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径流污染控制和开发前自然水文状态恢复是雨水径流总量控制的出发点,径流体积控制是关键途径。总量控制包括径流体积和径流污染物总量,工程设施的工作原理不同,影响实际工程落地效果的因素包括降雨间隔时间与雨型、汇水面不透水率、设施排空时间与规模等。设施规模的确定基于降雨统计分析和模型连续计算,应根据降雨数据精度与方法各自的特点进行选择。实践中应考虑经济性、极端暴雨影响等,因地制宜地确定总量控制目标。总量控制目标的考核方式包括施工图审核与工程踏勘和模型连续计算。期望为我国雨水径流总量控制目标更科学、有效地落地提供指导。
前言
2014年10月《海绵城市建设技术指南——低影响开发雨水系统构建(试行)》(以下简称“指南”)发布至今,成为全国各城市进行海绵城市规划建设的重要技术参考文件。随着海绵城市相关研究和工程实践不断深入,行业内及相关行业对“指南”中涉及的重要目标之一——雨水径流总量控制仍存有较多困惑甚至质疑,比如,总量控制的目标仅是为了解决径流污染,总量减排就是通过入渗和回用实现“不外排”,我国总量控制目标定得偏高,指标要分解到单项设施,模型计算法比容积法更准确,总量减排会造成河道干涸,总量减排影响因素多、无法考核,海绵城市只考虑总量控制,不考虑峰值、暴雨洪涝控制,等等。针对这些困惑和质疑,本文特别进行阐述和释疑,以期为该目标更科学、有效地落地提供参考。
关于“指南”中“年径流总量控制率目标区域划分”
1.1径流污染控制与恢复自然水文状态的关系
美国于1972年修订《清洁水法》并试行“国家污染排放许可制度(NPDES)”以后,逐渐开始关注雨水径流污染带来的水环境问题。美国环保局(EPA)于1976主持完成了全国合流制溢流和城市雨水径流排放评价项目,随后,在1979~1983年期间,主持开展了全国性城市径流项目,为国家制定相关雨水管理政策提供了重要数据支撑,1987年,美国国会对《清洁水法》进行修订,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。
在1983年完成的全国性合流制溢流和城市雨水径流排放评价项目中,EPA利用STORM模型连续模拟(25年小时降雨量数据)的方法,首次借助“年径流(体积)总量控制率”、“年雨量控制率”指标,对“调节-处理”系统控制CSO次数及污染物总量、径流污染物总量的效果及成本等进行了系统的量化评估。
1989年,Ben Urbonas,P.L.与James C.Y.Guo通过逐场降雨的“降雨-径流”计算(25年小时降雨量数据),借助“年径流总量控制率”和“年降雨场次控制率”指标,首次提出了延时调节塘(Extended Detention Pond)水质控制容积(Water Quality Control Volume,WQCv)的优化确定方法,后被广泛用来确定源头LID设施的规模。
2009年,美国环保局发布《联邦项目暴雨管理技术指南》,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,指出可通过统计分析95%降雨场次率对应的24小时降雨量,或采用模型连续模拟、文献查阅等方法对开发前水文条件进行评估,以确定总量控制目标及LID、GI设施的滞蓄容积,并提出通过雨水渗透、蒸发和集蓄利用,实现径流历时、流量及体积等恢复到开发前自然水文状态。
截至2011年,美国共有30个州提出了基于场次控制率、径流体积控制率及水质控制容积的雨水滞蓄(retention)和水质处理(treatment)体积控制标准。
2014年,作者以维持城市开发前自然状态下的降雨地表产流率与控制径流污染为出发点,通过统计分析全国大陆地区186个城市30年(1983年~2012年)24小时(20时~20时)降雨量数据的方法,得到年雨量控制率及其对应的24小时雨量(设计降雨量),并综合各因素,给出了年雨量控制率指标分区图以及各分区的控制率取值推荐范围,以指导不同城市确定总量控制目标。
回顾上述美国及我国雨水径流总量控制的里程碑事件,如表1所示。
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