北京市雨水控制与利用工程设计规范部分设计参数的确定龚应安张书函陈建刚等

８６　　　给水排水　Ｖｏｌ．４０　Ｎｏ．１　２０１４北京市《雨水控制与利用工程设计规范》部分设计参数的确定１　１　１　　２（１北京市水科学技术研究院，北京　１０００４８；２北京市市政工程设计研究总院有限公司，北京　１０００８２）　　摘要　就北京市地方标准《雨水控制与利用工程设计规范》（ＤＢ　１１／６８５—２０１３）中降雨量、径流系数、径流雨水水质等设计参数的确定进行了分析，以期为标准的实施起到积极的推动作用。关键词　雨水控制与利用　设计参数　降雨量　径流系数　径流雨水水质０　前言作为一个水资源严重紧缺的城市，北京市雨水资源的利用一直为社会所关注，为更好地推动全市雨水利用的开展，２０１３年７月２４日，北京市规划委员会、北京市质量技术监督局发布了地方标准《雨水控制与利用工程设计规范》（ＤＢ　１１／６８５—２０１３，以下简称“规范”），于２０１４年２月１日起开始实施。该“规范”是由北京市建筑设计研究院有限公司、北京市市政工程设计研究总院有限公司和北京市水科学技术研究院等编制单位技术人员在总结近年来北京市雨水控制与利用工程的设计和实践经验，对原地方标准《城市雨水利用工程技术规程》（ＤＢ１１／６８５—２００９）、《北京市小区雨水利用工程设计指南》进行修订，并充分征求意见的基础上形成。修订后的规范内容共分５章，包括：１总则；２术语、符号；３设计计算；４建筑与小区；５．市政工程。其中，３设计计算章节内容由北京市水科学技术研究院进行修订，内容包括设计参数、水量计算、渗透设施计算等内容。设计参数包括降雨参数、暴雨强度分区、降雨历时、径流系数、径流雨水水质等内容，考虑到有关暴雨强度分区、降雨历时内容在北京市《城市雨水系统规划设计暴雨径流计算标准》ＤＢ１１／９６９中已有详述，本文仅对降雨参数、径流系数、径流雨水水质等主要设计参数的确定进行分析。１　降雨参数的确定“规范”３．１．１条对降雨资料的选取作出规定。１．１　多年平均降雨量当前降雨量的发布有气象部门和水文部门，由于站点设置位置不同等原因，两个部门发布的降雨数据并不一致。探其原因，水文部门发布的雨量数据，主要用于汛期的水情预报，数据一般比较详细，大多采取在现有重要的水文站加测雨量的方式，以获取雨量数据。但上述水文站大都设在河流水库旁边，无法满足标准气象站的设置要求，而张方伟进行的有关长江流域气象站雨量和水文站雨量的对比分析中，气象站雨量更能代表长江流域的降雨量特征［１］。结合北京市实情，本“规范”中降雨参数的确定选取了气象部门的数据，根据中国气象局官网提供的北京观象台站降雨量数据，由此确定北京地区（以北京观象台站为例）１９５３～２０１２年多年平均降雨量为５９５ｍｍ，北京地区降雨统计见表１，年降雨量总体呈下降趋势，见图１。１．２　北京地区典型降雨量北京地区典型降雨量资料，以城区松林闸为例，确定了１ａ一遇最大２４小时、２ａ一遇最大２４小时的降雨量。通过查阅《北京市水文手册第一分册暴雨图集》（北京市水利局，１９９９年９月）檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿第二部分的５　张书函，王海潮，臧敏，等．北京城市雨水利用发展思路．北京水务，２０１１，（５）：１～３６　郑克白，孙敏生，彭鹏．北京奥林匹克公园中心区下沉花园雨水利用及防洪排水设计．给水排水，２００８，３４（７）：９７～１０１７　潘安君，张书函，陈建刚，等．城市雨水综合利用技术研究与应用．北京：中国水利水电出版社，２０１０　　※通讯处：１０００４５　北京市南礼士路６２号电话：[phone]Ｅ－ｍａｉｌ：[e-mail]收稿日期：２０１４－０８－０８给水排水　Ｖｏｌ．４０　Ｎｏ．１　２０１４８７　　　　　表１　北京地区多年年降雨统计年份降雨量／ｍｍ年份降雨量／ｍｍ年份降雨量／ｍｍ年份降雨量／ｍｍ１９５３　６５７．６　１９６８　３８６．５　１９８３　４８９．９　１９９８　７３１．７１９５４　９６０．９　１９６９　９１３．１　１９８４　４８８．８　１９９９　２６６．９１９５５　９３１．４　１９７０　５９７．０　１９８５　７２１．０　２０００　３７１．１１９５６　１　１１５．２　１９７１　５１１．０　１９８６　６６５．３　２００１　３３８．９１９５７　４８６．８　１９７２　３７４．０　１９８７　６８３．９　２００２　３７０．４１９５８　６９１．４　１９７３　６９８．１　１９８８　６７３．３　２００３　４４４．９１９５９　１４０４．６　１９７４　４７４．５　１９８９　４４２．２　２００４　４８３．３１９６０　５２６．４　１９７５　３９１．２　１９９０　６９７．３　２００５　４１０．７１９６１　５９９．５　１９７６　６８２．８　１９９１　７４７．９　２００６　３１８．０１９６２　３６６．９　１９７７　７７９．８　１９９２　５４１．５　２００７　４８３．９１９６３　７７５．５　１９７８　６６４．３　１９９３　５０６．７　２００８　６２６．３１９６４　８１７．２　１９７９　７１８．２　１９９４　８１３．２　２００９　４８０．６１９６５　２６１．４　１９８０　３８０．７　１９９５　５７２．５　２０１０　５２２．５１９６６　５２６．７　１９８１　３９３．２　１９９６　７００．９　２０１１　７２０．６１９６７　５９２．４　１９８２　５４４．４　１９９７　４３０．９　２０１２　７３３．２　注：多年平均降雨量５９５ｍｍ。图１　北京地区多年年降雨变化过程各种历时暴雨特征值成果表中的表（五）北京市最大２４小时暴雨特征值统计表，运用皮尔逊Ⅲ型曲线计算求得。１．３　雨水控制利用系统年径流总量控制设计采取多年降雨资料统计数据，分析得到年雨水控制利用率所对应的设计降雨量（日降雨值），设计雨量的确定通过统计学方法获得，将多年的降雨量日值按雨量大小分类，统计小于某一降雨量的降雨总量在总降雨量中的比例。根据北京建筑大学对北京市１９８１～２０１０年的年降雨统计资料的分析（数据来源为中国气象科学数据共享服务网中国地面国际交换站气候资料日值数据集，小于２ｍｍ的降雨不在统计之内），得到年雨水控制利用率与雨水利用设计降雨量的关系如图２所示，从中得到对应比例为５５％、６０％、７０％、……、９０％的年径流（降雨）总量控制率时的降雨量（日值）的设计雨量，不同雨水控制利用率对应的降雨量值见“规范”文本中表３．１．１－２，年径流总量控制率对应的设计降雨量如图２所示［２］。图２　不同数值以下降雨的年雨水控制利用率２　径流系数“规范”３．１．４条对径流系数的选取作出规定。“规范”中提出不同种类下垫面的径流系数应依据实测数据确定，缺乏资料时可参照“规范”文本中表３．１．４取值。“规范”文本中表３．１．４，屋面、水面及地下室覆土绿地（＜５００ｍｍ）雨量径流系数、流量径流系数取值参考《建筑与小区雨水利用工程技术规范》ＧＢ　５０４００；混凝土或沥青路面及广场、大块石铺砌路面及广场、沥青表面处理的碎石路面及广场、级配碎石路面及广场、干砌砖石或碎石路面及广场、非铺砌的土路面、绿地雨量径流系数参考《建筑与小区雨水利用工程技术规范》ＧＢ　５０４００取值，流量径流系数参考《城市雨水系统规划设计暴雨径流计算标准》ＤＢ　１１／９６９高限值。透水铺装地面径流系数的取值，对于一定结构的透水铺装地面，当降雨量超过透水铺装层容量和路基层土壤下渗能力时将产生径流，根据原北京市地方标准《城市雨水利用工程技术规程》（ＤＢ　１１／６８９—２００９），其径流系数的理论值可按照下式计算［３］。ψＰ，ｔ＝ｈｙ，ｔ－（Ｗｐ＋６０　０００　Ｋｔ）ｈｙ，ｔ式中　ψＰ，ｔ———历时为ｔ、重现期为Ｐ的降雨的透水铺装地面径流系数；８８　　　给水排水　Ｖｏｌ．４０　Ｎｏ．１　２０１４ｈｙ，ｔ———历时为ｔ、重现期为Ｐ的降雨量，ｍｍ；Ｗｐ———透水铺装层的容量，ｍｍ；ｔ———降雨历时，ｍｉｎ；Ｋ———透水铺装基层的饱和导水率，ｍｍ／ｍｉｎ。研究表明，当路基土渗透系数为１．０×１０－４ｃｍ／ｓ，设计铺装层容水量为４５ｍｍ时，不同降雨重现期、不同降雨历时透水铺装地面径流系数计算成果见表２。表２　不同重现期、不同历时降雨透水地面的径流系数降雨历时／ｍｉｎ不同重现期降雨的透水地面径流系数Ｎ＝１　Ｎ＝３　Ｎ＝５　Ｎ＝１０　Ｎ＝２０　Ｎ＝５０５　０　０．００　０．００　０．００　０．００　０．００１０　０　０．００　０．００　０．００　０．００　０．００１５　０　０．００　０．００　０．００　０．００　０．０２２０　０　０．００　０．００　０．００　０．０２　０．１６３０　０　０．００　０．００　０．０８　０．１９　０．３０４０　０　０．００　０．０６　０．１８　０．２８　０．３８６０　０　０．０９　０．１９　０．３０　０．３８　０．４７１２０　０．００１　０．２９　０．３６　０．４５　０．５１　０．５８　注：表中径流系数为０时，表明没有径流产生。从表２中可以看出，透水铺装地面的径流系数随降雨重现期增大、降雨历时增加而增大，表现为：降雨重现期越大，雨水下渗量占降雨量的比例越小，透水铺装地面径流系数越大；降雨历时越长，透水铺装地表径流系数越大［４］。下沉广场区域５０ａ（及以上）一遇流量径流系数取０．８５～１．０，该值的选取主要是依据郑克白等［５］在北京奥运中心区下沉花园雨水利用设计中采用模拟计算的结果，即下沉花园５０年重现期时径流系数０．７４，１００年重现期时径流系数０．８１。同时出于安全等方面的考虑，对于下沉花园覆土层厚度≥１．５ｍ时，流量径流系数取值０．８５，对于下沉花园覆土层厚度＜１．５ｍ时，流量径流系数取值１．０。３　径流雨水水质“规范”３．１．５条明确径流雨水水质应以实测为主，并结合已有研究结果列举了部分下垫面条件下雨水水质指标。“规范”文本中表３．１．５数据主要依据北京市水科学技术研究院［６］、北京建筑大学［７］及北京市市政工程设计研究总院［８］等对北京地区不同下垫面雨水径流的监测数据。研究表明，屋面雨水水质经初期弃流后可达到：ＣＯＤ约为１００ｍｇ／Ｌ，ＳＳ为２０～４０ｍｇ／Ｌ，径流雨水的可生化性较差。相较而言，城市道路雨水径流水质相对差一些，尤以初期雨水径流水质更劣。道路雨水径流ＳＳ与其他污染物的相关性研究表明，径流污染物多数存在于ＳＳ中。４　结语本文对北京市地方标准《雨水控制与利用工程技术规范》（ＤＢ１１／６８５—２０１３）中有关降雨、径流系数、径流水质等设计参数的确定进行了阐述，以期对标准的实施起到积极的推动作用。同时，可为全国其他省市开展雨水控制与利用工作提供借鉴。参考文献１　张方伟．长江流域气象站雨量与水文站雨量对比分析．见：中国气象学会２００４年年会论文．２００４２　唐宁远，车伍．城市雨水处理设施规模确定方法分析．给水排水．２００９，３５（１１）：４３～４８３　张书函，陈建刚，潘艳艳，等．城市小区雨水利用措施对雨水管线设计参数的影响．中国给水排水，２０１０，２６（２０）：３９～４４４　丁跃元，侯立柱，张书函．基于透水砖铺装系统的城市雨水利用．北京水务，２００６（６）：１～４５　郑克白，孙敏生，彭鹏．北京奥林匹克公园中心区下沉花园雨水利用及防洪排水设计．给水排水，２００８，３４（７）：９７～１０２６　侯立柱，丁跃元，冯绍元，等．北京城区不同下垫面的雨水径流水质比较．中国给水排水，２００６，２２（２３）：３３～３７７　车伍，欧岚，汪慧贞，等．北京城区雨水径流水质及其主要影响因素．环境污染治理技术与设备，２００２，３（１）：３３～３７８　邵辉煌，李艺，方先金，等．北京市城市道路雨水径流水质特性研究．给水排水，２０１１，３７（５）：１３０～１３３　　※通讯处：１０００４８　北京市海淀区车公庄西路２１号电话：[phone]Ｅ－ｍａｉｌ：[e-mail]收稿日期：２０１４－０８－０８