對(duì)海綿城市建設(shè)中排水分區(qū)相關(guān)問題的思考
導(dǎo)語(yǔ)：合理劃分排水分區(qū)是海綿城市建設(shè)中一項(xiàng)重要的基礎(chǔ)工作。進(jìn)一步梳理了排水分區(qū)的定義，簡(jiǎn)要分析、總結(jié)了排水分區(qū)在美國(guó)城市雨水管理與我國(guó)海綿城市建設(shè)中的重要作用，對(duì)排水分區(qū)的劃分方法進(jìn)行了闡述，包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)分析與現(xiàn)場(chǎng)踏勘，排水分區(qū)劃分的主要分類，排水分區(qū)的邊界確定，排水分區(qū)劃分的精度探討，以及排水分區(qū)的連接性分析，并對(duì)其中不同情況涉及的相關(guān)問題進(jìn)行了分析。
作者簡(jiǎn)介：楊正（1990- ），男，山東濰坊人，在讀博士，主要研究方向?yàn)槌鞘杏晁刂评谩?/span>
以構(gòu)建現(xiàn)代城市雨洪管理體系為核心的海綿城市建設(shè)正在全國(guó)范圍內(nèi)積極推進(jìn)，重點(diǎn)解決城市洪澇、徑流污染、合流制溢流污染等城市雨水與水環(huán)境綜合問題，需要構(gòu)建包含源頭控制、排水管渠、超標(biāo)雨水徑流控制等綜合系統(tǒng)，并協(xié)調(diào)銜接污水、水利防洪等系統(tǒng)。實(shí)踐中，區(qū)域洪澇、水體黑臭等問題邊界條件的識(shí)別、區(qū)域雨水徑流綜合管控系統(tǒng)方案的制定、海綿城市建設(shè)效果的評(píng)價(jià)等多方面工作，都需要以排水分區(qū)為基礎(chǔ)開展。因此，綜合考慮不同城市和區(qū)域的不同條件，合理劃定排水分區(qū)，對(duì)海綿城市建設(shè)的有序推進(jìn)具有重要意義。
本文討論的排水分區(qū)主要針對(duì)海綿城市建設(shè)重點(diǎn)涉及的城市雨水排水系統(tǒng)與合流制排水系統(tǒng)。
1排水分區(qū)的定義
排水分區(qū)一詞常用于城市市政與小區(qū)排水管渠系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)，主要指雨水徑流沿地表與管渠相對(duì)獨(dú)立匯集排放的區(qū)域；而從突出地形地貌等對(duì)雨水匯流過程的影響，以及突出某設(shè)施匯流服務(wù)范圍的角度，如針對(duì)超標(biāo)雨水徑流控制系統(tǒng)、生物滯留等源頭減排設(shè)施的設(shè)計(jì)時(shí)，也常稱之為匯水分區(qū)。因此，排水分區(qū)與匯水分區(qū)二者名稱不同源于其側(cè)重的角度不同，但在實(shí)際工作中，往往需要統(tǒng)籌考慮不同情況下雨水徑流的匯集與排放過程，排水分區(qū)與匯水分區(qū)并無嚴(yán)格的界限，本文以下統(tǒng)稱為排水分區(qū)。
在英語(yǔ)中，Watershed, Catchment, Basin皆可用來表示排水分區(qū)/匯水分區(qū)，通�？梢曰ビ�，沒有嚴(yán)格的區(qū)分，此外，部分設(shè)計(jì)手冊(cè)中以Sewershed表示有排水管網(wǎng)覆蓋的城市排水分區(qū)。
對(duì)于自然水文過程，從降雨發(fā)生至徑流的形成和匯集主要分為填挖入滲、產(chǎn)流與匯流、滲透與蒸發(fā)三個(gè)階段，地形地貌與河湖水系格局則是影響自然水文過程的主要因素，也是自然未開發(fā)區(qū)域和管渠較少區(qū)域排水分區(qū)劃分的主要依據(jù)。城市建設(shè)會(huì)一定程度改變?cè)械淖匀坏匦蔚孛埠退敌螒B(tài)，城市中建筑、路網(wǎng)與排水管渠等基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)都會(huì)改變自然的徑流匯流過程，如圖1所示。因此，針對(duì)城市建設(shè)區(qū)域，需要結(jié)合城市雨水徑流沿地表與管渠的實(shí)際匯流排放路徑劃分排水分區(qū)，具體劃分方法詳見后文。
圖1 城市開發(fā)前與開發(fā)后地表水流過程示意
2美國(guó)城市雨水管理基于排水分區(qū)管控
2.1 雨水系統(tǒng)排放許可制度中對(duì)排水分區(qū)的要求
美國(guó)的NPDES（National Pollutant Discharge Elimination System）體系是基于清潔水法（Clean Water Act）的要求，在國(guó)家層面制定的針對(duì)水污染管控的污染物排放許可制度。美國(guó)環(huán)保局EPA在2007年發(fā)布了NPDES基于流域視角的技術(shù)指南與實(shí)施指南，旨在以流域?yàn)榛A(chǔ)來分析點(diǎn)源與非點(diǎn)源污染物排放情況，并制定相應(yīng)的管控策略。
針對(duì)城市雨水系統(tǒng)的排放許可（Municipal Separate Storm Sewer System (MS4) Permits）是NPDES的重要組成部分，在該體系下對(duì)區(qū)域雨水徑流進(jìn)行綜合管理，要求申請(qǐng)人在許可申請(qǐng)前必須制定相應(yīng)的雨水管理計(jì)劃（Stormwater Management Program Plan），計(jì)劃的主要內(nèi)容包括了公眾參與和教育、污染物違法排放的督查與控制、新建與改建工程中雨水徑流的管控、后期的維護(hù)管理、監(jiān)測(cè)與評(píng)估等。
其中，依據(jù)區(qū)域排水口、管網(wǎng)、水系等相關(guān)資料，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)踏勘繪制區(qū)域最新的雨水系統(tǒng)圖（MS4 Mapping），是雨水管理計(jì)劃中明確要求的重要內(nèi)容。在雨水系統(tǒng)圖中，需要明確雨水系統(tǒng)排水口位置、對(duì)應(yīng)排水分區(qū)范圍、區(qū)域內(nèi)的管渠、泵站、調(diào)蓄池等主要雨水設(shè)施，以及主要用地類型等相關(guān)信息，且需要根據(jù)區(qū)域的建設(shè)情況對(duì)涉及的雨水系統(tǒng)信息進(jìn)行定期更新。在此基礎(chǔ)上，分析各排水分區(qū)內(nèi)是否存在管網(wǎng)混接等導(dǎo)致的污染物違法排放等問題，根據(jù)問題嚴(yán)重程度確定進(jìn)行優(yōu)先控制的排水分區(qū)（Priority Catchments），并制定相應(yīng)控制策略。若排水分區(qū)末端受納水體被美國(guó)EPA認(rèn)定為受損水體（Impaired Water），則需要以排水分區(qū)為基礎(chǔ)進(jìn)一步制定雨水系統(tǒng)的污染物削減計(jì)劃（Storm Pollution Reduction Plan），對(duì)雨水系統(tǒng)的污染物排放進(jìn)行管控，同時(shí)需要符合該受損水體的TMDL計(jì)劃中對(duì)污染物排放的總體要求。
2.2 排水總體規(guī)劃中基于排水分區(qū)的徑流峰值管控
針對(duì)城市排水防澇，美國(guó)基于流域管理理念在不同區(qū)域設(shè)置有城市排水與洪澇控制區(qū)（Urban Drainage and Flood Control District），旨在結(jié)合所在區(qū)域的特點(diǎn)，針對(duì)城市排水與洪澇問題進(jìn)行統(tǒng)籌管理，制定相關(guān)政策與技術(shù)手冊(cè)，并安排相關(guān)工程項(xiàng)目。其中，編制區(qū)域的排水總體規(guī)劃（Urban Drainage Master Plan）是很多地區(qū)正在推廣實(shí)施的一項(xiàng)重要工作，例如，科羅拉多州城市排水與洪澇控制區(qū)根據(jù)其所轄范圍內(nèi)主要水系劃分了43個(gè)主要流域，要求自2016年開始至2020年，在五年時(shí)間內(nèi)完成全部流域的排水總體規(guī)劃。城市的開發(fā)建設(shè)需要依據(jù)所屬流域排水總體規(guī)劃要求的水系允許排入徑流流量，對(duì)上游對(duì)應(yīng)的城市不同排水分區(qū)進(jìn)行徑流峰值流量排放管控，并需要以此為依據(jù)在“地塊—排水分區(qū)—流域”不同尺度內(nèi)設(shè)置相應(yīng)的集中或分散調(diào)蓄設(shè)施。管控思路如圖2所示。
圖2 基于“地塊—排水分區(qū)—流域”的徑流峰值管控示意
3合理劃定排水分區(qū)是海綿城市建設(shè)與評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)
海綿城市建設(shè)正在全國(guó)范圍內(nèi)積極推進(jìn)，排水分區(qū)的合理劃定對(duì)問題識(shí)別、規(guī)劃管控、建設(shè)方案編制及后續(xù)的監(jiān)測(cè)與效果評(píng)價(jià)等均具有重要作用。
海綿城市專項(xiàng)規(guī)劃的編制是科學(xué)有序推進(jìn)海綿城市建設(shè)重要的頂層設(shè)計(jì)工作，住建部聯(lián)合多位海綿城市建設(shè)領(lǐng)域?qū)＜夜餐l(fā)表了《淺析海綿城市建設(shè)的頂層設(shè)計(jì)》一文，對(duì)專項(xiàng)規(guī)劃的具體編制內(nèi)容和要求做了闡述。其中，在規(guī)劃闡述中明確提出要科學(xué)劃定排水分區(qū)，明確豎向管控要求。并要求海綿城市管控分區(qū)的劃定要以排水分區(qū)為基礎(chǔ)，并結(jié)合城市控規(guī)編制單元等進(jìn)行適當(dāng)優(yōu)化，以便于在規(guī)劃建設(shè)管理時(shí)使用。
海綿城市建設(shè)方案的制定，針對(duì)城市自然生態(tài)格局的構(gòu)建，需要結(jié)合河流、濕地、低洼地、徑流路徑、排水分區(qū)、高程、坡度、植被分布、土地利用類型等進(jìn)行綜合分析確定，排水分區(qū)是其中的重要因子之一；針對(duì)黑臭水體的整治，首先應(yīng)綜合分析其污染源，需要掌握水體的主要排水口分布與對(duì)應(yīng)的排水分區(qū)情況，以及分區(qū)內(nèi)管道的排水特征等，進(jìn)而分析各排水分區(qū)的點(diǎn)源、面源污染物排放情況，為后續(xù)水體治理方案的制定提供依據(jù)；針對(duì)城市內(nèi)澇防治，需要首先調(diào)查積水區(qū)域?qū)?yīng)的排水分區(qū)范圍，以及分區(qū)內(nèi)的地形與空間條件、管渠運(yùn)行情況等，分析積水成因，進(jìn)而提出有針對(duì)性的排水防澇技術(shù)方案。
排水分區(qū)的合理劃分，有利于從流域的視角對(duì)城市洪澇與黑臭水體等諸多問題進(jìn)行綜合分析，統(tǒng)籌流域上下游關(guān)系，避免僅針對(duì)某一項(xiàng)目或僅考慮海綿城市試點(diǎn)建設(shè)范圍，而造成對(duì)問題全面把握的缺失，甚至?xí)雎缘羝渌鼮閲?yán)重的問題，進(jìn)而影響建設(shè)方案的系統(tǒng)性與科學(xué)性，影響海綿城市建設(shè)效果。
針對(duì)海綿城市的建設(shè)效果，需要對(duì)以排水分區(qū)為基本構(gòu)成的城市區(qū)域內(nèi)的水生態(tài)、水資源、水安全、水環(huán)境等相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。涉及監(jiān)測(cè)工作的開展，也應(yīng)以排水分區(qū)為基礎(chǔ)，對(duì)分區(qū)內(nèi)重點(diǎn)項(xiàng)目、末端排水口、受納水體等開展監(jiān)測(cè)分析，構(gòu)建涵蓋區(qū)域、排水分區(qū)、項(xiàng)目、設(shè)施的綜合監(jiān)測(cè)體系。
4排水分區(qū)劃分方法分析
排水分區(qū)的劃分首先需要獲取地形地貌、管網(wǎng)等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并對(duì)重點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)踏勘與數(shù)據(jù)復(fù)核。在此基礎(chǔ)上，依據(jù)區(qū)域的具體情況，對(duì)排水分區(qū)進(jìn)行劃定，確定分區(qū)劃分精度與分區(qū)邊界，并對(duì)不同排水分區(qū)之間、排水口與受納水體之間的連接性進(jìn)行分析。排水分區(qū)劃分的總體思路如圖3所示。
圖3 排水分區(qū)劃分的總體思路
4.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)分析與現(xiàn)場(chǎng)踏勘
有效資料的獲取是合理劃分排水分區(qū)的第一步，所需資料主要包括：河湖水系與溝渠布局、地形與衛(wèi)星測(cè)繪資料、現(xiàn)狀雨污水管渠系統(tǒng)普查數(shù)據(jù)與主要排水口分布、規(guī)劃雨污水管網(wǎng)、現(xiàn)狀與規(guī)劃城市用地情況等。
但實(shí)際情況，許多城市長(zhǎng)期以來對(duì)管網(wǎng)、地形等基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)據(jù)采集、管理等工作不到位，往往缺乏準(zhǔn)確、全面的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資料，或缺少對(duì)近期建設(shè)及時(shí)的數(shù)據(jù)更新，再加上城市管網(wǎng)建設(shè)與維護(hù)管理不到位導(dǎo)致的管網(wǎng)錯(cuò)接、混接、私接等現(xiàn)象普遍，導(dǎo)致實(shí)際獲取的圖紙資料會(huì)出現(xiàn)與實(shí)際建設(shè)情況不符的問題，進(jìn)而影響排水分區(qū)劃分及后續(xù)方案設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性與合理性。因此，涉及重要區(qū)域的現(xiàn)場(chǎng)踏勘和數(shù)據(jù)復(fù)核至關(guān)重要，必要時(shí)還需進(jìn)行相關(guān)重點(diǎn)數(shù)據(jù)的補(bǔ)測(cè)。前文提到的美國(guó)雨水排放許可中也明確要求梳理區(qū)域雨水系統(tǒng)的過程要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘查工作，并要求針對(duì)重點(diǎn)區(qū)域的排水口制定現(xiàn)場(chǎng)勘查計(jì)劃（Outfall Screening Plan），并出具相應(yīng)的踏勘報(bào)告。我國(guó)當(dāng)前海綿城市建設(shè)過程中出現(xiàn)的排水分區(qū)劃分不合理、方案設(shè)計(jì)不當(dāng)?shù)戎T多問題，多數(shù)是現(xiàn)場(chǎng)踏勘的不徹底及對(duì)現(xiàn)場(chǎng)條件掌握的不到位所致。
4.2 排水分區(qū)劃分的主要分類
排水分區(qū)的劃分主要依據(jù)受納水體的布局與雨水徑流的匯流路徑，雨水徑流的匯流又主要分為地表匯流與管渠匯流兩類，根據(jù)匯流的不同情況，對(duì)排水分區(qū)的劃分進(jìn)行相應(yīng)分類。
無排水管渠或管渠覆蓋度較低的區(qū)域，主要結(jié)合地形地貌，通過分析雨水徑流的地表匯流路徑來劃定分區(qū)；管渠覆蓋度較高的區(qū)域，降雨發(fā)生時(shí)，雨水徑流通過地表漫流、匯流至雨水管渠進(jìn)行排放，此時(shí)，應(yīng)通過地表匯流過程與管渠匯流的綜合分析來劃分排水分區(qū)。依據(jù)排水體制將管渠覆蓋區(qū)域分為分流制區(qū)域、分流制混接區(qū)域和合流制區(qū)域，依據(jù)排放方式的區(qū)別，又進(jìn)一步分為自排區(qū)域和強(qiáng)排區(qū)域。針對(duì)分流制混接與合流制區(qū)域，需結(jié)合雨污水管網(wǎng)系統(tǒng)布局與污水系統(tǒng)分區(qū)，根據(jù)截污干管與上游管渠、強(qiáng)排泵站等設(shè)施的布局劃定分區(qū)；針對(duì)分流制區(qū)域，則主要根據(jù)末端排水口與上游對(duì)應(yīng)雨水管渠、強(qiáng)排泵站的匯流范圍來劃定分區(qū)。
4.3 排水分區(qū)邊界的確定
結(jié)合地形地貌、管渠匯流范圍、城市用地布局等綜合確定分水線作為城市排水分區(qū)的邊界。山地（坡地）和丘陵城市的水文格局通常會(huì)呈現(xiàn)干流、支流、沖溝等級(jí)較為分明的樹枝狀結(jié)構(gòu)，這種水文格局的地表匯流過程較為明確，分水線也較為明顯。平原城市水力比降小，水系的自然分級(jí)與分水界線不明顯，無明顯分水線時(shí)考慮以主要城市道路排水主干管網(wǎng)的匯水邊界作為分區(qū)邊界，無管網(wǎng)覆蓋或管網(wǎng)較少的城市區(qū)域，可以利用ArcGIS等工具，疊加建筑、道路等地物信息對(duì)平原城市的DEM數(shù)據(jù)進(jìn)行細(xì)化處理，通過水文分析工具進(jìn)行分水線的提取確定分區(qū)邊界，并結(jié)合實(shí)際地表匯流情況進(jìn)行修正。同時(shí)，綜合考慮區(qū)域內(nèi)黑臭水體、洪澇等主要問題的邊界條件與治理方案以及對(duì)應(yīng)的項(xiàng)目安排，對(duì)排水分區(qū)的邊界進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化調(diào)整。
需要指出，在規(guī)劃層面，考慮項(xiàng)目完整性，避免分水線切割地塊，便于以分區(qū)為單位進(jìn)行規(guī)劃管控，可以城市路網(wǎng)作為排水分區(qū)的邊界進(jìn)行簡(jiǎn)化分析。編制片區(qū)系統(tǒng)方案時(shí)，再進(jìn)一步結(jié)合分區(qū)邊界周邊地塊的具體地形坡向與匯流路徑對(duì)排水分區(qū)的邊界進(jìn)行細(xì)化調(diào)整。
實(shí)際工作中發(fā)現(xiàn)，針對(duì)不同重現(xiàn)期降雨，雨水管網(wǎng)的匯流范圍與地表徑流總體的匯流路徑可能會(huì)出現(xiàn)不一致的情況，因此，需要評(píng)估當(dāng)發(fā)生暴雨事件，超過地下管網(wǎng)系統(tǒng)的排水能力而發(fā)生漫溢時(shí)，雨水徑流依地形形成地表徑流通道，導(dǎo)致相鄰排水分區(qū)之間可能會(huì)出現(xiàn)邊界的動(dòng)態(tài)變化，需要分別針對(duì)排水管渠系統(tǒng)與超標(biāo)雨水徑流控制系統(tǒng)各自對(duì)應(yīng)的排水分區(qū)進(jìn)行相應(yīng)設(shè)計(jì)。例如，在安徽省池州市齊山大道海綿化改造的設(shè)計(jì)過程中，發(fā)現(xiàn)其市政雨水主干管約匯集共計(jì)73hm2區(qū)域的雨水徑流，但暴雨期間又將有約29.7hm2上游地塊的客水沿地表匯入齊山大道。類似情景在北京市多處下凹式立交橋的積水改造案例中也有體現(xiàn)，且往往是造成下凹式立交橋積水的重要原因。以北京蓮花橋?yàn)槔�，原設(shè)計(jì)橋區(qū)低水匯流面積為13.6hm2，由于周邊建筑小區(qū)、辦公區(qū)等區(qū)域地勢(shì)較高，暴雨時(shí)徑流沿地表匯入橋區(qū)，導(dǎo)致橋區(qū)匯流面積增加至60hm2以上。因此，需要分別針對(duì)不同的降雨設(shè)計(jì)目標(biāo)，分析排水分區(qū)邊界變化，對(duì)不同系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的排水分區(qū)范圍進(jìn)行相應(yīng)的水力計(jì)算與方案設(shè)計(jì)。
4.4 排水分區(qū)劃分精度的探討
在實(shí)際工作中，根據(jù)項(xiàng)目和排水分區(qū)服務(wù)的尺度不同，可分為流域、城市、片區(qū)、項(xiàng)目、設(shè)施等不同層級(jí)對(duì)應(yīng)的排水分區(qū)。例如，在劃分城市排水分區(qū)的基礎(chǔ)上，針對(duì)其中某一片區(qū)的細(xì)化分析，可結(jié)合片區(qū)問題及建設(shè)條件，依據(jù)區(qū)內(nèi)地形與干管、次干管、支管的布局，進(jìn)一步將片區(qū)內(nèi)排水分區(qū)細(xì)分為若干子排水分區(qū)（Sub-catchment）。針對(duì)其中具體的地塊項(xiàng)目，在設(shè)計(jì)過程中可結(jié)合地塊的地形與管網(wǎng)等設(shè)施布局，進(jìn)行地塊內(nèi)排水分區(qū)的劃分。需要根據(jù)不同的項(xiàng)目尺度和項(xiàng)目要求進(jìn)行相應(yīng)的分析。
在城市尺度，城市排水分區(qū)劃分精度和分區(qū)規(guī)模的確定，一方面從合理化公式與模型計(jì)算適用性的角度考慮，另一方面從不同城市特點(diǎn)，面臨的問題與需求，以及建設(shè)方案系統(tǒng)性的角度考慮。其中，針對(duì)傳統(tǒng)推理公式法的適用范圍，不同國(guó)家有不同的要求，我國(guó)在現(xiàn)行《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50014—2006，2016年版）中提出推理公式適用于匯水面積不超過2km2的區(qū)域。而在2km2的區(qū)域范圍內(nèi)，排水分區(qū)進(jìn)一步細(xì)分的精度也會(huì)對(duì)推理公式與模型模擬計(jì)算結(jié)果的差別產(chǎn)生影響。例如，陳嫣等對(duì)上海市某區(qū)域排水系統(tǒng)采用推理公式法與數(shù)學(xué)模型法（InfoWorks模型）設(shè)計(jì)計(jì)算進(jìn)行研究，區(qū)域總面積約2km2，研究結(jié)果顯示，在一年一遇降雨重現(xiàn)期下，當(dāng)區(qū)域內(nèi)排水分區(qū)面積小于0.4km2，兩種方法計(jì)算的管道流量結(jié)果差別不大，超過0.4km2后，隨著排水分區(qū)面積的增大，兩者差值變大，誤差在10%～20%。
美國(guó)科羅拉多州在其排水手冊(cè)中建議每個(gè)獨(dú)立排水分區(qū)的面積宜小于100英畝（約0.4平方公里），在此基礎(chǔ)上，科羅拉多州丹佛市又通過相關(guān)研究，發(fā)現(xiàn)在相同條件下，當(dāng)排水分區(qū)面積小于90英畝（約0.36平方公里）時(shí)，利用傳統(tǒng)推理公式法與丹佛當(dāng)?shù)厮倪^程線模擬兩種方法計(jì)算得到的區(qū)域峰值流量在結(jié)果上趨于一致，而當(dāng)排水分區(qū)面積大于150英畝（約0.6平方公里）時(shí)，兩種計(jì)算方法得到的結(jié)果相差將大于10%，且隨著分區(qū)面積增加誤差也逐漸增大。因此，考慮不同分區(qū)流量計(jì)算的一致性與準(zhǔn)確性，丹佛提出排水分區(qū)宜小于90英畝，不宜大于150英畝。
排水分區(qū)劃分精度不同，對(duì)區(qū)域水量、水質(zhì)模型的模擬結(jié)果也會(huì)產(chǎn)生一定的影響。趙冬泉等研究發(fā)現(xiàn)排水分區(qū)劃分的細(xì)致程度，對(duì)SWMM模擬結(jié)果中坡面徑流總量、坡面徑流量峰值以及峰值出現(xiàn)的時(shí)間均會(huì)產(chǎn)生影響；秦攀等以常州市為例，發(fā)現(xiàn)不同排水分區(qū)劃分精度在不同時(shí)間尺度的模擬下，對(duì)SWMM水質(zhì)模擬結(jié)果的影響也有所區(qū)別。需要結(jié)合研究區(qū)域尺度、場(chǎng)地特點(diǎn)、模擬目標(biāo)、以及建模工作量等綜合確定排水分區(qū)的劃分精度。
此外，排水分區(qū)劃分還應(yīng)重點(diǎn)結(jié)合區(qū)域的建設(shè)條件，包括新城區(qū)、老城區(qū)、棚戶區(qū)的分布，海綿城市建設(shè)與改造的適宜性分析，以及對(duì)水生態(tài)、水環(huán)境、水資源、水安全重點(diǎn)問題邊界條件的識(shí)別和體現(xiàn)源頭減排、過程控制、系統(tǒng)治理技術(shù)路徑的系統(tǒng)方案等進(jìn)行統(tǒng)籌考慮。此外，還應(yīng)考慮我國(guó)南北方不同城市的特點(diǎn)，例如，北方很多平原城市水系較少，地勢(shì)平坦，主要依據(jù)管渠匯流路徑劃分排水分區(qū)，且分區(qū)規(guī)模通常較大，在初步劃定排水分區(qū)的基礎(chǔ)上，往往需要結(jié)合區(qū)域問題及海綿城市建設(shè)條件，依據(jù)干管與次干管布局，進(jìn)一步細(xì)分子排水分區(qū)；河網(wǎng)城市水系發(fā)達(dá)，區(qū)域內(nèi)雨水就近、分散排入城市河湖水系，依據(jù)其水系布局，單個(gè)雨水排水口對(duì)應(yīng)的排水分區(qū)面積通常較小，為避免過度分散，可將面臨問題相同、建設(shè)條件類似的相鄰排水口對(duì)應(yīng)的排水分區(qū)合并為一個(gè)排水分區(qū)，在規(guī)劃與方案設(shè)計(jì)中進(jìn)行統(tǒng)籌考慮。
因此，排水分區(qū)的劃分精度和排水分區(qū)的規(guī)模并無絕對(duì)固定的限制，需要結(jié)合不同城市、不同項(xiàng)目的具體條件和需求，合理劃定排水分區(qū)，進(jìn)行合理的進(jìn)一步細(xì)分和合并等。
4.5 排水分區(qū)的連接性分析
對(duì)城市排水分區(qū)進(jìn)行劃定后，應(yīng)進(jìn)一步針對(duì)排水分區(qū)的連接性進(jìn)行分析，主要包括不同分區(qū)之間的連接性、排水分區(qū)末端排水口與受納水體之間的連接性兩類。這些都是目前我國(guó)在城市排水分區(qū)劃定中往往容易忽略的重要工作。
針對(duì)排水分區(qū)之間的連接性，首先應(yīng)校核不同分區(qū)之間是否相對(duì)獨(dú)立，相鄰分區(qū)間有無重疊或未覆蓋區(qū)域，并分析分區(qū)之間的連接路徑。不同分區(qū)可連接至下游同一分區(qū)（如圖4左），但某一排水分區(qū)不能同時(shí)連接至下游兩個(gè)排水分區(qū)（如圖4右）。通過上述分析，初步校核城市排水分區(qū)劃定的準(zhǔn)確性與合理性。其次，如前文4.3所述，不同重現(xiàn)期的降雨事件發(fā)生時(shí)，排水分區(qū)之間可能會(huì)發(fā)生邊界的動(dòng)態(tài)變化，需要根據(jù)不同問題和設(shè)計(jì)降雨，針對(duì)對(duì)應(yīng)的排水分區(qū)進(jìn)行相應(yīng)分析。
圖4 排水分區(qū)間連接性分析示意圖
排水分區(qū)末端排水口與受納水體之間的連接性分析，主要取決于排水口與受納水體之間的距離、豎向與空間條件，以及區(qū)域開發(fā)前后排水口的變化情況，反映了排水口對(duì)應(yīng)的上游排水分區(qū)所產(chǎn)生的雨水徑流與污染物能夠進(jìn)入到受納水體的排放量情況。美國(guó)相關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)中對(duì)排水口與受納水體之間的連接性進(jìn)行了量化規(guī)定，將其分為0、10%、25%、50%、75%、100%六個(gè)級(jí)別，其中0即表示排水口與受納水體之間空間較大，歷史數(shù)據(jù)顯示該排水口對(duì)應(yīng)上游排水分區(qū)排放的雨水徑流全部在排水口與受納水體之間的區(qū)域進(jìn)行了調(diào)蓄或滲透，未進(jìn)入受納水體；100%即表示排水口直接或通過硬化溝渠與受納水體相連，排水分區(qū)產(chǎn)生的雨水徑流全部進(jìn)入受納水體；其他四類即表示排水口與受納水體之間存在一定的調(diào)蓄空間，當(dāng)降雨徑流峰值超過統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的百分位時(shí)，排水分區(qū)產(chǎn)生的雨水徑流即會(huì)排入受納水體內(nèi)。并提出了相應(yīng)經(jīng)驗(yàn)算法對(duì)不同級(jí)別進(jìn)行計(jì)算評(píng)定。
通過排水口與受納水體之間的連接性分析，結(jié)合排水分區(qū)內(nèi)具體條件，可以進(jìn)一步有效評(píng)估排水分區(qū)對(duì)受納水體的水量及污染物排放貢獻(xiàn)，從而明確重點(diǎn)和優(yōu)先控制區(qū)域。同時(shí)也為規(guī)劃與設(shè)計(jì)過程中針對(duì)排水口與受納水體之間空間、豎向等條件的合理保護(hù)與利用、以及為城市藍(lán)綠線的合理劃定、藍(lán)綠融合等提供重要基礎(chǔ)。
5結(jié)語(yǔ)
海綿城市建設(shè)通過綜合系統(tǒng)構(gòu)建對(duì)城市雨水徑流進(jìn)行系統(tǒng)管控，對(duì)排水分區(qū)的劃定提出了新的更高要求。針對(duì)不同城市與不同區(qū)域的具體條件，基于水系、管網(wǎng)、泵站、地形地貌等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的分析與現(xiàn)場(chǎng)踏勘，對(duì)城市排水分區(qū)進(jìn)行合理劃分，需注意不同降雨條件下和不同系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的排水分區(qū)邊界的動(dòng)態(tài)變化，并重視分區(qū)末端排水口與受納水體之間的連接性分析，為海綿城市建設(shè)中問題識(shí)別、方案制定、監(jiān)測(cè)評(píng)估等工作奠定基礎(chǔ)。
本文刊登于《中國(guó)給水排水》2018年第22期：對(duì)海綿城市建設(shè)中排水分區(qū)相關(guān)問題的思考；作者：北京建筑大學(xué)城市雨水系統(tǒng)與水環(huán)境教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室楊正、李俊奇、王文亮、車伍
該文標(biāo)準(zhǔn)引用格式：
楊正，李俊奇，王文亮，等.對(duì)海綿城市建設(shè)中排水分區(qū)相關(guān)問題的思考［J］.中國(guó)給水排水，2018,34（22）：1-7.
Yang Zheng, Li Junqi， Wang Wenliang, et al. Critical issues study on catchment in sponge city construction［J］.China Water ＆ Wastewater,2018,34(22):1-7（in Chinese）.
編輯：丁彩娟
制作：文凱
中國(guó)給水排水
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2017年03月13日，加入搜狐號(hào)
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