3.水量和水质3，1 水 量3.1 1 雨水调蓄设施的主要功能是削减峰值流量,防治内涝、控制雨水径流污染和雨水综合利用 雨水调蓄设施的设计调蓄量应根据主要功能要求、经计算确定,当雨水调蓄设施具有多种功能时 应分别计算各种功能所需要的调蓄量根据不同功能发挥的时序，确定取最大值或是合计值作为设计调蓄量。3，1，2.我国目前采用恒定均匀流推理公式计算雨水设计流量 恒定均匀流推理公式基于以下假设，降雨在整个汇水面积上的分布是均匀的,降雨强度在选定的降雨时段内均匀不变.汇水面积随集流时间增长的速度为常数。因此推理公式适用于较小规模排水系统的计算，当应用于较大规模排水系统的计算时会产生较大误差、随着技术的进步。管渠直径放大,水泵能力提高 排水系统汇水面积逐步扩大.应对推理公式进行修正 发达国家已采用数学模型模拟降雨过程 把排水管渠作为一个系统考虑。并用数学模型对管渠进行管理。美国一些城市规定的推理公式适用范围分别为、奥斯汀4km2、芝加哥0.8km2.纽约1,6km2,丹佛6，4km2且汇流时间小于10min。欧盟的排水设计规范要求当排水系统面积大于2km2或汇流时间大于15min时，应采用非恒定流模拟进行城市排水管渠水力计算 在总结国内外资料的基础上。本规范提出当汇水面积大于2km2时，雨水设计流量宜采用数学模型进行确定。无论采用推理公式法还是数学模型法、当设计降雨历时小于暴雨强度公式编制时采用的降雨历时。都可以采用暴雨强度公式计算设计暴雨强度或推算设计降雨过程，设计降雨历时等于汇水区域的集水时间.即汇水区域最远点流到设计断面所需时间,其数值等于地面汇流时间和管渠汇流时间之和。对于集水时间超过暴雨强度公式编制时采用的降雨历时情况 由于已超出了暴雨强度公式的适用范围，宜采用当地有代表性的长历时降雨资料。通过同频率放大或同倍比放大的分析方法,得出相应的设计值。3，1,3，本条规定了调蓄量的确定方法、1 公式.3、1 3，1、是基于水流的连续性方程,通过在不同设计暴雨重现期条件下、计算入流和出流过程线确定所需调蓄量的基本理论公式.其中入流过程线根据设计标准计算确定、设计标准可以是当地的内涝防治设计重现期。雨水管渠设计重现期或者径流量控制标准，出流过程线是按调蓄池下游系统受纳能力确定的.式中的降雨历时t指设计降雨过程的总持续时间。与计算暴雨强度时的集水时间有所区别.描述式中的入流和出流过程线Qi和Qo时.需以下基本资料 1 调蓄工程具有确定的上下游边界条件.2，足够的降雨资料 特别是较长历时的降雨资料，3,足够的下垫面条件数据、如径流系数、土壤渗透系数，不透水面积所占比例等、用于计算汇水区域内的产流和汇流过程.4.调蓄设施的形式和各部位尺寸，用于计算调蓄设施的出口流量随时间和设施内水深等因素的变化过程,此外 Qo的取值不应超过区域开发前相同设计重现期下的雨水峰值流量和调蓄工程下游的受纳能力、公式、3。1、3。1。所需的基础资料较多 且所得的调蓄设施有效容积需根据试算结果不断修正，以满足设计要求、当汇水区域面积较小时，可对调蓄设施的入流和出流过程进行适当简化 美国联邦政府开发的FAA法是一种常见的简化方法、如下式所示、式中、Qi。暴雨峰值流量。通过暴雨强度公式获得.Qo.调蓄设施平均出口流量。适用于串联式调蓄池，或下游排水系统设计流量.适用于并联式调蓄池,t、降雨历时，鉴于上式中Qo的定义不够明确.美国科罗拉多大学丹佛分校的James C。Y,Guo 郭纯园.教授对FAA法进行了修正,如下式所示。式中、Qa，调蓄设施的最大允许出口流量、适用于串联式调蓄池 或下游排水系统设计流量 适用于并联式调蓄池、tc，集水时间.有别于降雨历时t,2,公式.3，1.3。2,采用的是脱过系数法 这是一种采用由径流成因所推理的流量过程线推求调蓄容积的方法,选取脱过系数时.调蓄设施上游的设计流量 应根据其上游服务面积的雨水设计流量确定,调蓄设施下游的设计流量,不应超过其下游排水设施的最大受纳能力.降雨历时不应大于编制暴雨强度公式时采纳的最大降雨历时。由于脱过系数法是在暴雨强度公式的基础上推理得到的、因此该方法的适用范围应与暴雨强度公式的适用范围相同 鉴于我国目前暴雨强度公式的降雨历时大多不超过180min、因此。运用脱过系数法确定调蓄量时应注意其适用范围。3,用于削减峰值流量雨水调蓄工程的设计过程中需进行内涝防治设计重现期的校核、应考虑工程对雨水的调蓄作用，因此宜采用较长历时降雨。且应考虑降雨历程。即雨型的影响.发达国家采用的降雨历时一般为3h,24h，如美国得克萨斯州交通局颁布的,水力设计手册，2011年版。规定一般采用24h、美国丹佛市的,城市暴雨排水标准.2011年版，第一卷，规定，服务面积小于10平方英里，约25 9km2。最小降雨历时为2h 10平方英里。20平方英里,最小降雨历时为3h，大于20平方英里.约51,8km2,最小降雨历时为6h,美国休斯敦设计手册第九章雨水设计要求,2005年版 规定,小于200英亩。约0.8km2。时.最小降雨历时为3h。大于200英亩时、最小降雨历时为6h，因此,本规范规定用于削减峰值流量的雨水调蓄工程的调蓄量计算中 设计降雨历时宜选用3h。24h.计算该范围内不同降雨历时时出入调蓄设施的雨水量之差 得到在每个降雨历时情况下所需的调蓄容积.最大值即为所需的调蓄设施容积，当雨型的统计资料匮乏时,排水系统的设计一般假定在一定降雨历时范围内暴雨强度保持恒定 不考虑雨型，当地雨型资料缺乏时。可以采用附近城市或地区的雨型、或采用当地发生过的有代表性的典型暴雨过程。典型暴雨过程应在暴雨特性一致的气候区内选择有代表性的雨量过程.所谓有代表性就是指暴雨特性能够反映设计地区情况 符合设计要求 主要遵循以下几个原则。1、历史上已经发生过的流域性特大暴雨、雨量时空分布资料充分和可靠,2、造成特大洪涝灾害的暴雨。水文气象条件较接近规划情况.3,暴雨类型和时空分布特征具有代表性。4,对规划调蓄工程不利的雨型，选定了典型暴雨过程后,就可用同频率或同倍比设计暴雨量控制方法。对典型暴雨分段进行缩放 不同时段控制放大时,控制时段划分不宜过细。如江苏省各市控制时段主要采用5min、对暴雨核心部分24h暴雨的时程分配,时段划分视流域大小和汇流计算所用的时段而定。1 同频率放大法,在放大典型过程线时，按雨峰和不同历时的雨量分别采用不同倍比，使放大后的过程线的雨峰和各种历时的雨量分别等于设计雨峰和设计雨量，也就是说,经放大后的过程线，其雨峰值和各种历时的降雨总量都等于同一设计频率,称为同频率放大法.同频率放大法可保证指定设计时段规划区域和指定分区雨量等于设计频率、满足各种规划方案水文计算要求。缺点是对雨量时空分布分时段和分区域缩放会引起雨型时空分布的变形、且统计时段和分区数越多，雨型变形越大。2、同倍比放大法 用同一放大倍比k值放大典型暴雨过程线的雨量坐标、使放大后的暴雨量等于设计暴雨量.或使放大后的控制时段的暴雨量等于设计暴雨量.称为同倍比放大法.同倍比放大法计算出的暴雨时间和空间分布的形状不会发生变化 仅降雨强度的同倍比改变，缺点是仅一个时段的雨量满足设计频率,当区域设计暴雨的敏感历时未知或变化时。或者各项内涝防治工程具有不同的敏感历时、同倍比放大法得出的设计暴雨结果无法满足要求。3。1 4,截流倍数计算法是一种基于合流制排水系统设计截流倍数的计算方法，由于雨水径流量和污水量并无直接的比例关系,因此 通过公式。3，1 4、得到的调蓄量不能直接反映合流制排水系统中溢流污水被截流的程度 一些发达国家常用的指标是合流污水的截流率，即截流量占降雨量的百分比。上海等地曾通过统计总结了当地截流倍数和合流污水截流率的直接关系,并用于调蓄工程的设计。截流倍数计算法是一种简化计算方法。该方法建立在降雨事件为均匀降雨的基础上 且假设调蓄工程的运行时间不小于发生溢流的降雨历时。以及调蓄工程的放空时间小于两场降雨的间隔 而实际情况很难满足上述两种假设，因此 以截流倍数计算法得到的调蓄量偏小、计算得到的调蓄量在实际运行过程中发挥的效益小于设定的调蓄效益.在设计中应乘以安全系数β 根据上海等地工程实践。可取1、1。1，5，3.1 5,用于源头径流总量和污染控制的雨水调蓄工程.其调蓄量可按当地年径流总量控制率对应的单位面积调蓄深度计算后确定。住房城乡建设部发布的、海绵城市建设技术指南，中列举了部分城市不同年径流总量控制率对应的单位面积调蓄深度,在缺乏相关资料时。可作为参考、用于分流制排水系统径流污染控制的雨水调蓄工程，其调蓄量的确定应综合考虑当地降雨特征.受纳水体的环境容量,降雨初期的雨水水质水量特征，排水系统服务面积和下游污水处理系统的受纳能力等因素 国外有研究认为,1h雨量达到12，7mm的降雨能冲刷掉90。以上的地表污染物.同济大学对上海芙蓉江，水城路等地区的雨水地面径流研究表明.在降雨量达到10mm时，径流水质已基本稳定 国内还有研究认为一般控制量在6mm，8mm可控制60，80，的污染量.因此，结合我国实际情况,调蓄量可取4mm,8mm，地面污染程度较严重的区域宜取上限、3、1 6，确定调蓄量时、应考虑地理位置限制、雨水水质水量、雨水综合利用效率和投资效益等多种因素,并进行综合比较后确定，3 1。7、相关研究表明，城镇径流存在明显的初期冲刷作用.但由于降雨冲刷过程的复杂性和随机性、确定不同条件下的初期径流弃流量是一个难题、在有条件的地区，应在实测服务范围内不同下垫面收集雨水的化学需氧量.COD 悬浮物 SS，等污染物浓度.根据污染物浓度随降雨量的变化曲线确定初期径流弃流量,根据实测数据计算分析、通常一场降雨,路面的初期径流弃流量是屋面的3倍以上,当屋面的弃流量为2mm、3mm时。即可控制整场降雨60 以上的径流污染负荷,当超过3mm时 污染控制效果无显著增加 路面的情况更为复杂,数据变化幅度更大，但一般弃流量为6mm.8mm可控制约60、以上的污染量,当超过10mm时,污染控制效果无显著增加,因此。结合我国实际情况.地面径流深度可为4mm。8mm。地面污染程度较严重的区域宜取上限.3，1、8，新建多功能调蓄设施的调蓄量、应综合考虑自身景观或休闲娱乐功能.并根据调蓄功能和设计标准经计算后确定.原有景观或休闲娱乐设施改建为多功能调蓄设施时。应根据设施的可调蓄水量校核设计标准是否满足调蓄量要求 当不满足要求时。可对设施进行改扩建。但不应影响设施原有功能的发挥 3,1、9。调蓄设施可设置在排水系统的不同位置。如进入排水管渠系统前、管渠系统中间和管渠系统末端等,当多个调蓄设施联合运行时.应考虑其综合效果和投资效益。确定各项设施的位置和规模。并采用数学模型对其调蓄效果进行综合评估 满足调蓄工程的总体设计要求。