1、雨水径流总量控制若干问题探讨2017-03雨水径流总量控制困惑与质疑1、海绵城市只考虑总量控制，不考虑峰值、暴雨洪涝控制2、总量控制的目标仅是为了解决径流污染3、总量减排会造成河道干涸4、总量减排就是通过入渗和回用实现“不外排”5、我国的总量控制目标定得偏高6、总量减排影响因素多：实际降雨、指标要分解到单项设施、模型计算法比容积法更准确7、无法考核一、海绵城市概述二、径流污染控制与恢复自然水文状态三、基本定义四、目标确定与优化分区五、实际工程落地效果的影响因素六目标考核一、径流污染控制与恢复自然水文状态背景：背景：-1972修订清洁水法，试行“国家污染排放许可制度（NPDES）”-1976192、77美国环保局，全国合流制溢流合流制溢流和城市雨水径流排放评价雨水径流排放评价项目（Nationwide evaluation of CSO and urban stormwater discharges volume），-19791983美国环保局，全国城市径流城市径流项目（Nationwide urban runoff program），-1987年年再次修订清洁水法，将城市雨水径流由面源定义为点源，将城市雨水纳入NPDES管辖范围。前期问题识别、评估、决策国家重大决策的理论与技术支撑前期问题识别、评估、决策国家重大决策的理论与技术支撑中国还落后至少中国还落后至少30年？年？年径流体积控制3、率、年均雨量控制率、年均场次控制率（1）1977，美国环保局组织美国芝加哥公共工程协会（APWA）、佛罗里达大学等实施了涵盖全国248个城市区域的合流制溢流合流制溢流和城市雨水径流排放评价雨水径流排放评价研究项目（Nationwide evaluation of CSO and urban stormwater discharges volume）。-数据数据连续25年的小时降雨量；-水文计算水文计算Storage Treatment and Overflow Model（STORM）;-指标指标CSO次数、年径流（体积）总量控制率年径流（体积）总量控制率、年雨量控制率年雨量控制率、污染物总量4、控制率、成本；-技术技术“调节/储存/调蓄-处理（Detention/Retention/Detention and Retention-Treatment）”、BMPs最佳管理措施（道路清扫等）。二、径流污染控制与恢复自然水文状态（2）1989，James C.Y.Guo等提出了水质控制容积（Water Quality Control Volume，WQCv）（Nationwide evaluation of CSO and urban stormwater discharges volume）。-数据数据连续20-30年的小时降雨量；-水文计算水文计算合理化公式连续计算（初损、径流系数）;5、-指标指标年径流总量控制率年径流总量控制率、年降雨场次控制率年降雨场次控制率；-技术技术水质控制池（Water Quality Control Basin）/延时调节塘（Detention pond）。-关键参数关键参数降雨间隔时间、排空时间。二、径流污染控制与恢复自然水文状态2009年：年：联邦项目暴雨管理技术指南（Technical Guidance for Implementing the Stormwater Runoff Requirements for Federal Projects under Section 438 of the Energy Independence and6、 Security Act，EPA）-指出了指出了传统调节塘等峰值控制设施在控制高频率中小降雨的峰值流量、径流体积及径流历时上的不足；-出发点出发点维持开发前自然状态下的产流状态;-目标目标95%降雨场次控制；-统计方法统计方法Percentile；-技术技术LID&GI。2011年：年：美国30个州雨水管理标准概要（summary of state stormwater standards,EPA）二、径流污染控制与恢复自然水文状态国家年代/份出发点方法评价指标美国1970s径流污染、CSO污染总量及其末端受纳水体影响评价、治理成本评估多年逐场降雨模型连续模拟年雨量控制率、年径流总量控制率17、980s径流污染控制、延时调节塘水质控制容积计算多 年 逐 场 降 雨“降雨-径流”计算、SWMM模型核算年径流总量控制率、年降雨场次控制率2009恢复开发前自然水文状态多年24小时降雨统计分析年降雨场次控制率中国2008径流污染控制、水质控制容积计算多年24小时降雨统计分析年降雨场次控制率、年雨量控制率2014恢复开发前自然水文状态、径流污染控制多年24小时降雨统计分析年雨量控制率二、径流污染控制与恢复自然水文状态径流体积控制年径流总量控制率年降雨场次控制率年雨量控制率模型连续计算或降雨统计分析自然水文状态径流污染物总量控制径流流量控制径流时间控制实现实现实现实现评价评价评价评价总量控制总量8、控制二、径流污染控制与恢复自然水文状态为什么要实施“总量控制”？构成？径流污染VS恢复自然水文状态，冲突？三个指标不同？三、基本定义指南：当地多年日降雨量统计数据分析计算，指通过自然和人工强化的渗透、储存、蒸发（腾）等方式，场地内累计全年得到控制（不外排）的雨量占全年总降雨量的百分比。三、基本定义1、年径流总量控制率实为年雨量控制率2、年径流总量控制率术语 “控制”指总量控制:体积+污染 延时调节塘（强化水质控制型）雨水花园延时调节塘（强化水质控制型）雨水花园水质控制容积排空时间Td100年一遇调节水位50年一遇调节水位沉泥区蓄水层排空时间Td溢流底部出流入流底部出流溢流溢洪道三、基本定义2、9、年径流总量控制率术语“不外排”（Arnold,Gibbons,Impervious surface coverage:the emergence of a key environmental indicator，1996，张伟 绘制）自然状态？不外排？城市化条件下？四、目标的确定与优化分区分区85%对应的设计降雨量（对应的设计降雨量（mm）A区10B区1020C区2030D区3040E区4050F区50I区 （85%90%）II区（80%85%）III区（75%85%）IV区（70%85%）V区（60%85%）1.低影响开发：低影响开发：接近城市开发前自然植被状态下的降雨产流率；2.可实施性：10、可实施性：年雨量控制率下限值对应的设计降雨量值大于20mm且小于30mm，设施易落地1.特殊需求：特殊需求：西部干旱、半干旱地区雨水资源回用需求大；2.可实施性：可实施性：年雨量控制率对应设计降雨量低于20mm，设施易落地上限下限确定依据不同城市差异巨大，图怎么用？一刀切？直接套用？目的？不同城市差异巨大，图怎么用？一刀切？直接套用？目的？85？四、目标的确定与优化目标设计降雨量（目标设计降雨量（mm）北京郑州武汉上海杭州）北京郑州武汉上海杭州85%年雨量控制率33.634.343.333.030.395%年降雨场次控制率48.546.457.044.445.2目标长沙南宁海口拉萨乌鲁木齐目标11、长沙南宁海口拉萨乌鲁木齐85%年雨量控制率31.640.463.412.313.095%年降雨场次控制率46.654.969.821.021.8美国VS中国三个控制率三个控制率 怎么选？怎么选？四、目标的确定与优化1、经济性和极端暴雨2、因地制宜、因项目制宜中小降雨中小降雨五、实际工程落地效果的影响因素指标分解美国VS我国指标分解美国VS我国 老城区：因地制宜老城区：因地制宜 改造难度分级改造难度分级 新城区：全面落地（考虑公平性）新城区：全面落地（考虑公平性）规划管控（两证一书）、雨水排放许可规划管控（两证一书）、雨水排放许可 分解到单项设施？五、实际工程落地效果的影响因素雨水渗透雨水集蓄利12、用雨水渗透雨水集蓄利用渗透塘（明尼苏达大学 google地图）雨水花园（网络）蓄水模块湿塘（东方太阳城，赵杨 摄）渗透塘（明尼苏达大学 google地图）雨水花园（网络）蓄水模块湿塘（东方太阳城，赵杨 摄）污染控制措施污染控制措施五、实际工程落地效果的影响因素实际降雨降雨间隔时间实际降雨降雨间隔时间降雨数据类型平均降雨场次数（场）平均场降雨量（mm）平均场降雨历时（h）场降雨最小降雨间隔时间T（h）629.616.910.91227.418.315.22424.420.823.624小时降雨数据28.016.0数据处理方法：24小时降雨量（非日降雨量）、场降雨划分（无雨时间T）数据处理方法：213、4小时降雨量（非日降雨量）、场降雨划分（无雨时间T）五、实际工程落地效果的影响因素实际降雨降雨间隔时间实际降雨降雨间隔时间延时调节塘（强化水质控制型）雨水花园延时调节塘（强化水质控制型）雨水花园水质控制容积排空时间Td100年一遇调节水位50年一遇调节水位沉泥区蓄水层排空时间Td溢流底部出流入流底部出流溢流溢洪道T怎么确定？为什么？怎么确定？为什么？五、实际工程落地效果的影响因素实际降雨雨型、雨量实际降雨雨型、雨量五、实际工程落地效果的影响因素实际降雨雨型、雨量实际降雨雨型、雨量降雨事件场降雨1场降雨2场降雨3场降雨4降雨量（mm）26.527.3 27.1 26.6 降雨历时（h）4.91.14、63.81.9最大5min降雨量（mm）2.8 3.9 6.2 8.2 雨型特点雨强小且较均匀双雨峰雨峰靠中雨峰靠前模拟结果场径流体积外排率（%）016.212.98.8场雨量径流系数00.1180.0980.066容积法计算结果综合雨量径流系数（0.85*35000+0.15*15000）/50000=0.64设计降雨量（mm，按入渗时间为2h计算）（688+250/12*2*2750/1000）/0.64/50000*1000=25.1场雨量径流系数（26.5-25.1）/26.5=0.053（27.3-25.1）/27.3=0.081（27.1-25.1）/27.1=0.074（26.615、-25.1）/26.6=0.056计算方法不同、结果不同？计算方法不同、结果不同？五、实际工程落地效果的影响因素设施规模确定方法 基于模型计算 统计分析设施规模确定方法 基于模型计算 统计分析82%68825.1/26.571%/73%76%/79%方法特点模型连续计算法降雨统计分析法方法特点模型连续计算法降雨统计分析法降雨数据要求分钟或小时降雨量1）分钟或小时降雨量（用于场次划分）2）24小时降雨量“降雨-径流”计算方法1）汇水面产汇流过程计算2）设施“入流-入渗/底部出流-溢流”过程计算3）动态连续计算1）降雨量加和平均2）静态、无产汇流计算主要水文参数1）霍顿等入渗模型的相关参数2）洼蓄16、量等无输出结果1）雨量、场次、径流控制率2）设施规模雨量、场次控制率设施规模计算直接输出根据设计降雨量，利用容积法（合理化公式法）或SWMM模型计算法（给定雨型）等方法计算难易程度对模型操作经验要求较高易操作计算方法不同、结果不同？计算方法不同、结果不同？怎么选？怎么选？六、年径流总量控制率目标考核1、1、“图纸审核“图纸审核+工程踏勘”工程踏勘”2、2、长历时连续模拟（模型率定与验证）长历时连续模拟（模型率定与验证）（车伍（车伍 摄）（网络）摄）（网络）控制容积、排空时间、汇水面积控制容积、排空时间、汇水面积1、设施规模、设施规模2、竖向和种植图配比（渗透能力）、竖向和种植图配比（渗透能力）3、实际汇水面积、实际汇水面积谢谢！请批评指正