汪 波,張 楠,王靖華

(浙江大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，浙江 杭州 310028)

1 編制背景

隨著城市化進(jìn)程的不斷發(fā)展,城市地區(qū)不透水硬化面積逐年增長(zhǎng),帶來雨水資源流失、地下水位下降等問題的同時(shí),也造成城市洪澇頻現(xiàn),人員傷亡,經(jīng)濟(jì)損失嚴(yán)重。雨水控制與利用工程的貫徹與實(shí)施不僅可減少積水現(xiàn)象的發(fā)生、減輕洪澇災(zāi)害的影響,還能有效促進(jìn)雨水等非傳統(tǒng)水源的資源化利用,故全面推進(jìn)和實(shí)施雨水控制與利用工程勢(shì)在必行。為積極貫徹落實(shí)國務(wù)院及浙江省人民政府關(guān)于海綿城市建設(shè)的相關(guān)精神,配合“五水共治”重大舉措,規(guī)范和指導(dǎo)雨水控制與利用的規(guī)劃設(shè)計(jì),浙江省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳組織浙江大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院、浙江省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院及浙江省氣候中心共同起草《民用建筑雨水控制與利用設(shè)計(jì)導(dǎo)則》。導(dǎo)則于2016年4月發(fā)布,并在全省范圍內(nèi)有條件實(shí)施的新開工項(xiàng)目中進(jìn)行試行。試行3年后,編制組結(jié)合浙江省特別是嘉興地區(qū)海綿城市建設(shè)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),經(jīng)深入調(diào)查研究,參考有關(guān)國內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范,在廣泛征求意見的基礎(chǔ)上,完成地方標(biāo)準(zhǔn)《民用建筑雨水控制與利用設(shè)計(jì)規(guī)程(DB33/T 1167—2019》(以下簡(jiǎn)稱《規(guī)程》)的編制。《規(guī)程》于2019年5月正式發(fā)布,并于10月1日起正式實(shí)施。

2 主要內(nèi)容

《規(guī)程》主要研究了雨水控制與利用工程的規(guī)劃控制指標(biāo)及其限值，不同徑流系數(shù)的適用場(chǎng)合，相關(guān)下墊面徑流系數(shù)的取值，雨水水質(zhì)指標(biāo)，水量平衡計(jì)算，入滲系統(tǒng)在浙江省平原河網(wǎng)地區(qū)的適用條件，初期棄流雨水的處理方法等,并銜接浙江省海綿城市專項(xiàng)規(guī)劃及防澇規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)要求,同時(shí)采用Person(Ⅲ)極值分布函數(shù)及統(tǒng)計(jì)分析法對(duì)省內(nèi)11地市、66個(gè)區(qū)縣國家氣象站30年的日降雨量數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析處理,給出了浙江省各地不同重現(xiàn)期(年)24 h最大降雨量、年徑流總量控制率對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)降雨量、多年平均月蒸發(fā)量與降雨量等數(shù)據(jù)?！兑?guī)程》共分9章和3個(gè)附錄,主要內(nèi)容包括總則、術(shù)語和符號(hào)、設(shè)計(jì)參數(shù)、雨水控制與利用系統(tǒng)設(shè)置、雨水收集與排除、雨水入滲、雨水儲(chǔ)存與回用、水質(zhì)處理、調(diào)蓄排放等。

3 要點(diǎn)解析

3.1 關(guān)于控制指標(biāo)的選取與取值

浙江省民用建筑的雨水控制與利用是以年徑流總量控制為核心的多指標(biāo)體系,包括年徑流總量控制率及雨水雨量徑流系數(shù),控制徑流污染的主要指標(biāo)是SS去除率；在有洪澇災(zāi)害及峰值規(guī)劃要求區(qū)域則還應(yīng)進(jìn)行年徑流峰值控制?？刂浦笜?biāo)的選取主要基于以下幾點(diǎn)：

1) 全球氣候變暖,極端性天氣與氣候事件頻發(fā),加上城市化進(jìn)程造成的不透水硬化面積的激增,導(dǎo)致雨水徑流的增加及洪澇的發(fā)生。另外浙江省地處我國東南沿海亞熱帶季風(fēng)區(qū),梅雨洪水、臺(tái)風(fēng)雨和局部地區(qū)的短歷時(shí)強(qiáng)降雨等極端天氣現(xiàn)象加重了災(zāi)害的頻次及危害。為積極應(yīng)對(duì)上述狀況,必須對(duì)外排的年徑流總量進(jìn)行控制。對(duì)于受洪澇災(zāi)害影響較大的地區(qū),還應(yīng)通過消減匯流入城市管網(wǎng)及河道的雨水峰值流量,對(duì)徑流峰值進(jìn)行控制,從而達(dá)到減輕排洪壓力和洪峰負(fù)荷的目的。

2) 據(jù)2018年浙江省水資源公報(bào)顯示,浙江省人均年水資源占有量?jī)H1 521 m3[1],且人口過半的浙江東部平原及濱海區(qū)水資源僅占全省總量的20%,不僅水量缺乏,而且有限的水資源還日益受到污染的威脅,其中城市雨水徑流污染是重要的污染源。以浙東平原河網(wǎng)地區(qū)的典型城市杭州為例,有研究指出,因河網(wǎng)密集,雨水管道流程短,大量污染物通過地表徑流進(jìn)入雨水管網(wǎng)和城市水系之中,造成污染嚴(yán)重[2]。因此年徑流污染控制率(以SS去除率為主)被納入《規(guī)程》的控制指標(biāo)中。

3) 徑流系數(shù)與年徑流總量密切相關(guān),實(shí)際工程所控制的徑流總量是在規(guī)范規(guī)定的年降雨總量控制的基礎(chǔ)上乘以徑流系數(shù)得出的[3-4],因此在規(guī)定年徑流總量控制率的同時(shí)也規(guī)定外排雨水雨量徑流系數(shù)。此外,年徑流總量控制既包括徑流體積控制,也包括污染物總量控制。滿足年徑流總量控制率可采用蓄存或控制下墊面徑流系數(shù)的方法。

《規(guī)程》4.1.2條規(guī)定：建設(shè)用地內(nèi)控制徑流峰值所對(duì)應(yīng)的徑流系數(shù)及年徑流總量控制率等應(yīng)符合當(dāng)?shù)睾＞d城市規(guī)劃控制指標(biāo)要求。當(dāng)無相關(guān)指標(biāo)要求時(shí),新建項(xiàng)目用地年徑流總量控制率不得小于75%,雨水綜合雨量徑流系數(shù)不宜大于0.6；改擴(kuò)建項(xiàng)目用地年徑流總量控制率則適當(dāng)放寬至不得小于55%,雨水綜合雨量徑流系數(shù)不宜大于0.7。上述條款主要依據(jù)如下：

1)新建項(xiàng)目用地之所以采用較高的控制率目標(biāo)值,是因?yàn)樾陆?xiàng)目在規(guī)劃和方案階段即貫徹雨水控制與利用的要求,可供選擇的海綿設(shè)施及改善下墊面的措施較多,更易達(dá)到控制目標(biāo)。

2)雨水的控制率目標(biāo)并非越高越好,在自然狀態(tài)下,雨水會(huì)通過下滲、徑流以及蒸發(fā),完成其在自然界的良性循環(huán),而過量的收集與控制,則會(huì)影響這一循環(huán)過程,導(dǎo)致原有地表水體縮減或地下水位的降低。因此,雨水控制量應(yīng)以雨水排放量接近開發(fā)前的自然排放量為宜(有防洪澇要求的區(qū)域除外),其雨量徑流系數(shù)的控制目標(biāo)值也應(yīng)使得硬化后下墊面的徑流系數(shù)達(dá)到開發(fā)前自然環(huán)境的水平。自然環(huán)境和條件下的徑流系數(shù)一般為0.2～0.3,故要求外排雨水徑流系數(shù)在項(xiàng)目建成硬化后不大于0.6是基本適宜的。

改擴(kuò)建項(xiàng)目用地控制目標(biāo)取值采用低值,則基于以下幾點(diǎn)：

1)在《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范(GB 50014—2006)》條文說明中,列出國內(nèi)一些地區(qū)采用的綜合徑流系數(shù),其中杭州的綜合徑流系數(shù)為0.6～0.8,即市政管網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)排水能力應(yīng)按徑流系數(shù)0.6～0.8進(jìn)行控制[5]。

2)改擴(kuò)建項(xiàng)目所處的已建成地塊往往用地緊張,硬化面積占比較高,受條件所限下墊面改造的難度大,若年徑流總量控制目標(biāo)取值過高,將增大雨水調(diào)蓄設(shè)施的容積,增加投資,降低工程的經(jīng)濟(jì)性。

3)條文所規(guī)定的徑流系數(shù)與浙江省《城鎮(zhèn)防澇規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)(DB33/1109—2015)》中的要求保持一致[6]。

對(duì)于外部地塊市政設(shè)施排水能力較低的項(xiàng)目,外排徑流峰值還需滿足不超過市政管網(wǎng)排水能力的要求。該條款的設(shè)置主要是考慮到部分己建成區(qū)域內(nèi)的市政管網(wǎng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)較低,短時(shí)間內(nèi)無法提高其排水能力,故須建設(shè)雨水調(diào)蓄設(shè)施將超過市政管網(wǎng)排水能力的部分雨水滯蓄在地塊內(nèi)。

3.2 關(guān)于滲水區(qū)厚度的取值

雨水滲透是雨水通過土壤表層的預(yù)處理(如初期棄流、土壤及植被凈化等),將雨水通過自然或人工設(shè)施滲入地下的過程,其目的在于保持開發(fā)前雨水下滲狀態(tài),補(bǔ)充地下水,維持水在自然界的自然循環(huán)[7]。因此,雨水滲透的重要性顯而易見。然而,滲透技術(shù)的不當(dāng)應(yīng)用將造成大氣及下墊面的部分污染物進(jìn)入地下,從而導(dǎo)致土壤及地下水污染的風(fēng)險(xiǎn)。因此，國家規(guī)范對(duì)相關(guān)土壤的滲透系數(shù)及滲水區(qū)厚度作出了詳細(xì)的規(guī)定,一方面實(shí)施雨水入滲的土壤滲透系數(shù)限定在10-6～10-3m/s范圍內(nèi),另一方面滲透底面距最高地下水位的高度,即滲水區(qū)厚度需盡可能的大,應(yīng)滿足1.0 m及以上,以保證有足夠的凈化效果。滲透區(qū)厚度小于1.0 m時(shí)僅能去除部分顆粒物,當(dāng)厚度減小至0.5 m時(shí),雨水中的污染物則會(huì)進(jìn)入地下從而污染地下水[8]。

滲水區(qū)厚度要求雖然對(duì)浙江省大部分地區(qū)來說實(shí)施起來并不困難,但對(duì)于東部的平原河網(wǎng)區(qū)卻很難執(zhí)行。浙江省東部地勢(shì)平坦,河網(wǎng)密集,河道常水位較高,導(dǎo)致地下水水位往往較高,例如杭嘉湖平原的典型城市嘉興,地面平均標(biāo)高在2.1m 左右(黃海高程,下同),自南向北微微傾斜,坡度極緩,常水位約0.8～1.2 m,而地下水位一般標(biāo)高在1.1～1.8 m,滲水區(qū)厚度不足 1.0 m[9],無法滿足規(guī)范的要求。同樣具有高地下水位的上海地區(qū),當(dāng)?shù)貥?biāo)準(zhǔn)規(guī)定滲透設(shè)施底部與地下水季節(jié)性高水位的距離不足1.0 m時(shí),應(yīng)增設(shè)防滲膜以防止地下水污染的發(fā)生[10]。但防滲膜的大規(guī)模應(yīng)用不僅阻擋了雨水的下滲通道,無法有效補(bǔ)充地下水,而且還會(huì)增加表層土壤的含水率從而導(dǎo)致徑流系數(shù)的增加以及滲透能力的降低。綜上,《規(guī)程》對(duì)平原河網(wǎng)地區(qū)滲水區(qū)的厚度做了適當(dāng)放寬的規(guī)定,可按滲透面距地表水常水位(或勘察報(bào)告中的地下水位)不小于0.6 m執(zhí)行。

在滲水區(qū)厚度不足的情況下,一方面要限制自然入滲技術(shù)的應(yīng)用,盡量采用人工滲透設(shè)施增強(qiáng)對(duì)污染物的去除效果,另一方面為防止土壤及地下水的污染,應(yīng)盡可能減少入滲雨水中污染物的濃度及種類。因此在進(jìn)行雨水滲透規(guī)劃設(shè)計(jì)階段,應(yīng)避免收集入滲容易受到污染的下墊面的徑流雨水,同時(shí)減少雨水徑流的路徑,盡量采用就地入滲方式。

3.3 關(guān)于初期徑流雨水的處理措施

地面及雨水管網(wǎng)中的污染物是城市水系主要污染源,而初期沖刷的徑流雨水則是場(chǎng)次降雨中污染物濃度最高的,如果將這部分雨水不加處理直排入雨水管道,則會(huì)造成水系污染,且無法達(dá)到污染控制目標(biāo)要求。

針對(duì)截留的初期徑流雨水,國家規(guī)范推薦采用生態(tài)入滲、就地入滲或排入市政污水管道的措施進(jìn)行處理,但由于浙江省東部平原河網(wǎng)地區(qū)地下水位高,加之初期雨水污染物濃度大,滲水區(qū)厚度往往無法滿足污染物去除的要求,易造成土壤及地下水污染；而排入市政污水管道統(tǒng)一由污水處理廠處理,則一方面會(huì)造成市政污水水質(zhì)波動(dòng),影響污水處理工藝的正常運(yùn)行,另一方面降雨期間大量項(xiàng)目的初期徑流雨水同時(shí)排入污水管道,又會(huì)造成污水處理廠超負(fù)荷,導(dǎo)致超標(biāo)污水溢流,造成水體更大的污染,而且部分城市管理規(guī)定雨水不得排入市政污水管道。因此,在國家規(guī)范基礎(chǔ)上,《規(guī)程》提出若當(dāng)?shù)嘏潘芾聿块T另有規(guī)定不允許棄流雨水排入污水管道時(shí),排入雨水管道的初期徑流雨水應(yīng)采取相關(guān)處理措施達(dá)到相關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)后排放。

初期徑流雨水的處理措施可采用旋流分離裝置,旋流分離裝置的原理是離心力作用使水中SS向水流緩慢的中央運(yùn)動(dòng),從而分離出SS。相關(guān)研究表明,采用旋流分離裝置對(duì)初期徑流雨水的SS去除率可達(dá)40%以上,當(dāng)初期徑流雨水流量減小,裝置停留時(shí)間增加時(shí),SS的去除效果則更高[11]；在旋流分離裝置后續(xù)增加深度處理措施,如生態(tài)礫間接觸氧化裝置的情況下,處理裝置甚至能有效去除初期雨水徑流中的COD、TN、氨氮和TP等溶解性污染物[12]。在條件允許的情況下,也可采用生態(tài)設(shè)施(如景觀水體或濕塘)對(duì)徑流污染進(jìn)行處理。

4 結(jié) 語

浙江省地方標(biāo)準(zhǔn)《民用建筑雨水控制與利用設(shè)計(jì)規(guī)程(DB33/T 1167—2019)》是在國家規(guī)范基礎(chǔ)上,結(jié)合浙江省地域特點(diǎn)及氣候特征所制定的系統(tǒng)性規(guī)程,《規(guī)程》的制定與實(shí)施對(duì)指導(dǎo)雨水控制與利用工程的規(guī)劃、設(shè)計(jì),規(guī)范相關(guān)工程的建設(shè),具有重要意義。同時(shí),對(duì)于提高雨水的資源化利用,減少水體治理費(fèi)用，節(jié)約城市排水設(shè)施運(yùn)維費(fèi)用等方面,也具有一定的經(jīng)濟(jì)效益。隨著海綿城市實(shí)踐的不斷推進(jìn)和深入,越來越多的工程實(shí)際和經(jīng)驗(yàn)為將來進(jìn)一步豐富和完善本規(guī)程奠定基礎(chǔ)。