凈水技術(shù)|城鎮(zhèn)排水標(biāo)準(zhǔn)與區(qū)域除澇標(biāo)準(zhǔn)銜接的研究進(jìn)展
目前，國(guó)內(nèi)各城市的排水系統(tǒng)和河道排澇系統(tǒng)分屬于不同的管理機(jī)構(gòu)，遵循不同的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。該文研究了城鎮(zhèn)排水標(biāo)準(zhǔn)和排澇標(biāo)準(zhǔn)在設(shè)計(jì)暴雨選樣方法、設(shè)計(jì)流量方法、設(shè)計(jì)暴雨歷時(shí)、設(shè)計(jì)重現(xiàn)期等方面的差異，并圍繞設(shè)計(jì)流量相當(dāng)、水位銜接和模型評(píng)估等三種方法，梳理分析了排水標(biāo)準(zhǔn)和排澇標(biāo)準(zhǔn)銜接的研究進(jìn)展，為城鎮(zhèn)排水防澇研究和規(guī)劃的有效開展提供重要基礎(chǔ)研究。
據(jù)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部統(tǒng)計(jì)，2010年發(fā)生內(nèi)澇的城市多達(dá)211個(gè)，包括北京、廣州、武漢、南京等大城市，城市內(nèi)澇問題已成為影響居民生活的關(guān)鍵問題。城鎮(zhèn)排水防澇工程體系是由城鎮(zhèn)排水系統(tǒng)和水利排澇系統(tǒng)共同組成，其中，城鎮(zhèn)排水則是解決城鎮(zhèn)范圍內(nèi)的各產(chǎn)業(yè)廢水、生活污水和雨水等對(duì)城鎮(zhèn)的威脅；而水利排澇是解決城鎮(zhèn)范圍內(nèi)徑流過多（含外來徑流）對(duì)城鎮(zhèn)的威脅。由于管理體制原因，我國(guó)市政管網(wǎng)排水一般由城建部門負(fù)責(zé)，而水利排澇一般由水利部門負(fù)責(zé)，兩者分別遵循不同的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范，各有特定的適用范圍和局限，導(dǎo)致國(guó)內(nèi)各城市采用的排澇標(biāo)準(zhǔn)與排水標(biāo)準(zhǔn)之間缺乏合理銜接。因此，對(duì)影響城鎮(zhèn)排水標(biāo)準(zhǔn)與水利排澇標(biāo)準(zhǔn)的因素及其差異進(jìn)行綜合對(duì)比分析，研究城鎮(zhèn)排水與水利排澇標(biāo)準(zhǔn)相互銜接關(guān)系，對(duì)協(xié)調(diào)城鎮(zhèn)排水與水利排澇設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，保證城鎮(zhèn)管網(wǎng)和外排河道澇水的順利排除具有重要意義。
1標(biāo)準(zhǔn)差異分析城鎮(zhèn)排水標(biāo)準(zhǔn)和水利排澇標(biāo)準(zhǔn)雖然均是城鎮(zhèn)排水防澇工程體系的重要組成部分，但是兩者的標(biāo)準(zhǔn)組成存在一定的差異。
1.1設(shè)計(jì)暴雨選樣方法
設(shè)計(jì)暴雨選樣方法有年最大值法、年多個(gè)樣法等。目前，城鎮(zhèn)排水設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)暴雨選樣多采用年多個(gè)樣法，低重現(xiàn)期時(shí)可較為真實(shí)地反映暴雨的統(tǒng)計(jì)規(guī)律。盡管2014年版《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定“具有20年以上雨量記錄的地區(qū)，排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)暴雨強(qiáng)度公式應(yīng)采用年最大值法”，但目前大部分城市仍沿用年多個(gè)樣法推算的暴雨強(qiáng)度公式。而水利排澇設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)暴雨的選樣方法則為年最大值法，這種方法在推算高重現(xiàn)期時(shí)的設(shè)計(jì)暴雨比較準(zhǔn)確。
1.2設(shè)計(jì)流量方法
目前，我國(guó)城鎮(zhèn)排水設(shè)計(jì)與水利部門在推求設(shè)計(jì)流量時(shí)仍主要采用推理公式法。推理公式設(shè)計(jì)方法只能計(jì)算得到管渠的最大峰值流量，對(duì)于涉及到與管網(wǎng)排出口或受納水體相連和大面積的開發(fā)區(qū)域的項(xiàng)目，其適用性較差。對(duì)于無調(diào)蓄設(shè)施（區(qū)）的區(qū)域，城鎮(zhèn)排水與排澇沒有較大的差異，城鎮(zhèn)排水（澇）流量和泵站排澇流量都可按照城鎮(zhèn)暴雨強(qiáng)度公式來計(jì)算；對(duì)有調(diào)蓄設(shè)施（區(qū)）的區(qū)域，管道匯流直排（無調(diào)蓄設(shè)施的區(qū)域）的排澇流量按短歷時(shí)暴雨強(qiáng)度公式計(jì)算，因?yàn)楹雍咸恋恼{(diào)蓄作用，決定排澇設(shè)施規(guī)模大小的降雨多為長(zhǎng)歷時(shí)暴雨，此時(shí)，短歷時(shí)的暴雨強(qiáng)度公式在計(jì)算有調(diào)蓄設(shè)施（區(qū)）的區(qū)域的設(shè)計(jì)排澇流量時(shí)不再適用。
1.3設(shè)計(jì)暴雨歷時(shí)
城鎮(zhèn)排水對(duì)應(yīng)的小排水系統(tǒng)，即常規(guī)城鎮(zhèn)雨水管渠收集與排放系統(tǒng)，目標(biāo)是快速排除雨水管渠匯水范圍內(nèi)的雨水。由于各級(jí)城鎮(zhèn)排水管道的匯水區(qū)較小，地面集流時(shí)間一般在數(shù)十分鐘以內(nèi)，因而城鎮(zhèn)排水的降雨歷時(shí)一般采用5、10、15、20、30、45、60、90、120、150min和180min共11個(gè)歷時(shí)。水利排澇對(duì)應(yīng)的大排水系統(tǒng)，由城鎮(zhèn)內(nèi)河、溝渠、小湖泊等組成，目標(biāo)是排除整個(gè)城鎮(zhèn)匯水區(qū)域內(nèi)的澇水。排澇河道由于位于城鎮(zhèn)排水管網(wǎng)的下游，將匯集一定數(shù)量的城鎮(zhèn)排水管網(wǎng)服務(wù)范圍的來水，匯水面積相對(duì)較大，匯流路程較長(zhǎng)，并且在運(yùn)輸澇水的過程中存在一定的調(diào)蓄容積，使得在形成河道的最高水位相應(yīng)調(diào)蓄控制的歷時(shí)相對(duì)較長(zhǎng)，因此水利排澇的統(tǒng)計(jì)歷時(shí)一般采用60min、3h、6h、12h以及24h共5個(gè)歷時(shí)。
1.4設(shè)計(jì)重現(xiàn)期
由于城鎮(zhèn)排水工程的服務(wù)對(duì)象較小，為雨水管渠的服務(wù)范圍，當(dāng)其遭受超標(biāo)暴雨時(shí)其影響范圍和損失均較小，而當(dāng)?shù)孛娣e水消退時(shí)，其造成的影響能較快恢復(fù)，因此，城鎮(zhèn)排水工程主要用于解決城鎮(zhèn)常規(guī)降雨問題，其設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)較低，根據(jù)2014年版《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)雨水排水管道的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，“雨水管渠設(shè)計(jì)重現(xiàn)期大城市中心城區(qū)應(yīng)為2~5年，其非中心城區(qū)為2~3年；特大城市中心城區(qū)3~5年，其非中心城區(qū)為2~3年”。而進(jìn)行城鎮(zhèn)防洪排澇工程的規(guī)劃建設(shè)時(shí)，由于其工程服務(wù)對(duì)象為大的匯水區(qū)域，當(dāng)區(qū)域遭受超標(biāo)暴雨時(shí)，對(duì)匯水區(qū)域的負(fù)面影響巨大，并且在短期內(nèi)難以恢復(fù)，因此，水利排澇工程的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)較高，重點(diǎn)是用于應(yīng)對(duì)城鎮(zhèn)的超標(biāo)暴雨，一般采用10年~20年。
2標(biāo)準(zhǔn)銜接研究2013年6月，住建部印發(fā)了《城市排水（雨水）防澇綜合規(guī)劃編制大綱》，其中要求在“城鎮(zhèn)防澇系統(tǒng)規(guī)劃”考慮“與城市防洪設(shè)施的銜接”，其中涉及了城鎮(zhèn)排水和水利排澇標(biāo)準(zhǔn)的銜接問題。目前，國(guó)內(nèi)針對(duì)城鎮(zhèn)排水標(biāo)準(zhǔn)和排澇標(biāo)準(zhǔn)的銜接研究主要集中在如下三個(gè)方面，分別為設(shè)計(jì)流量相當(dāng)分析、水位銜接法和模型評(píng)估法。
2.1設(shè)計(jì)流量相當(dāng)分析
針對(duì)特定區(qū)域，不同重現(xiàn)期的水利排澇和城鎮(zhèn)排水的設(shè)計(jì)流量有著數(shù)值上相當(dāng)?shù)年P(guān)系，但由于各匯水區(qū)域的調(diào)蓄空間、下墊面性質(zhì)等水文條件存在差異，因此造成不同區(qū)域的城鎮(zhèn)排水系統(tǒng)和水利排澇系統(tǒng)的設(shè)計(jì)重現(xiàn)期的對(duì)應(yīng)關(guān)系也存在差異�？煞謩e采用排水流量公式法和水利推理公式法，計(jì)算區(qū)域的設(shè)計(jì)流量，從而銜接城鎮(zhèn)排水標(biāo)準(zhǔn)和水利防澇標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于城鎮(zhèn)小區(qū)域的雨水匯流，應(yīng)按城鎮(zhèn)的暴雨強(qiáng)度公式和流量公式來計(jì)算確定；而對(duì)于內(nèi)河、較大排水溝渠的澇水流量，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)厮牡南嚓P(guān)公式計(jì)算確定；而針對(duì)郊區(qū)的澇水流量，可采用排澇模數(shù)法、徑流系數(shù)法、平均排除法等方法計(jì)算確定。
范立柱等通過計(jì)算并對(duì)比城鎮(zhèn)排水和水利排澇的設(shè)計(jì)流量，研究結(jié)果表明廣州市城市建筑密集區(qū)的水利排澇20年一遇設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與城鎮(zhèn)排水2年一遇的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)應(yīng)，城市建筑稀疏區(qū)的水利排澇20年一遇設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與城鎮(zhèn)排水的10年一遇的設(shè)計(jì)流量相對(duì)應(yīng)。范威等對(duì)東莞市新開河流域的內(nèi)澇整治工程進(jìn)行設(shè)計(jì)流量相當(dāng)?shù)挠?jì)算分析，結(jié)果表明城鎮(zhèn)排水系統(tǒng)的5年一遇排水流量等量于水利排澇的20年一遇推理公式法計(jì)算的洪峰流量，且當(dāng)匯流面積越小，兩者數(shù)值越接近。陳斌對(duì)某市2.9km2的集水片區(qū)分別按水利排澇的推理公式法與城鎮(zhèn)排水流量公式分別計(jì)算排水（澇）流量，結(jié)果如表1所示。
表1某城市片區(qū)的排澇流量與排水流量比較
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水利部門排澇流量（m3/s） |
城建部門排水流量（m3/s） |
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5年一遇 |
20.6 |
1年一遇 |
19.3 |
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10年一遇 |
26.9 |
2年一遇 |
22.7 |
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20年一遇 |
35.5 |
5年一遇 |
27.1 |
2.2水位銜接法
水位銜接法是將城鎮(zhèn)排水管網(wǎng)出水口水位和內(nèi)河水位進(jìn)行銜接，并以管網(wǎng)出水口處和內(nèi)河可承受的最高水位（臨界水位）為城鎮(zhèn)排水系統(tǒng)和排澇系統(tǒng)的邊界，以保證兩個(gè)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)合理銜接，組建的城鎮(zhèn)排水（防澇）工程體系合理有效。
梁小光等基于Infoworks CS 模型，綜合考慮城鎮(zhèn)排水和水利排澇之間的關(guān)系，模擬評(píng)估了寧波市某區(qū)不同內(nèi)河水位下不同設(shè)計(jì)暴雨重現(xiàn)期時(shí)系統(tǒng)的排水能力，結(jié)果表明，現(xiàn)狀雨水管網(wǎng)基本能夠抵御1年一遇降雨，但在3年一遇和5年一遇降雨情況下積水嚴(yán)重。當(dāng)內(nèi)河水位在1.36~1.90米時(shí)，對(duì)管網(wǎng)系統(tǒng)的排水能力影響不大；當(dāng)其超過1.9米后，系統(tǒng)排水能力受到顯著影響，模擬地面積水點(diǎn)顯著增加，且與歷史積水點(diǎn)吻合度較高；研究區(qū)域管道重力排水的臨界內(nèi)河水位約為1.90米。
2.3模型評(píng)估法
20世紀(jì)60年代，一些發(fā)達(dá)國(guó)家已開始對(duì)于城鎮(zhèn)排水模型、雨洪模型等方面進(jìn)行研究。目前全世界使用較廣的水力模型軟件有SWMM 模型、Mike 系列、Inforworks系列等。
模型評(píng)估法是基于城鎮(zhèn)雨水管理的總體目標(biāo)，利用產(chǎn)匯流模型和管網(wǎng)內(nèi)河耦合模型對(duì)城鎮(zhèn)排水標(biāo)準(zhǔn)和排澇標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行銜接，是一種較先進(jìn)理念的方法。對(duì)于開發(fā)強(qiáng)度較大的城鎮(zhèn)區(qū)域，首先需對(duì)其現(xiàn)狀城鎮(zhèn)排水能力進(jìn)行綜合評(píng)估，并根據(jù)評(píng)估結(jié)果，通過制定相應(yīng)管理策略實(shí)現(xiàn)城鎮(zhèn)排水的安全，最終與目標(biāo)進(jìn)行銜接；待開發(fā)或開發(fā)強(qiáng)度較低的區(qū)域，首先需根據(jù)傳統(tǒng)推理公式法形成基本的排水防澇規(guī)劃方案，再采用數(shù)學(xué)模型法對(duì)方案進(jìn)行評(píng)估和校核，再根據(jù)評(píng)估結(jié)果調(diào)整規(guī)劃方案或制定相應(yīng)策略，最終實(shí)現(xiàn)銜接目標(biāo)。
3結(jié) 語（1）城鎮(zhèn)排水標(biāo)準(zhǔn)與水利排澇標(biāo)準(zhǔn)在設(shè)計(jì)暴雨選樣方法、設(shè)計(jì)流量方法、設(shè)計(jì)暴雨歷時(shí)、設(shè)計(jì)重現(xiàn)期等方面存在差異，導(dǎo)致國(guó)內(nèi)各城鎮(zhèn)采用的城鎮(zhèn)排水標(biāo)準(zhǔn)和水利排澇標(biāo)準(zhǔn)缺乏合理銜接。
（2）目前，國(guó)內(nèi)關(guān)于城鎮(zhèn)排水標(biāo)準(zhǔn)和排澇標(biāo)準(zhǔn)的銜接研究主要集中于設(shè)計(jì)流量相當(dāng)分析、水位銜接法和模型評(píng)估法。建議各城市在進(jìn)行城市內(nèi)澇防治規(guī)劃時(shí)，通過系統(tǒng)分析本地的區(qū)域范圍、水文狀況、降雨資料等資料來確定適合于本地區(qū)的排水和水利的重現(xiàn)期的轉(zhuǎn)換關(guān)系，從而為城鎮(zhèn)排水標(biāo)準(zhǔn)與水利排澇標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一提供依據(jù)。
本文選自《凈水技術(shù)》2016年第三期“經(jīng)驗(yàn)交流”欄目，作者：住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部標(biāo)準(zhǔn)定額研究所/張惠鋒。原文可登錄此網(wǎng)址進(jìn)行下載：http://www.cnki.net/KCMS/detail/31.1513.TQ.20160628.1055.046.html
