新版規范局部修訂編制組
1 規范修訂背景
近年來,全球極端氣候致使暴雨、特大暴雨頻發,我國多個城市發生內澇災害,嚴重危及人民群眾的生命財產安全和城市的正常運行。城市內澇造成的危害和影響,暴露了我國在城市化水平不斷提高、城市規模不斷擴大的狀況下,市政基礎設施建設與安全保障不相適應的矛盾。與發達國家和地區相比,我國存在排水標準偏低、應對特大暴雨的內澇防治系統缺乏、相應的預警、應急措施不完善等問題,直接削弱了城市抵御暴雨災害的能力。
2013年3月25日,頒布了《國務院辦公廳關于做好城市排水防澇設施建設工作的通知》(國辦發〔2013〕23號,以下簡稱《通知》),明確提出:“各地區應根據本地降雨規律和暴雨內澇風險情況,合理確定城市排水防澇設施建設標準”,并對《室外排水設計規范》(GB 50014—2006,2011年版)提出了修訂要求。根據《通知》指示精神,住房和城鄉建設部下發“建標標函2013〔46〕號”文,要求編制單位對《室外排水設計規范》進行局部修訂,在住建部標準司、城建司的直接領導下,在各位專家的具體指導和各設計院的共同努力下,局部修訂在較短時間內得以完成。住建部于2014年2月10日以第311號公告批準局部修訂條文,并頒布實施。
本次局部修訂的重點是調整和補充與內澇防治相關的技術內容。包括調整雨水排水管渠設計重現期、增加內澇防治系統設計重現期、補充雨水設計流量相關計算、增加雨水利用和內澇防治工程設施等。
2 新版規范局部修訂內容詳細解讀
2.1關于排水工程設計應與相關專項規劃協調的規定
《室外排水設計規范》(GB 50014—2006,2014年版,以下簡稱新版規范)中增加了我國排水工程設計應與相關專項規劃相協調的補充規定,要求排水工程設計應依據城鎮排水與污水處理規劃,并與城市防洪、河道水系、道路交通、園林綠地、環境保護、環境衛生等專項規劃和設計相協調。排水設施的設計應根據城鎮規劃藍線和水面率的要求,充分利用自然蓄排水設施,并應根據用地性質規定不同地區的高程布置,滿足不同地區的排水要求。
排水工程設施,包括內澇防治設施、雨水調蓄和利用設施,是維持城鎮正常運行和資源利用的重要基礎設施。在降雨頻繁、河網密集或易受內澇災害的地區,排水工程設施尤為重要。排水工程應與城市防洪、道路交通、園林綠地、環境保護和環境衛生等專項規劃和設計密切聯系。排水工程的設計應與這些相關專業規劃相協調。同時,排水工程設計應滿足城市平面和豎向規劃中的相關控制指標,從城市整體規劃角度考慮排水設施的建設。
2.2關于排水體制選擇原則的補充規定
新版規范明確了加大排水管網改造力度的要求:“現有合流制排水系統,應按照城鎮排水規劃的要求,實施雨污分流;暫時不具備雨污分流條件的,應采取截流、調蓄和處理相結合的措施,提高截流倍數,加強降雨初期的污染防治。”
根據我國目前排水管網建設情況,新版規范提出,應結合城鎮排水規劃的要求,加快城鎮排水管網的改造,實施雨污分流。同時,應提高截流倍數,采取截流、調蓄和處理相結合的措施減少合流污水和初期雨水的污染。
2.3關于采取綜合措施進行內澇防治的規定
新版規范增加了采取綜合措施防治內澇的規定:“城鎮內澇防治應采取工程性和非工程性相結合的綜合控制措施。”
城鎮內澇防治措施包括工程性措施和非工程性措施。通過源頭控制、排水管網完善、城鎮澇水行泄通道建設和優化運行管理等綜合措施防治城鎮內澇。工程性措施,包括建設雨水滲透設施、調蓄設施、利用設施和雨水行泄通道,還包括對市政排水管網和泵站進行改造、對城市內河進行整治等。非工程性措施包括建立內澇防治設施的運行監控體系、預警應急機制以及相應法律法規等。
2.4關于提高綜合生活污水量總變化系數的規定
新版規范規定:“新建分流制排水系統,宜提高綜合生活污水量總變化系數;既有地區可結合城區和排水系統改造,提高綜合生活污水量總變化系數。
我國現行綜合生活污水量總變化系數參考了全國各地51座污水處理廠總變化系數取值資料,按照污水平均日流量數值而制定。國外大多按照人口當量確定綜合生活污水量總變化系數,并設定最小值。例如,日本采用Babbitt公式,即K=5/(P/1 000)0.2(P為人口總數,0.2為冪),規定中等規模以上的城市,K值取1.3~1.8,小規模城市K值取1.5以上,也有超過2.0以上的情況。與發達國家相比較,我國目前的綜合生活污水量總變化系數取值偏低。本次修訂提出,為有效控制降雨初期的雨水污染,針對新建分流制地區,應根據排水總體規劃,參照國外先進和有效的標準,適當提高綜合生活污水量總變化系數。
2.5關于雨水設計流量計算的補充規定
新版規范對雨水設計流量的計算方法和適用范圍做了補充規定,提出:“當匯水面積超過2 km2時,宜考慮降雨在時空分布的不均勻性和管網匯流過程,采用數學模型法計算雨水設計流量。”
推理公式適用于較小規模排水系統的計算,當應用于較大規模排水系統的計算時會產生較大誤差。所以,本次修訂參考了國外一些城市采用推理公式計算雨水設計流量的適用范圍。在總結國內外資料的基礎上,提出匯水面積超過2 km2的地區,雨水設計流量宜采用數學模型進行計算。
2.6關于以徑流量作為區域開發控制指標的規定
新版規范增加了以徑流量作為區域開發控制指標的規定,并將本條列為強制性條文:“當地區整體改建時,對于相同的設計重現期,改建后的徑流量不得超過原有徑流量。”
本條為強制性條文。本次修訂提出以徑流量作為地區開發改建控制指標的規定。地區開發應充分體現低影響開發理念,除應執行規劃控制的綜合徑流系數指標外,還應執行徑流量控制指標。規定整體改建地區應采取措施確保改建后的徑流量不超過原有徑流量。可采取的綜合措施包括建設下凹式綠地,設置植草溝、滲透池等,人行道、停車場、廣場和小區道路等可采用滲透性路面,促進雨水下滲,既達到雨水資源綜合利用的目的,又不增加徑流量。
2.7關于暴雨強度計算公式的規定
新版規范提出,應按年最大值法確定暴雨強度公式。具體規定如下:“具有20年以上的自動雨量記錄地區的排水系統,設計暴雨強度公式應采用年最大值法。”
由于以前國內自記雨量資料不多,因此多采用年多個樣法。現在我國許多地區已具有40年以上的自記雨量資料,具備采用年最大值法的條件。所以,規定具有20年以上的自動雨量記錄地區,應采用年最大值法。
2.8關于調整雨水管渠設計重現期的規定
新版規范對雨水管渠設計重現期進行了重新調整,這是本次局部修訂的重點內容,見表1,規定“1、經濟條件較好,且人口密集、內澇易發的城鎮,宜采用規定的上限;2、新建地區應按本規定執行,原有地區應結合地區改建、道路建設等更新排水系統,并按本規定執行;3、同一排水系統可采用不同的設計重現期。”
本次修訂提出按照城鎮類型和城區類型,適當提高雨水管渠的設計重現期。其中,城鎮類型按人口數量劃分為“特大城市”、“大城市”和“中等城市和小城市”;城區類型分為“中心城區”、“非中心城區”、“中心城區重要地區”和“中心城區地下通道和下沉式廣場等”。中心城區重要地區主要指行政中心、交通樞紐、學校、醫院和商業聚集區等。
目前我國雨水管渠設計標準與國外發達國家相比整體偏低。以美國、日本為例,美國、日本等國在防治城鎮內澇的設施上投入較大,城鎮雨水管渠設計重現期一般采用5~10 a。日本將設計重現期不斷提高,《日本下水道設計指南》(2009年版)中規定,排水系統設計重現期在10 a內應提高到10~15 a。本次修訂的雨水排水管渠設計重現期與原規范相比有所提高,超過這一標準的安全措施不是僅僅靠雨水排水管渠能夠達到的,為保證城市安全,應建立城市內澇防治體系。
2.9關于內澇防治系統設計重現期的規定
本次局部修訂增加了內澇防治系統設計重現期的內容,見表2。規定:“內澇防治設計重現期,應根據城鎮類型、積水影響程度和內河水位變化等因素,經技術經濟比較后確定。1、經濟條件較好,且人口密集、內澇易發的城市,宜采用規定的上限;2、目前不具備條件的地區可分期達到標準;3、當地面積水不滿足表2要求時,應采取滲透、調蓄、設置雨洪行泄通道和內河整治等措施;4、對超過內澇設計重現期的暴雨,應采取包括非工程性措施在內的綜合應對措施。”
城鎮內澇防治的主要目的是將降雨期間的地面積水控制在可接受的范圍。鑒于我國還沒有專門針對內澇防治的設計標準,本次修訂增加了內澇防治設計重現期和積水深度標準,用以規范和指導內澇防治設施的設計。
發達國家和地區均建有城市內澇防治系統,主要包含雨水管渠、坡地、道路、河道和調蓄設施等所有雨水徑流可能流經的區域。美國、日本、歐盟等國家和地區均對內澇設計重現期做了明確規定。參考國外相關標準,本次修訂增加了內澇防治系統設計重現期,用以指導我國城鎮內澇防治系統的建設。
2.10關于取消折減系數m的規定
新版規范取消了原規范降雨歷時計算公式中的折減系數m。折減系數m是根據我國對雨水空隙容量的理論研究成果提出的數據。近年來,我國許多地區發生嚴重內澇,給人民生活和生產造成了極不利影響。為防止或減少類似事件,有必要提高城鎮排水系統設計標準,而采用折減系數降低了設計標準。發達國家一般不采用折減系數。為有效應對日益頻發的城鎮暴雨內澇災害,提高我國城鎮排水安全性,本次修訂取消折減系數m。
2.11關于提高截流倍數的規定
新版規范對截流倍數進行了調整,規定截流倍數n0“宜采用2~5”。
根據國外資料,英國截流倍數為5,德國為4,美國為1.5~30,日本為最大時污水量的3倍以上。我國的截流倍數選取與發達國家相比偏低,在實際運行的合流制中,有的城市截流倍數僅為0~0.5。本次修訂針對我國目前實際情況,為有效控制初期雨水污染,將截流倍數n0提高為2~5。
2.12關于檢查井的相關規定
新版規范增加了“排水系統檢查井應安裝防墜落裝置”的規定。為避免在檢查井蓋損壞或缺失時發生行人墜落檢查井的事故,規定污水、雨水和合流污水檢查井應安裝防墜落裝置。防墜落裝置應牢固可靠,具有一定的承重能力,并具備較大的過水能力,避免暴雨期間雨水從井底涌出時被沖走。
2.13關于雨水口設計的相關規定
新版規范對雨水口設計應考慮的因素、計算方法、高程設置等都進行了詳細規定:“立箅式雨水口的寬度和平箅式雨水口的開孔長度和開孔方向應根據設計流量、道路縱坡和橫坡等參數確定。”“合流制系統中的雨水口應采取防止臭氣外溢的措施。”“雨水口和雨水連通管流量應采用雨水管渠設計重現期所計算流量的1.5~3倍。”“道路邊溝橫坡坡度不應小于1.5%,平箅式雨水口的箅面標高應比附近路面標高低3 cm~5 cm,立箅式雨水口進水處路面標高應比周圍路面標高低5 cm。當設置于下凹式綠地中時,平箅式雨水口的箅面標高應根據雨水調蓄設計要求確定,且應高于周圍綠地平面標高。”
本次修訂增加了對雨水口設計的詳細規定。為暴雨發生時,雨水口能充分發揮排除道路積水功能提供了保障。
2.14關于立體交叉道路排水設計的相關規定
新版規范調整了立體交叉道路的排水設計重現期,規定:“立體交叉道路的雨水管渠設計重現期應不小于10年,位于中心城區的重要地區,設計重現期應為20年~30年。”本次修訂對立體交叉地道的設計重現期要求有了較大提高。同時,還對立體交叉道路排水系統的匯水面積、泵站及調蓄設施的設計等都做了補充。
2.15關于分流制排水系統雨水調蓄池的計算規定
新版規范對合流制排水系統和分流制排水系統中調蓄池的設計進行了區分。在原規范基礎上,增加了分流制排水系統用于面源污染控制時,雨水調蓄池的計算方法。
同時,對調蓄池出水作了補充規定:“用于控制徑流污染的雨水調蓄池出水應接入污水管網,當下游污水處理系統不能滿足雨水調蓄池放空要求時,應設置雨水調蓄池出水處理裝置。”
本次修訂提出,當調蓄池下游污水系統滿負荷運行或下游污水系統的容量不能滿足調蓄池放空速度的要求時,宜設置處理裝置對調蓄池的出水進行處理后排放。
2.16關于削減雨水徑流量的相關規定
在削減雨水徑流量方面,新版規范做了進一步補充規定:“新建城區硬化地面中可滲透地面面積所占比例不宜低于40%,有條件的既有地區應對現有硬化地面進行透水性改造;綠地標高宜低于周邊地面標高5 cm~25 m”。“當地區開發和改建時,宜保留天然可滲透性地面。”
本次修訂補充規定新建城區硬化地面的可滲透地面面積所占比例不宜低于40%,有條件的建成區應對現有硬化地面進行透水性改造。區域開發和改造過程中,保留砂石地面、自然地面等天然可滲透性地面,體現了低影響開發的理念。
2.17關于雨水綜合利用的相關規定
本次修訂增加了“雨水綜合利用”一節。對雨水利用的原則、方式、匯水面的選擇、初期雨水棄流、雨水利用設施設計等做了一系列規定,關于雨水利用的主要原則規定如下:
“1、水資源缺乏、水質性缺水、地下水位下降嚴重、內澇風險較大的城市和新建開發區等宜進行雨水綜合利用;2、雨水經收集、儲存、就地處理后可作為沖洗、灌溉、綠化和景觀用水等,也可經過自然或人工滲透設施滲入地下,補充地下水資源;3、雨水利用設施的設計、運行和管理應與城鎮內澇防治相協調。”
隨著城市化和經濟的高速發展,水資源不足的矛盾和城市生態安全問題在我國的許多地區愈顯突出,雨水資源的利用日益受到關注。我國城市應根據當地的水資源情況和經濟發展水平,合理利用水資源。雨水利用包括雨水直接利用和雨水間接利用兩種類型。雨水直接利用是指雨水經收集、儲存、就地處理等程序后用于沖洗、灌溉、綠化和景觀等;雨水間接利用一般指通過雨水滲透設施把雨水轉化為土壤水,其手段或設施主要有地面滲透、埋地滲透管渠、滲透池等。
城鎮雨水利用、污染控制和內澇防治是城鎮雨水綜合管理的有機組成部分。
2.18關于內澇防治工程措施的相關規定
新版規范新增“內澇防治設施”一節。對內澇防治設施的布置、規模、種類,以及采用公用設施進行雨水調蓄等都做了具體規定:“內澇防治設施應與城鎮平面規劃、豎向規劃和防洪規劃相協調,根據當地地形特點、水文條件、氣候特征、雨水管渠系統、防洪設施現狀和內澇防治要求等綜合分析后確定。”“內澇防治設施應包括源頭控制設施,雨水管渠設施和綜合防治設施。”
城鎮內澇防治設施是用來排除超過城鎮雨水管渠設施設計重現期暴雨、但不超過內澇設計重現期暴雨的雨水。目前國外發達國家普遍制定了完善的內澇災害風險管理策略,在編制內澇風險評估的基礎上,確定內澇防治設施的布置和規模。
為保障城市在內澇設計重現期標準下不受災,我國也應進行內澇風險評估,根據評估結果在排水能力較弱或徑流量較大的地方設置內澇防治設施。
本次修訂對內澇防治設施的種類做了基本規定,并對其功能做了詳細說明。對我國內澇防治系統的建設起了指導作用。
3 結語
與2011版《室外排水設計規范》相比較,新版規范的修訂內容主要體現在提高排水標準、完善內澇防治措施方面。本次修訂充分參考了發達國家和地區,如美國、英國、德國、澳大利亞、日本等在內澇防治方面的先進理念和設計標準,并結合我國排水設施的實際建設發展,確定了適應我國國情的城鎮排水標準。為提高我國排水安全、建立完善的城鎮內澇防治系統、有效抵御暴雨自然災害,提供了保障。
城鎮排水系統的發展有賴于對傳統設計理念和設計方法的更新,本次《室外排水設計規范》的局部修訂對更新我國排水系統設計理念、加快內澇防治技術研究和設施建設、促進我國城鎮排水和內澇防治系統標準體系的建立,將起到重要作用。
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