张辰：基于海绵城市建设理念的排水工程设计

时间：2019-06-21 18:11:30 来源：给水排水 作者：

海绵城市建设理念越来越深入人心，“小雨不积水、大雨不内涝、河道不黑臭、热岛有缓解”的目标已成为业内共识，这就要求排水工程建设者更新理念，紧紧抓住城镇发展过程中的高质量发展和高品质生活要求，满足人民对美好生活的向往，建设高标准、高质量的雨水系统和污水系统。

城镇排水工程是社会文明发展的重要载体，对于改善城市居民的生活环境起到决定性的作用。2012年，我国的城镇化率已达到52.6%，超过世界平均水平（52.5%），并以高于世界平均水平的速度（年均0.5%）快速推进。中国城镇化将进入“下半场”预计2030年我国的城镇化率将达到70%左右，新型城镇化发展给排水行业带来机遇也带来了挑战，应以生态文明建设的理念系统推进城镇化建设。

内涝防治要求我们高标准建设雨水系统。气候变化致使暴雨频率和强度都有所改变，城镇化进程的加快加剧了暴雨内涝对城市的威胁。硬化屋顶地面的增加，致使雨水排水强度加大；规划中片面追求用地指标，侵占或缩窄了天然水体，雨水调蓄功能严重萎缩；城市建设者片面追求高水位、大水面，阻碍了雨水的自然调蓄和下泄。

黑臭水体治理要求我们高质量建设污水系统。“黑臭在水里，根源在岸上”，合流制排水系统的截流倍数偏低，造成溢流污染严重；分流制排水系统雨污混接严重，造成旱天污水直排和雨天受污染径流放江，很多城市水体逢雨必黑，黑臭河道反复治理。

在新时代海绵城市建设理念的指导下，市政雨水系统和污水系统如何高标准、高质量建设是给排水设计人员面对的新课题。海绵城市建设理念是雨水管理和污水治理中国智慧的结晶。海绵城市建设目标不能只依靠市政雨水系统实现，还需要建筑小区、绿地、道路广场和城市水系等多系统的共同参与。污水系统则应尽快推进厂网一体化建设，建管并举，提质增效，实现全收集、全处理，充分发挥污水收集处理系统的作用，把污染物有效输送至污水处理厂处理，提高污染物消减量。

1 建设高标准雨水和内涝防治系统

雨水和内涝防治是一项系统工程，涵盖从雨水径流的产生到末端排放的全过程控制，应包括源头减排、排水管渠、排涝除险等工程性措施和应急管理的非工程性措施，并应和防洪设施相衔接，而不仅仅指传统的排水管渠设施。

1.1 源头减排

源头减排设施一般由绿色屋顶、生物滞留设施、植草沟、调蓄设施和透水铺装等渗透、滞蓄和净化措施组成，主要应对低强度降雨的大概率事件，其设计应注重绿灰耦合，实现控制雨水径流产生、减排雨水径流污染、收集利用雨水和削减峰值流量。

源头减排设施的设计标准应根据年径流总量控制率确定，并应明确相应的设计降雨量。以上海为例，年径流总量控制率为70%、75%、80%时，根据近30年的统计数据所对应的设计降雨量分别为22.2 mm、26.7 mm和33.0 mm。根据年径流总量控制率对应的设计降雨量、径流控制面积和相应的径流系数，采用容积法计算得到需控制的径流体积，以此作为源头减排设施的设计规模。当降雨量小于规划确定的年径流总量控制要求时，源头减排设施应做到不直接向市政雨水管渠排放未经控制的雨水。

1.2 排水管渠

排水管渠设施一般由排水管道、沟渠、雨水调蓄设施和排水泵站等组成，主要应对短历时强降雨的大概率事件，其设计应考虑公众日常生活的便利，并满足较为频繁降雨事件的排水安全要求。

排水管渠的设计标准应根据雨水管渠设计重现期确定设计降雨强度。近几年，我国的雨水管渠设计重现期标准得到提高，《室外排水设计规范》（GB 50014）在2014年修订的时候，将原来“一般地区1～3年一遇、重要地区3～5年一遇”的规定，按不同的城镇类型（超大城市、特大城市、大城市、中等城市和小城市）、不同的城区类型（中心城区、非中心城区、中心城区的重要地区和中心城区地下通道和下沉式广场等）分别进行规定，比如超大城市和特大城市的中心城区要求3～5年一遇，中心城区的重要地区要求5～10年一遇，这一标准和欧盟标准基本吻合。同时各地应根据雨水管渠的设计重现期确定设计降雨强度，以便公众理解。以上海为例，中心城区和新城、其他地区、地下通道下沉式广场等的雨水管渠设计重现期标准分别是5年一遇、3年一遇和30年一遇，对应的小时设计降雨强度分别为58.1 mm/h、51.3 mm/h和82.2 mm/h。

雨水管渠一般按满管流设计，其传输能力是根据雨水管渠设计重现期下的设计降雨强度、汇水面积和径流系数，通过推理公式法或数学模型法计算流量确定。当汇水面积＞2 km²时，考虑区域降雨和地面渗透性能的时空分布不均匀性和管网汇流过程等因素，应采用数学模型法确定雨水设计流量，并应校核内涝防治设计重现期下地面的积水深度等标准。

径流系数主要取决于土地利用情况、土壤和植被类型以及地面坡度。降雨特性（例如强度、历时）和前期降雨条件也对径流系数具有一定影响。因此进行内涝防治设计校核时，如采用推理公式法或者在数学模型中采用固定径流系数，应提高不同下垫面的径流系数，当设计重现期为20～30年时，径流系数提高10%～15%；当设计重现期为30～50年时，提高20%～25%；当设计重现期为50～100年时，提高30%～50%；当计算的径流系数＞1时，应按1取值。

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