟江，路海锋.关于校核室外雨水管网排水能力方法的探讨[J].给水排水，2013，10:110-113.
[2]刘兴坡.城市雨水管网系统设计风险管理方法[J].中国给水排水，2013，14:25-27.
[3]孙圣广.城市雨水管网系统设计可靠性研究[D].合肥工业大学，2009.
[4]李彦伟.城市雨水管网优化与初期雨水污染控制研究[D].天津大学，2010.