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我国建筑排水技术的要点与进展
中国建筑设计研究院副总工程师 赵世明
建筑排水主要包括建筑与小区内的污废水排水管道系统、雨水排水管道系统、污废水分散处理与利用、雨水控制与利用等。这个领域既含有最古老的给排水内容，如建筑雨、污水管道，又蕴含着我国一些新兴的给排水前沿技术，如雨水源头控制利用、点源污废水再生利用等。通过技术进步满足不断提高的人类需求是上述各项建筑排水内容的共同特征。
1 污废水排水管道系统
建筑内的污废水管道把各家各户的室内排水口连通在一起，将人类在室内生活中产生的污废水收集进管道系统并排入市政污水管道。这个系统必须具备两个最基本的功能：第一，把户内产生的污废水迅速、及时的排出到室外管网、且不堵塞、不漏水；第二，阻止管道系统中的臭气、有害气体、生物、甚至传染致病微生物经户内排水口进入到室内，危害人类生活。
完善这两个功能一直是且最近的将来仍然是建筑排水领域技术创新和科学研究的主题。我国近年来这方面取得了较大的进展：
（1）特殊单立管排水技术如雨后春笋般迅猛发展，该系统中横支管与立管连接的特制配件及立管底端配件可把立管中的空气压力绝对值显著减小，使住宅、宾馆客房、医院病房内卫生间的（排水）通气立管，两根管缩减为一根管，节省了卫生间的面积，并且管内气压特性反而得到改善。
（2）基础性研究和成果集中涌现，如：首次设立国家级课题试验研究（住宅）建筑排水管道系统；国家规范中首次明确把生活排水立管中的气压值做为立管通水能力的判定依据；存水弯水封性能的评价指标逐渐深化，不断有试验证实相同的水封深度抵抗正、负压破坏（水封）的能力具有显著差异，在水封深度之外，还存在其他的重要评价指标；塑料排水立管的通水能力被人为夸大近二十年后开始得到纠正；污废水排水立管通水能力的传统理论在试验中发现不准确等等。
我国建筑排水系统的技术进展在改善着系统的基本功能，排水不畅、卫生间空气质量差等顽疾有了明显改观。通过室内排水口传播致命疾病的悲剧（如淘大花园非典悲剧）也有望不再发生。
上述技术发展的难点在于，立管内介质压力的变化规律及改善、立管通水能力的确定等无法依据水力学规律进行描述、指导，管内空气的运动发挥着更重要的作用。给排水技术人员在建筑排水系统的科学研究与技术开发中，只好采用实尺模型进行频繁的试验（其实也包括屋面雨水系统），从大量的试验数据中总结规律。100余米高的万科试验塔及其他多个高层试验塔的相继建造与落成，将为我国建筑排水技术的飞跃发展奠定基础。
2 屋面雨水排水系统
我国屋面雨水排除目前广泛采用上世纪我国雨水道研究组自主开发研制的65型、87（79）型雨水斗屋面雨水系统。该系统的问世解决了我国解放后工业厂房曾经普遍存在的屋面泛水、地面冒水等问题。几十年来，该系统虽经“缺少理论计算公式”的诟病和质疑，但依然为工业、民用建筑给排水设计工程师所广泛采用，显示出了其顽强的生命力。
此系统的运行机理是：在很小的雨量时，水流呈无压流态；对通常遇到的降雨，如多年重现期以内的降雨，系统内呈气、水混合流态；当遇到暴雨如几十年重现期的降雨使系统达到最大排水流量时，系统呈现为满管有压流态，即遵从伯努利方程描述的规律。
该系统的开发设计理念主要是：①尽量阻止空气从雨水斗进入系统，以增大系统排水能力；②屋面雨水应由管道系统有组织排除，系统应留有足够的余量排除超设计重现期雨水。由此，系统的设计参数预留了非常大的安全余量，设计排水能力仅取试验最大排水能力的50%或更低，如：雨水斗约0.3~0.4，立管约0.5，悬吊管仅按敷设坡度计算排水能力，不叠加试验中存在的压力梯度因素。该系统的最大特点是：安全余量大、设计简单易掌握。
近些年在大型、复杂屋面中采用的压力（虹吸式）屋面雨水排水系统，对雨水斗采取了更加严格的措施以减小斗前水深和阻止空气进入，同时把系统的试验最大排水能力作为设计排水能力，用足全部安全余量，系统的尺寸（雨水斗、悬吊管、立管的口径）由此大幅度减小。并且，由于系统按最大排水能力状态即满管有压流设计，可以采用给水输水管道公式即伯努利方程计算，悬吊管的敷设坡度便不再影响其输水流量，这使得工程设计中雨水悬吊管的敷设坡度不再重要，甚至可以坡度为零。在大型屋面或复杂屋面建筑工程中，雨水悬吊管的小坡度甚至无坡度布置会节省珍贵的竖向空间，压力流（虹吸式）雨水系统由此在这类工程中显现了突出优势，得到了普遍采用。
然而，虹吸式屋面雨水系统不预留安全余量的计算与设置，使得超设计重现期雨水无法及时从该系统排除，由此，屋面溢流设施就成为该系统必不可少的配套构成。当屋面无条件设置溢流口时，甚至不惜重复设置第二套雨水管道系统以溢流超设计重现期雨水。此外，虹吸式屋面雨水系统以减小尺寸、牺牲安全余量为代价，并没有换来系统造价的降低，反而工程价格成倍地提高。因此，在非大型屋面建筑中采用虹吸式屋面雨水系统显然失去了技术经济合理性。
3 雨水的源头控制与利用
城镇化过程的迅速发展造成大面积的自然地面被硬化，雨水径流大量流失。这一方面破坏了雨水水文循环，同时又加重城市洪涝。对硬化面雨水进行控制与利用、修复城市雨水水文循环的必要性，近几年已迅速得到给排水业界的广泛共识。但雨水应该从源头着手就地控制、就地利用的认同尚处于缓慢地进程中。
城市雨水的源头即市政道路所连接的各建设工程项目区，包括居住区、商业区、校园、厂区、广场、公园等等，一般可用“建筑与小区”统称。这些场所或区域占据着城市约70%的面积，其雨水通常由雨水口和管道收集起来再进入市政雨水管网。它们既是城市雨水的源头，又是城市雨水的主体。控制、利用了这部分雨水，就几乎实现了对城市雨水的主要控制。
雨水控制与利用的技术途径是把由于地面硬化形成的雨水径流增量拦截住，并通过入渗或回用消纳掉。雨水的源头控制和利用具有以下明显优势：
（1）源头区域有充分的条件拦蓄、消纳雨水。建筑与小区中一般有足够的绿地，在技术条件允许入渗的区域，可通过绿地下凹或埋地入渗设施拦蓄、入渗硬化面上的雨水，也可对硬化路面铺装透水材料直接蓄渗雨水。建筑与小区中一般还存在大量的杂用水或景观水用户，在缺水地区，可拦蓄硬化面雨水回用于生活杂用或景观补充水，及时消纳雨水。充足的入渗面、大量的雨水用户为雨水的就地消纳提供了充分的条件。
（2）可减少市政雨水负担及城市洪涝。雨水源头控制、就地利用工程的目标是把雨水外排流量及总量维持在建设项目地面硬化之前的水平，即维持在常年降雨的外排径流系数0.2~0.3。而目前城市建筑与小区中的综合径流系数普遍在0.6以上，建筑稠密城区甚至达0.8。在源头即建筑与小区中控制和利用雨水，可大幅度减少其外排雨水量、减少市政雨水管及道路汇集的雨水量，缓解城市洪涝。
（3）源头区域入渗雨水、回用雨水比较经济。建筑与小区中就地采取措施入渗和回用雨水，可减小市政雨水排水管网规模、省略回用雨水输送管网。在城市给排水设施中，管网的投资一直占主要部分。因此可见源头控制与利用雨水的经济性优势。
（4）建筑与小区中入渗雨水、回用雨水可减小热岛效应和节省自来水。在居住区中入渗雨水，增加土壤含水量，地面温度会随之降低，从而减缓居住区热岛效应；把雨水回用于小区中的杂用水、冷却塔补水、景观水体补水等，会减小自来水的用量，起到节水效果。源头控制、利用雨水，在实现削减雨水排放量的同时，又可得到节水和改善小区生态环境的附加收益。
我国已经颁布了国家标准《建筑与小区雨水利用工程技术规范》（GB 50400-2006）和国家标准图《雨水综合利用》（10SS705），雨水控制与利用的产品标准编制工作也相继展开，这些标准化工作将对于雨水源头控制利用技术的广泛应用起到很大的推动作用。此外，开展雨水控制与利用，还需要给排水专业彻底转变传统观念，把对雨水的迅速、及时排除转换为尽可能就地截留、消纳。
4 点源污废水的再生利用
在村镇、城乡结合部、独立别墅区、旅游风景区、度假区、机场、车站等没有市政排水管网的区域，其生活污废水需要经过处理达到地面水体排放标准后才可排放。当这些区域缺水且有杂用水、环境用水需求时，则对这些欲排放的水再增加一级深度处理即可回用，取得节水的社会效益和经济效益。
这类回用水和城区内的建筑中水性质一样，都属于分散的点源污废水处理、再生回用，其技术需求及特征几乎是一致的。这类回用水和建筑中水的管理也一样，都属于建筑工程的附属物，由建筑物业掌控运行。
根据建筑中水的多年实践经验，点源污废水的再生回用的技术虽然不太复杂，但实现正常运转、正常发挥作用却非常困难。在目前众多的建筑中水处理系统中，只有旅馆类建筑的中水处理运转较好些，这类建筑的突出特点是：中水处理有工程部技术人员管理；中水使用的部位或器具有日常的服务员维护；自来水收费高。正视建筑中水技术、认真总结中水工程实践的正反两方面经验，不只是发展建筑中水的需要，也是解决点源污废水处理与再生利用问题的有效途径之一。同时，随着全国点源污废水处理技术的进步与发展，建筑中水应用技术也一定会日臻成熟，成为缺水地区有效的节水手段之一。