以系统性思维开展水环境治理规划设计第十部分城市雨水及合流制系统的规划主讲:北溪2019年3月录制本节课程的主要内容1城市雨水系统
的概念更新2雨水系统排水分区与系统布局3城市雨水量的计算4城市防涝空间的规划5雨水径流污染控制的要求6合流制溢流污染控制
规划的要求ξ1-城市雨水系统的概念更新?1?城市雨水系统urbandrainagesystem?收集、输送、调蓄、处置城市雨
水的设施及行泄通道以一定方式组合成的总体，包括源头减排系统、雨水排放系统和防涝系统三部分。2源头减排系统sourcecon
troldrainagesystem?场地开发过程中用于维持场地开发前水文特征的生态设施以一定方式组合的总体。源头减排系统主
要通过竖向、景观园林设计。满足径流总量控制率要求的滞蓄空间，可由植草沟、下沉式绿地、生物滞留设施等源头、分散的生态设施和小型人工设
施组成，其设置的核心目的是维持场地开发前后水文特征基本不变，但该系统通常兼有维持水文循环状态、控制径流污染、促进雨水资源化利用、缓
解内涝风险等综合效益。源头减排系统一般是在场地开发过程中分散构建的，它从雨水形成的第一时间即通过渗、滞、蓄、净、用等源头减排措施
加以控制，不同场地的源头减排系统通常互不影响，一般以城市道路、建筑小区、公园绿地、广场、开放式运动场等空间为主要场地。3雨水排放
系统minordrainagesystem（亦称“小排水系统”）?应对常见降雨径流的排水设施以一定方式组合成的总体，以地下
管网系统为主。雨水排放系统即目前所说的“雨水管渠系统”。雨水排放系统是城市雨水系统的组成部分之一，主要用于收集、输送和处置该系统
设计排水能力以内的降雨、融雪径流等，其设置目的是为了减少因低强度降雨事件所带来的不便，降低经常重复出现的破坏及频繁的街道维护需求。
或称“Initial(Drainage)Sys-tern(基本排水系统)”。雨水排放系统的组成部分包括道路街沟(偏沟)、边沟、雨水
口、雨水管、暗渠、检查井、泵站以及相关的雨水利用设施、污染控制设施等。ξ1-城市雨水系统的概念更新4防涝系统majordra
inagesystem?应对内涝防治设计重现期以内的超出雨水排放系统应对能力的强降雨径流的排水设施以一定方式组合成的总体。亦称“
大排水系统”。防涝系统是城市雨水系统中重要的组成部分，主要用于应对内涝防治设计重现期对应的强降雨径流，其设置的目的是为了提高城市
排水防涝能力，减少强降雨径流可能导致的重大破坏和生命损失，国外比较常见的术语为大排水系统。防涝系统主要由强排设施、滞蓄设施和行泄
通道组成，组成部分包括河道、明渠、隧道(存蓄和输送雨水的)、泵站以及承担防涝功能的道路、绿地、广场、开放式运动场、湿地、坑塘、生态
用地和防涝调蓄设施等。其中，道路、绿地主要承担强降雨径流的汇集功能，明渠、隧道、河道等行泄通道主要承担对所汇集强降雨径流的输送和排
放功能，湿地、洼地主要起蓄滞作用，防涝调蓄设施的主要作用是削减峰值流量，减轻下游的排水压力和致灾风险。?从功能上来看，防涝系统是雨
水排放系统的救援系统：当雨水径流量超过了雨水排放系统的排水能力时，剩余径流将通过道路、绿地表面汇集到明渠等行泄通道进行排放，或汇集
到防涝调蓄空间进行临时储存，以避免内涝灾害的产生。因此，防涝系统与雨水排放系统既紧密联系，又相对独立。应高度重视防涝系统的布局，在
城市用地规划布局时，需结合生态安全格局构建，合理设计防涝系统，预留用地空间。ξ1-城市雨水系统的概念更新5防涝行泄通道exce
ssstormwaterpathway?承担防涝系统雨水径流输送和排放功能的通道，包括城市河道、明渠、道路、隧道、生态用地等。
6城市防涝空间spaceforlocalfloodingcontrol??用于城市超标降雨的防涝行泄通道和布置防涝调蓄
设施的用地空间，包括河道、明渠、隧道、坑塘、湿地、地下调节池(库)和承担防涝功能的城市道路、绿地、广场、开放式运动场等用地空间。ξ
2-雨水系统排水分区与系统布局1雨水的排水分区应根据城市水脉格局、地势、用地布局，结合道路交通、竖向规划及城市雨水受纳水体位置，
遵循高水高排、低水低排的原则确定，宜与河流、湖泊、沟塘、洼地等天然流域分区相一致。污水系统应根据城市规划布局，结合竖向规划和道路
布局、坡向以及城市污水受纳体和污水处理厂位置进行流域划分和系统布局。城市污水处理厂的规划布局应根据城市规模、布局及城市污水系统分
布，结合城市污水受纳体位置、环境容量和处理后污水、污泥出路，经综合评价后确定。雨水系统应根据城市规划布局、地形，结合竖向规划和城
市废水受纳体位置，按照就近分散、自流排放的原则进行流域划分和系统布局。应充分利用城市中的洼地。池塘和湖泊调节雨水径流，必要时可建
人工调节池。城市排水自流排放困难地区的雨水，可采用雨水泵站或与城市排涝系统相结合的方式排放。截流式合流制排水系统应综合雨、污水
系统布局的要求进行流域划分和系统布局，并应重视截流干管（渠）和溢流井位置的合理布局。ξ2-雨水系统排水分区与系统布局2立体交叉下
穿道路的低洼段和路堑式路段应设独立的雨水排水分区，严禁分区之外的雨水汇入，并应保证出水口安全可靠。立体交叉下穿道路低洼段和路堑式
路段的雨水一般难以重力流就近排放，往往需要设置泵站、调蓄设施等应对强降雨。为减少泵站等设施的规模，降低建设、运行及维护成本，应遵循
高水高排、低水低排的原则合理进行竖向设计及排水分区划分，并采取有效措施防止分区之外的雨水径流进入这些低洼地区。在合理划分排水分区
的基础上，为提高排水的安全保障能力，立体交叉下穿道路低洼段和路堑式路段均应构建独立的排水系统。出水口应设置于适宜的受纳水体，防止排
水不畅甚至是客水倒灌。?立体交叉下穿道路低洼段和路堑式路段一般都是重要的交通通道，如果不以上述措施保障这些区域的排水防御能力，不仅
会频繁严重影响城市的正常运转，而且往往还会直接威胁人民的生命财产安全，因而将本条作为强制性条文。3城市新建区排入已建雨水系统的设
计雨水量，不应超出下游已建雨水系统的排水能力。ξ2-雨水系统排水分区与系统布局5．1．4源头减排系统应遵循源头、分散的原则构建，
措施宜按自然、近自然和模拟自然的优先序进行选择。5．1．5雨水排放系统应按照分散、就近排放的原则，结合地形地势、道路与场地竖向等
进行布局。5．1．6城市总体规划应充分考虑防涝系统蓄排能力的平衡关系，统筹规划，防涝系统应以河、湖、沟、渠、洼地、集雨型绿地和生
态用地等地表空间为基础，结合城市规划用地布局和生态安全格局进行系统构建。控制性详细规划、专项规划应落实具有防涝功能的防涝系统用地需
求。ξ3-雨水量的计算1城市总体规划应按气候分区、水文特征、地质条件等确定径流总量控制目标；专项规划应将城市的径流总量控制目标进
行分解和落实。2采用数学模型法计算雨水设计流量时，宜采用当地设计暴雨雨型。设计降雨历时应根据本地降雨特征、雨水系统的汇水面积、汇
流时间等因素综合确定，其中雨水排放系统宜采用短历时降雨，防涝系统宜采用不同历时的降雨。旧版规范雨水量的估算，采用恒定均匀流推理公
式，亦即极限强度法。Q=q·ψ·F当汇水面积超过2km2时，宜考虑降雨在时空分布的不均匀性和管网汇流过程，采用数学模型法计算雨水设
计流量。3设计暴雨强度，应按当地设计暴雨强度公式计算，计算方法按现行国家标准《室外排水设计规范》GB50014中的规定执行。暴
雨强度公式应适时进行修订。ξ3-雨水量的计算4综合径流系数可按下表的规定取值。城市开发建设应采用低影响开发建设模式，降低综合径流
系数。综合径流系数应考虑城市规划用地的下垫面情况，如不透水下垫面的比例、土壤渗透能力以及地下水埋深等的影响。相同条件下，不透水下
垫面比例高的场地，其综合径流系数取值应高于不透水下垫面比例低的场地；土壤渗透能力弱的场地，其综合径流系数取值应高于土壤渗透能力强的
场地。?推行低影响开发建设模式能够在一定程度上降低场地的综合径流系数，对雨水进行源头削峰、减量、降污。随着海绵城市建设的逐渐推进，
低影响开发模式正在城市建设过程中实施，规划审批环节也将逐步完善。因此，在确定雨水管道及设施规模时，考虑源头减排系统对径流系数取值
的影响，综合径流系数的取值采用表5.2.4的数值，对于未采用低影响理念进行建设的区域，市政管道设计径流系数可取上限值或按实际情况取
值。ξ3-雨水量的计算5设计重现期应根据地形特点、气候条件、汇水面积、汇水分区的用地性质(重要交通干道及立交桥区、广场、居住区
)等因素综合确定，在同一排水系统中可采用不同设计重现期，重现期的选择应考虑雨水管渠的系统性；主干系统的设计重现期应按总汇水面积进
行复核。设计重现期取值，按现行国家标准《室外排水设计规范》GB50014中关于雨水管渠、内涝防治设计重现期的相关规定执行。
ξ3-雨水量的计算6雨水设计流量应采用数学模型法进行校核，并同步确定相应的径流量、不同设计重现期的淹没范围、水流深度及持续时间等
。当汇水面积不超过2km2时，雨水设计流量可采用推理公式法按式Q=q·ψ·F计算。式中：Q——雨水设计流量(L／s)；?q—
—设计暴雨强度[L／(s·hm2)]；?ψ——综合径流系数；?F——汇水面积(hm2)。本次规范修编提出采用数学模型法进行雨水设
计流量计算，意在推动我国基础设施基础数据及降雨资料的积累和技术进步。数学模型法是基于流域产汇流机制或水文过程线的一种计算方法。它能
够模拟降雨及产汇流过程，直观、快速地对城市内涝灾害风险进行量化分析，还能够在城市雨水系统运营与管理中发挥重要作用。我国目前采用恒
定均匀流推理公式计算雨水设计流量。恒定均匀流推理公式基于以下假设：降雨在整个汇水面积上的分布是均匀的；降雨强度在选定的降雨时段内均
匀不变；汇水面积随集流时间增长的速度为常数，因此，恒定均匀流推理公式适用于汇水面积较小的排水系统流量计算，当应用于较大面积的排水系
统流量计算时，会产生一定误差。随着汇水面积的增加(汇水面积大于2km2)，排水系统区域内往往存在地面渗透性能差异较大、降雨在时空上
分布不均匀、管网汇流过程较为复杂等情况，发达国家已普遍采用数学模型模拟城市降雨及地表产汇流过程，模拟城市排水管网系统的运行特征，分
析城市排水管网的运行规律，以便对排水管网的规划、设计和运行管理做出科学的决策。目前我国也有部分城市在规划设计过程中采用此方法，逐步
积累了一些经验。当然，我国还有一些城市的基础数据尚不支持综合模拟，急需加强地下排水管网基础数据库的建立，并加强降雨资料的积累。ξ4
-城市防涝空间的规划1城市新建区域，防涝调蓄设施宜采用地面形式布置。建成区的防涝调蓄设施宜采用地面和地下相结合的形式布置。地面
式防涝调蓄设施和地下式防涝调蓄设施相比，在公共安全、排水安全保障和综合效益等方面都有相当的优势。因此，要求在城市新建区，首先采用地
面的形式，保证调蓄空间的用地需求。但是，对于城市的既有建成区，在径流汇集的低洼地带不一定能有足够的地面调蓄空间，需要因地制宜地确定
调蓄空间的建设形式，可采取地下或地下地上相结合的方式解决防涝设计重现期内的积水。防涝调蓄空间的布局应根据城市的用地条件以优先地面的
原则确定。2具有防涝功能的用地宜进行多用途综合利用，但不得影响防涝功能。保证城市防涝空间功能的正常发挥，是提高城市排水防涝能力
的根本保证。城市防涝用地的大部分空间，是为了应对出现频率较小的强降雨而预留的，其空间使用具有偶然性和临时性的特点。因此，可以充分利
用城市防涝空间用地建设临时性绿地、运动场地等(行洪通道除外)，也可以利用处于低洼地带的绿地、开放式运动场地、学校操场等临时存放雨水
，错峰排放，形成多用途综合利用效果。但必须说明的是城市防涝用地的首要功能是防涝，在其中的任何建设行为，都不能妨碍其防涝功能的正常发
挥。ξ4-城市防涝空间的规划3城市防涝空间规模计算应符合下列规定：?防涝调蓄设施(用地)的规模，应按照建设用地外排雨水设计流
量不大于开发建设前或规定值的要求，根据设计降雨过程变化曲线和设计出水流量变化曲线经模拟计算确定。?城市防涝空间应按路面允许水深限
定值进行推算。道路路面横向最低点允许水深不超过30cm，且其中一条机动车道的路面水深不超过15cm。防涝调蓄设施的设置目的，主要
是为了避免向下游排放的峰值流量过大而导致洪涝灾害风险的提高。按照开发建设前后外排设计流量不增加的原则确定调蓄设施的规模，基本可以将
流域内因上游的城市化发展而对下游排水系统产生的影响控制在可接受的水平。因此，在确定防涝用地空间的规模时，应首先考虑下游地区行泄通道
的承受能力，确定外排雨水设计流量，再确定超标雨水行泄通道的通行量，同时确定防涝调蓄设施的规模，二者相互协调，共同达到相应设计重现期
的防御能力。由于防涝调蓄空间的使用具有偶然性和临时性，其有效调蓄容积的设计排空时间，可依据不同季节不同城市的降雨特征、水资源条件和
排涝具体要求等确定，一般可采用24h～72h的区间值。对于城市道路路面水流最大允许深度的限制性规定，是城市防涝空间布局的量化推算
依据：在发生防涝系统设计标准所对应的降雨时，城市道路路面水流最大深度超出相应限值的地点，应布置城市防涝用地空间或设施。ξ4-雨水泵
站的规划设置1当雨水无法通过重力流方式排除时，应设置雨水泵站。2雨水泵站宜独立设置，规模应按进水总管设计流量和泵站调蓄能力综合确
定，规划用地指标宜按下表的规定取值。注：有调蓄功能的泵站，用地宜适当扩大。由于泵站运行时产生的噪声，对周围环境有一定的影响，故雨
水泵站宜独立设置。但对于一些与之相容较高的市政设施，例如污水泵站等，则可以考虑联合设置，以便节约土地资源和减轻对环境的影响。雨水
泵站的规划用地指标，宜根据其规模选取：规模大时偏下限取值，规模小时偏上限取值。单独设置的泵站与居住房屋和公共建筑物的距离，应满足
规划、消防和环保部门的要求。泵站的地面建筑物造型应与周围环境协调，做到适用、经济、美观，泵站内应绿化。泵站室外地坪标高应按城镇防
洪标准确定，并符合规划部门要求；泵房室内地坪应比室外地坪高0.2m～0.3m；易受洪水淹没地区的泵站，其入口处设计地面标高应比设计
洪水位高0.5m以上；当不能满足上述要求时，可在入口处设置闸槽等临时防洪措施。雨水泵站应采用自灌式泵站。污水泵站和合流污水泵站宜采
用自灌式泵站。雨污分流不彻底、短时间难以改建的地区，雨水泵站可设置混接污水截流设施，并应采取措施排入污水处理系统。ξ5-雨水径流污
染控制的要求1城市排水工程规划应提出雨水径流污染控制目标与原则，并应确定初期雨水污染控制措施，达到受纳水体的环境保护要求。径流
污染源头控制是城市面源污染最有效，也是最经济的核心控制措施。新建屋顶采用环保型无毒材料，采用彩色轻钢压型板，对已有的沥青屋顶进行
平改坡工程，并使用环保型涂料。高速公路，非机动车道，人行道，小区内道路等采用透水性铺装，草皮砖开孔率可达20％～20％，在空隙中
种植草类，可延缓径流速度、延长径流时间并截留污染物。透水砖铺装以无砂混凝土和单级配砾石为垫层，对路面径流中悬浮物和颗粒污染物有较
好的截留过滤作用。绿地是一种最简单而有效的径流入渗场所，建设下凹式绿地用于渗透、积蓄、处理雨水。并增设一些增渗设施，如渗沟、入渗槽
、入渗池等，使屋顶和道路径流雨水可引入到周围的绿地进行入渗。静止向雨水口倾倒污物，设置截污装置，并定期清理。加强管理，保持城区路面
清洁，减少垃圾散落，严格控制工地的扬尘和焚烧产生污染物，并且逐步改善空气质量，减少大气沉降所产生的附着物。改进汽车燃料，石油，农
药，杀虫剂等含污染物质的化学成分。2雨水径流污染控制应采取源头削减、过程控制、系统治理相结合的措施。处理处置设施的占地规模，应按
规划收集的雨水量和水质确定。对于城市雨水径流污染，应首先采用低影响开发的模式进行控制，通过蓄、滞、渗等生态处理方法，在场地源头利
用植被、土壤的吸附和过滤等功能，对污染物进行削减；必要时，还可在适当位置设置处理设施对初期雨水进行处理，使排入受纳水体的污染物达到
允许排放的标准。?初期雨水的收集量，目前还没有统一认识和相关科研成果的支持，不宜在国标中取定值。有条件的城市，可针对城市特点，采用
模型法确定，建议在地方标准中加以规定。ξ6-合流制溢流污染控制规划的要求1合流制区域应优先通过源头减排系统的构建，减少进入合流制
管道的径流量，降低合流制溢流总量和溢流频次。2合流制排水系统的溢流污水，可采用调蓄后就地处理或送至污水厂处理等方式，处理达标后利
用或排放。就地处理应结合空间条件选择旋流分离、人工湿地等处理措施。合流制排水系统溢流污染(CombinedSewerOver
flows，CSOs)是造成我国地表水污染的主要因素之一。合流制污水溢流是指随着降雨量的增加，雨水径流相应增加，当流量超过截流干管
的输送能力时，部分雨污混合水经过溢流井或泵站排入受纳水体。?合流制溢流污水的处理方式有调蓄后就地处理和送至污水厂集中处理等方式。对
溢流的合流污水就地处理可以在短时间内最大限度地去除可沉淀固体、漂浮物、细菌等污染物，经济实用且效果明显。合流制溢流污水送至污水厂集
中处理，是利用非雨天污水厂的空余处理能力，不影响规划中污水厂规模的确定。合流制调蓄池是合流制溢流污染控制的一项关键技术，目前已被
多个国家采用。上海市在苏州河水环境综合整治过程中，针对合流制污水溢流污染问题，采取了提高截流倍数、建设地下调蓄池和优化运行调度管理
等对策，取得了良好效果。ξ6-合流制溢流污染控制规划的要求3合流制排水系统调蓄设施宜结合泵站设置，在系统中段或末端布置，应根据用
地条件、管网布局、污水处理厂位置和环境要求等因素综合确定。合流制系统调蓄设施的规划应在现有设施的基础上，充分利用现有河道、池塘
、人工湖、景观水池等设施建设调蓄池，以降低建设费用，取得良好的社会、经济和环境效益。调蓄池按照在排水系统中的位置不同，可分为末端调
蓄池和中间调蓄池。末端调蓄池位于排水系统的末端，主要用于城市面源污染控制，如上海市合流污水治理一期工程成都北路调蓄池。中间调蓄池位于排水系统的起端或中间位置，可用于削减洪峰流量和提高雨水利用程度。4合流制排水系统调蓄设施的规模，应根据当地降雨特征、合流水量和水质、管道截流能力、汇水面积、场地空间条件和排放水体的水质要求等因素综合确定，计算方法按现行国家标准《室外排水设计规范》GB50014中的规定执行，占地面积应根据调蓄池的调蓄容量和有效水深确定。本条是关于合流制系统调蓄设施规模的规定。?合流制系统调蓄设施用于控制溢流污染时，调蓄容量应分析当地气候特征、排水体制、汇水面积、服务人口和受纳水体的水质要求、流量、稀释与自净能力，对当地降雨特性参数进行统计分析，加以确定。?德国、日本、美国、澳大利亚等国家均将雨水调蓄池作为合流制排水系统溢流污染控制的主要措施。德国设计规范《合流污水箱涵暴雨削减装置指针》ATVA128中以合流制排水系统排入水体负荷不大于分流制排水系统为目标，根据降雨量、地面径流污染负荷、旱流污水浓度等参数确定雨水调蓄池容积。本课程第十章节的内容暂时结束，谢谢大家提出宝贵意见。联系方式：tel：18095212591；1353460045@qq.com下一章节课程的内容为：城市雨洪排水设施的系统性规划 |
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