城市新區排水管網規劃設計分析

張 磊，余 汐

（成都城格城鄉規劃設計有限公司，四川 成都 610000）

0 引言

排水管網是污水處理與再生利用、降雨污染控制與利用和城市水系聯結的重要紐帶；而城市水系作為排水系統的終端，同時也是城市環境的重要組成部分，既是行洪排澇通道，又為人們親水休閑提供空間，其景觀環境質量關乎城市的整體風貌。對此，加強排水管網規劃設計具有重要意義，本文主要從城市新區排水管網的角度出發展開分析。

1 城市排水系統概述

排水系統由排水管網、污水處理與再生水利用系統、降雨污染控制與利用系統和城市水系組成。近年來，我國城市排水管網建設、污水處理與再生利用、內澇防治與降雨污染控制、水體治理等方面均取得了較大進展[1]，體現在以下5 個方面：①排水管道建設力度不斷加大。②城市污水處理設施數量和處理能力快速提升。③再生水利用量逐年增長，在2021 年初印發的《關于推進污水資源化利用的指導意見》，進一步明確了缺水城市再生水利用率提升目標。④以內澇防治、降雨污染控制、城市韌性提升為目標。2015 年以來，國家相繼實施了30 個海綿城市試點建設，通過理論與實踐的融合提升、經驗總結，基于海綿理念灰綠結合、藍綠融合的工程技術體系基本形成。⑤在“水十條”等國家政策的推動下，城市水體治理工作迅速開展，截至2020年底，全國地級及以上城市黑臭水體消除率在98.2%，達成階段性目標，并形成了排水防澇、景觀構建、親水和諧等多目標融合的水體治理路線。

2 城市新區排水管網規劃設計要點

2.1 排水體制選擇與排水分區劃定

排水體制與排水分區規劃應以排水系統行業引領指標實現為目標。因地制宜，合理確定排水體制。城市新區應盡量選用分流制。現有合流制排水系統，有條件的應結合城市排水規劃要求，實施雨污分流改造；暫不具備改造條件的，應采取截流、調蓄和處理相結合的措施，降低雨水徑流污染入河量。

根據城市地形特征，遵循城市空間規劃布局，結合道路豎向規劃、綠地設置及受納水體位置，按照就近原則劃定城市排水分區。雨污水排放應以重力形式為主，水泵提升為輔。適當考慮水利及行政區劃管理要求，為管網、廠站等排水設施的布局提供依據[2]。

2.2 排水設施與河湖聯動布局

（1）污水設施。以污水單元行業引領指標為落腳點，結合城市現狀建設用地情況和發展規劃，合理預測污水排放量，并為未來預留安全余量。逐步完善污水管網系統，服從城市空間規劃，結合城市地形及道路進行排水管線布局，充分利用現有污水管網，盡量減少提升泵站與管網數量，減少與地下構筑物及其他管線交叉。根據城市總體規劃、排水分區、水系位置和水環境質量要求，合理確定污水處理廠位置、處理標準及排水出路。污水處理設施規劃布局應趨向生態化，綜合考慮設施與環境的和諧統一、污泥處理處置與污水資源化利用。

（2）雨水設施。雨水設施布局以實現雨水綜合控制與利用為目標。根據城市氣候特征、規劃用地類型，科學預測雨水排放量。充分利用排水管網設計雨水輸送能力、河湖水系和調蓄設施，合理增設排水防澇和調蓄能力。分析城市道路標高、場地豎向，優化組織雨水徑流路徑，確保排水防澇安全。核算河湖水系長度、面積、水位等參數，合理確定城市雨水排除方式。盡量結合地形、地貌實際情況，劃分雨水排放系統。經雨水管渠自流排入水體的，科學確定雨水管渠排澇能力；經雨水泵站強排進水體的，根據泵站服務面積及管渠埋深、受納水體情況，確定泵站規模及形式。

2.3 水資源優化配置

重點以安全、節約層面的綠色核心指標為指引，結合城市水資源供給側結構性改革需求，統籌利用常規水資源，合理開發非常規水資源，實現供需水量平衡和水質保障。旱季優先以再生水作為生態補水水源，或作為市政雜用水；雨季凈化雨水補充水體或進入調蓄設施，后續用于市政雜用。基于再生利用的污水處理設施配套管網敷設時要同步設置再生水管網，以滿足回用需求；基于排放的污水處理設施宜靠近受納水體布局。

雨水凈化利用的源頭與過程控制設施宜按照海綿城市雨洪管理模式布局，補給景觀水體的，視水質狀況，選擇是否設置末端凈化或溢流污染凈化設施；調蓄后利用的，需在排水管網合適節點設置調蓄設施。水資源優化配置應作為確定非常規水資源利用率規劃指標的前提，并為排水管網與設施、水資源回用設施及場站的規模和布局、生態補水調度等規劃提供決策依據。

2.4 降雨污染控制設施規劃設計

（1）構建灰綠藍結合的全過程降雨污染控制系統。采取源頭污染削減、過程截流、末端處理相結合的降雨污染全過程控制模式，規劃構建灰綠藍有效融合的降雨污染控制系統，實現海綿設施、排水管網、雨水處理設施及河湖水系的優化布局與有效銜接[3]。

（2）加強城市雨水徑流量控制規劃。確定城市雨水徑流量控制目標，并按照低影響開發（LID）要求，分區、分項目細化落實管控目標。統籌雨水徑流量控制與排水防澇安全，優先通過低影響開發設施進行源頭分散控制；結合綠地、水體等開放空間豎向與景觀要求，規劃布局雨水調蓄設施，以削峰延時；耦合排水管網、泵站和澇水行泄通道等實現區域排水防澇目標[4]。

（3）強化徑流污染總量控制設施規劃。以徑流污染總量控制率作為源頭減排設施規劃的核心指標，將雨水收排方式由重力直排改為溢流排放，經源頭設施滯蓄凈化后，再溢流排入雨水系統。在雨水傳輸過程中，因地制宜設置初雨截流與處理設施，依據產匯流特征，核算截流倍數，合理布局處理設施。以污水廠作為初雨處理設施，應評估污水廠處理能力和獲批排污口的管控要求。若無冗余能力，可結合工程占地和排污口排放許可要求，在污水廠內或入河排口合理設置快速凈化設施。加強建設項目雨水徑流管控，新建項目嚴格執行源頭雨水污染控制要求；老舊小區科學部署排水設施升級改造、分流制混錯接改造、合流制清污分流等工作。同步規劃排水管網入河排口整治與水體岸線生態修復措施，因地制宜建設合流制溢流、初雨污染控制設施，有效降低入河污染量。

3 工程案例

3.1 項目背景

本文以某高新區產業園為例，針對其排水管網規劃設計展開詳細分析，探索從城市開發建設“源頭”避免城市洪澇災害發生的規劃策略和待開發城市豎向、雨水排水系統的規劃策略。此高新區位于城市東部，現狀包交通條件包括鐵路、高速公路、省道，交通便捷，區位優勢明顯。

高新區產業園現狀水系主要以坑塘和沖溝溝渠為主，水面面積較小，深度較淺。規劃區現狀處于尚未開發建設的狀態，豎向規劃時，需充分考慮匯水因素，為構建排水順暢、安全的雨水系統奠定基礎。

3.2 地形分析

地形分析基于ArcGIS 平臺，對高新區產業園現狀地形進行可視化地形處理。由此分析，高新區產業園為淺丘地貌，山體較多，相對高差比較明顯。中部丘陵地塊的山體和谷地相對高差在50m 左右；東南地區整體呈緩坡地形，相對高程不大；西北地塊有較為平坦的谷地地形。整體來看地勢相對平坦，方便平整開發利用。

綜上分析，高新區產業園整體地形開發利用條件較好。在豎向規劃時，大部分區塊需要根據山體高程和坡度的差異采用適合的工程改造措施，并在考慮整體土方平衡的情況下，同步考慮對排水的影響，為雨水順暢、自流排放提供條件。

3.3 豎向規劃

本文基于現狀用地分析、地形分析、水文分析及“生態嵌入式”和“梯級組團”組合的開發方案，結合本園區排水的要求，確定了各規劃道路中心線交叉點標高，確定了各個地塊的場地標高。規劃主要道路最大縱坡控制在6%以下，最小縱坡一般≥0.3%，規劃地塊標高應比周圍道路中心線高程至少高出0.15～0.2m；通過生態護坡等形式處理各“梯級區塊”的高差，以保證場地排水的順暢性。

3.4 雨水匯水分析

《室外排水設計標準》（GB 50014—2021）要求，當匯水面積大于2km2時，應采用數學模型來確定雨水設計流量。本文依托地形分析模型，再結合園區內根據地塊性質確定的下墊面數據、園區降雨模型、規劃路網敷設的雨水系統等，采用Infoworks 軟件構建高新區產業園水文水動力模型。經過不同降雨強度下的降雨數學模型分析，合理確定雨水系統和雨水管網管徑，保證雨水排放順暢，避免發生內澇。

3.5 排水管網規劃設計要點

3.5.1 排水分區

本文根據路網結構及豎向規劃分區，以規劃西南大道為界將排水系統劃分為西南大道以西片區和西南大道以東片區兩個大的排水分區。

3.5.2 初期雨水截流與處理

初期雨水截流是指通過雨水調蓄池、雨水濕地等設施截流一定厚度的初期雨水徑流，并對其進行處理，達到徑流污染控制的目的。本文對初期雨水量計算采用暴雨強度計算法和棄流徑流厚度法計算兩種方式計算，具體如下。

（1）棄流徑流厚度法。

根據《建筑與小區雨水利用工程技術規范》（GB 50400—2016），初期雨水量應按下墊面實測收集雨水的CODcr、SS、色度等污染物濃度確定。當無資料時，屋面棄流可采用2～3mm 徑流厚度，地面棄流可采用3～5mm 徑流厚度。計算公式如式（1）所示。

式中：ξ——棄流徑流厚度，mm；F——匯水面積，hm2；W——初期雨水量，m3。

（2）暴雨強度計算法。

根據當地的暴雨強度公式，確定暴雨強度。本文初雨計算收集時間采用15min，考慮一次暴雨最大初期雨量和年初期雨水總量，其中一次暴雨最大初期雨水量計算公式采用《室外排水設計標準》（GB 50014—2021）雨水設計流量的計算式進行相關雨量計算，表達式如式（2）所示。

式中：Q——雨水設計流量，L/s；q——設計暴雨強度，L/（ha·s）；ψ——徑流系數；F——匯水面積，hm2。

通過兩種計算方式取較大值，作為初期雨水收集量。本文結合園區實際，采用在雨水排出口新建初期雨水調蓄池的方式對初期雨水收集，收集后為避免對污水處理廠運行造成影響，采用序批式外排至市政污水管道中再進入污水處理廠處理。

3.5.3 雨水管網規劃設計

雨水管網遵循就近排入的原則，同時避免管道出現逆坡。本文將園區內西南大道南側的規劃河道作為雨水系統的主排水通道。排水系統依據場地和道路的豎向規劃，依靠重力流排放，雨水通過管網系統匯集后經初期雨水截流設施排入規劃河道。

3.5.4 污水管網規劃設計

污水系統依據場地和道路的豎向規劃，本文將園區內西南大道作為污水系統的截污干管布置載體，通過雙側布置的截污干管，沿途收集規劃地塊內污水和支路的污水后，最終進入污水處理廠達標排放。污水管網的管徑采用收集污水量計算，并用序批式初期雨水排放量進行校核。

3.5.5 排水管網規劃設計要點

排水管網規劃設計中的要點有以下3 個方面。

（1）排水分區與豎向分區、土石方分區保持一致，排水方向與豎向設計的標高相互協調，滿足雨水順暢排放的要求。

（2）城市道路坡度大，雨水管網敷設坡度大，雨水在管道內流動速度快，充分利用管道上限流速，快速排水，避免城區內澇。

（3）在綠地景觀塑造中，結合低影響開發的理念，局部綠地的高程可稍低于場地平均高程，通過下凹式綠地的低影響開發措施增強雨水調蓄能力。

4 結語

綜上所述，城市排水系統在維護城市穩定運轉方面發揮著重大作用，排水管網能夠有效地將城市內積水排出，防止城市出現內澇，同時通過降雨污染控制設施的合理設置，以及水資源優化配置，有效避免水污染問題的出現。在城市新區排水管網規劃設計時，需全面統籌考慮全局，加強用地、地形以及匯水分析，科學進行排水分區與排水管網規劃設計工作，保證排水系統高效、安全運行。