2.3 排水、防澇標準和特征水位

城市排水標準和防澇標準分屬于兩個系統(tǒng)，不同部門、不同行業(yè)。在城市內(nèi)澇治理中，對兩個標準不能銜接的質(zhì)疑較多，似是而非，抑或說認識上有失偏頗。對此，本節(jié)作了論述和分析。

2.3.1 相關標準系列

目前，排水標準與防澇標準都包含若干個規(guī)范，已形成標準系列；其所含規(guī)范可分為國家規(guī)范、行業(yè)規(guī)范、地方規(guī)范。所述標準系列，是指排水設計或防澇設計，都需要系統(tǒng)配套應用的各種規(guī)范。

由于排水和防澇所承擔的角色不同，因此，設計標準就不同。這些規(guī)范的制定，由不同的部門，按照各自的專業(yè)編制，其中多數(shù)為專業(yè)性規(guī)范。而對于相關的計算手冊或?qū)t，各專業(yè)也不相同，例如，雨水量的計算，各省、市標準各不相同。

1.排水標準系列

排水標準系列是指與排水相關的規(guī)范。目前已有或新編規(guī)范有GB 50318《城市排水工程規(guī)劃規(guī)范》、GB 50014《室外排水設計規(guī)范》、GB 50015《建筑給水排水設計規(guī)范》、CJJ 37《城市道路工程設計規(guī)范》、CJJ 75《城市道路綠化規(guī)劃與設計規(guī)范》、CJJ 123《鎮(zhèn)（鄉(xiāng)）村給水工程技術規(guī)程》、CJJ 124《鎮(zhèn)（鄉(xiāng)）村排水工程技術規(guī)程》、《城市內(nèi)澇防治技術規(guī)范》、CJJ 83《城市用地豎向規(guī)劃規(guī)范》、（建設部令第145號）《城市藍線管理辦法》、《城市雨水調(diào)蓄工程技術規(guī)范》、GB/T 50378《綠色建筑評價標準》、CJJ 48《公園設計規(guī)范》等。北京地方標準《城市雨水利用工程技術規(guī)程》等，上海地方標準《上海市城市雨水系統(tǒng)專業(yè)規(guī)劃》、《上海城鎮(zhèn)雨水利用技術導則》等。

排水標準僅僅是針對排水管渠和泵站等雨水設施而言。對于城市內(nèi)澇防治、城市排水系統(tǒng)應對超標雨水等，排水標準則沒有明確的要求和規(guī)劃標準。對城市初期雨水污染、雨水綜合利用等方面也沒有具體的要求和技術標準。這方面應執(zhí)行其他相應的規(guī)范，如GB 18918《污水綜合排放標準》、《上海市污水綜合排放標準》。簡言之，排水是以執(zhí)行GB 50014《室外排水設計規(guī)范》和GB 50318《城市排水工程規(guī)劃規(guī)范》為主。

2.防澇標準系列

防澇標準系列是指與城市防澇、防洪和工程建設相關的規(guī)范。城市防澇規(guī)范主要有《中華人民共和國防洪法》、GB 50201《防洪標準》、GB/T 50805《城市防洪工程設計規(guī)范》、GB 50513《城市水系規(guī)劃規(guī)范》、SL 431《城市水系規(guī)劃導則》、GB 50707《河道整治設計規(guī)范》、GB 50288《灌溉與排水工程設計規(guī)范》、GB 50286《堤防工程設計規(guī)范》、GB 50265《泵站設計規(guī)范》、SL 44《水利水電工程設計洪水計算規(guī)范》等。

城市防澇與防洪相依相伴，因此設計中，防澇標準離不開防洪規(guī)范。

3.標準間的關系和性質(zhì)

上述排水標準系列、防澇標準系列，各自都具有相關性、集合性和整體性。相互關聯(lián)，相互補充，從而構(gòu)成排水標準、防澇標準完整的統(tǒng)一體。

（1）相關性。標準體系內(nèi)各單元（規(guī)范）相互聯(lián)系而又相互作用，相互制約而又相互依賴，它們之間任何一個發(fā)生變化，其他有關單元（規(guī)范）都要作相應地調(diào)整和改變。

（2）集合性。標準體系是由兩個以上的可以相互區(qū)別的單元（規(guī)范）有機地結(jié)合起來完成某一功能的綜合體，隨著現(xiàn)代社會的發(fā)展，標準體系的集合性日益明顯，任何一個孤立標準幾乎很難獨自發(fā)揮效應。

（3）整體性。標準體系是構(gòu)建標準的一個主要出發(fā)點。在一個標準體系中，標準的效應除了直接產(chǎn)生于各個標準自身之外，還需要從構(gòu)成該標準體系的標準集合之間的相互作用中得到。構(gòu)成標準體系的各規(guī)范，并不是獨立的要素，規(guī)范之間相互聯(lián)系、相互作用、相互約束、相互補充，從而構(gòu)成一個完整的統(tǒng)一體。

4.規(guī)范的綜合應用實例解析

以下通過實例，闡述規(guī)范的綜合應用，以此說明標準的特性和相互關系。該實例一共要用到6個以上的規(guī)范，均為水利行業(yè)標準，且與排水標準完全不同。

【實例】 上海市蕰南防澇片（簡稱：蕰南片）水系規(guī)劃。

解析：上海市蕰南防澇片規(guī)劃主要內(nèi)容有防澇和防洪，涉及規(guī)范的綜合應用，按照規(guī)劃內(nèi)容需分步進行，每一項內(nèi)容都涉及若干個規(guī)范的應用，以下不具體介紹規(guī)劃內(nèi)容，只闡述規(guī)劃中所采用的規(guī)范，綜合應用規(guī)范，以及規(guī)范間的相互關系。

（1）確定區(qū)域防洪、防澇標準。確定工程等別，按照GB 50201《防洪標準》，該片防護等級為Ⅰ等。根據(jù)《上海市水利規(guī)劃報告》確定的排澇標準，防澇片（堤防圈圍）內(nèi)設計排澇標準為20年一遇24h暴雨一天排干不成災。我國頒布實施的GB 50201《防洪標準》中規(guī)定，城市等別和防洪標準依據(jù)城市的重要性來劃定，其重要性主要以非農(nóng)業(yè)人口來劃分，共分為4等，詳見表2-4。

由表2-4可知，城市防洪標準與保護人口的多少有關，但城市可以根據(jù)河流和地形特點來分區(qū)設防，分區(qū)設防保護人口遠小于城市的總?cè)丝冢粚τ诳梢苑謪^(qū)設防的城市，規(guī)范中允許選用不同的防洪標準。因此，在城市防洪設計中就要考慮防洪標準是按分區(qū)設防考慮還是整體考慮。在套用規(guī)范標準時，如按分區(qū)設防考慮往往降低了整個城市的設防標準，按整體保護人口考慮，對于可以分區(qū)設防的城市則又提高了分區(qū)的設防標準，對此防洪標準的選擇具有很大的靈活性。

城市防洪標準應因地制宜，但為了有明確的可操作性，城市防洪標準的確定，首先應以非農(nóng)業(yè)人口數(shù)量來劃分，再根據(jù)經(jīng)濟效益、政治社會效益來綜合確定。城市即使有分區(qū)設防的條件，但是不同城區(qū)居民的生活、工作互相影響，城市的交通、供水、供電一旦有一城區(qū)受洪災，勢必影響其他城區(qū)。另外個別城區(qū)情況特殊，從經(jīng)濟效益、政治社會效益考慮，可以提高或降低設防標準。

（2）確定防澇片水面積。水面積是影響區(qū)域排澇最高水位的一個極為重要的因素，也是影響選擇排水區(qū)雨水排水模式和防澇片除澇方案的關鍵因素之一，根據(jù)水面率在開發(fā)過程中不減少的原則以及河網(wǎng)除澇計算結(jié)論，結(jié)合防澇片內(nèi)現(xiàn)狀水面率情況，提出片內(nèi)河湖水面率，有條件的地區(qū)應適當增加水面積，以提高地區(qū)的蓄排除澇能力。

按照GB 50513《城市水系規(guī)劃規(guī)范》規(guī)定“水系改造應尊重自然、尊重歷史，保持現(xiàn)有水系結(jié)構(gòu)的完整性。水系改造不得減少現(xiàn)狀水域面積總量和跨排水系統(tǒng)調(diào)劑水域面積指標。”據(jù)此，蕰南防澇片水域面積率應為8%～12%。

蕰南片行政區(qū)劃包括楊浦區(qū)、虹口區(qū)、閘北區(qū)三區(qū)以及普陀區(qū)、寶山區(qū)部分區(qū)域，總面積173.37km²，城市化面積近100%。蕰南片內(nèi)現(xiàn)有湖泊48個；河湖面積共4.04km²，水域面積率為2.33%，小于規(guī)范要求；因是老城區(qū)，居住密集，擴大水面積有一定困難，有待于大力實施低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建，彌補水域面積率的不足。

（3）確定防澇片外圍堤防及防汛墻設計標準。按照GB 50201《防洪標準》、GB/T 50805《城市防洪工程設計規(guī)范》和GB 50286《堤防工程設計規(guī)范》，蕰南片的黃浦江側(cè)防汛墻為Ⅰ等1級，蘇州河防汛墻為Ⅱ等1級，蕰藻浜、桃浦河—木瀆港河道防汛墻為Ⅱ等2級。

（4）確定防澇片內(nèi)河道、湖泊及排澇泵閘規(guī)模。通過河網(wǎng)水利模型排水除澇模擬計算，按照輸水、引水、排水功能來擬定水閘規(guī)模，按輸水、引、排、調(diào)蓄功能來擬定和驗算河道、湖泊規(guī)模和數(shù)量，通過引水、排澇多方案反復調(diào)整模擬計算后，滿足引水、除澇規(guī)劃標準所確定的規(guī)劃骨干河道、湖泊、水閘工程規(guī)模。綜合考慮河道、水閘、泵站規(guī)模及水面率不同條件下的排水除澇方案，按照推薦的上述河湖水閘工程規(guī)模及布局，進行規(guī)劃標準條件下的排水除澇計算。

內(nèi)河布局盡量保證小區(qū)雨水能分散、就近排入內(nèi)河，并通過河網(wǎng)系統(tǒng)順利匯集；為確保開發(fā)區(qū)管網(wǎng)系統(tǒng)雨水能順利排入內(nèi)河，圩內(nèi)河道最大間距為1.5～2.0km；為溝通圩區(qū)內(nèi)河道，各圩區(qū)原則上設主河一條，主河底寬12m，大于一般河道底寬8m。為改善泵站前池水流條件，提高泵站運行效率，設置4m³/s泵站的河道按底寬12m設計；同時內(nèi)河布局中充分利用現(xiàn)有水利設施，考慮與現(xiàn)有泵閘、公路橋相銜接，以減少工程投資。

對于抽排標準，標準定得越高，抽排流量就越大，相應泵站裝機容量就越多，投資就越大。因此，必須科學地選取抽排標準。選擇抽排標準時，應根據(jù)各排水區(qū)支流的地形、出水口高程和關閘后外江漲水到退水開閘這一過程，即按雨洪同期遭遇的排頻標準計算選取，但對于城市，由于支流較多，排水區(qū)劃分太多，這樣做工作量較大。一般取某一排水區(qū)支流的排水口關閘水位（防汛要求），關閘后外河漲水到退水開閘，根據(jù)此過程統(tǒng)一計算雨洪同期遭遇不同頻率不同時間組合的設計暴雨量，再根據(jù)這一設計暴雨量和各排澇區(qū)不允許淹沒的范圍、調(diào)蓄容積及排澇區(qū)內(nèi)表面硬化情況，計算確定各排澇區(qū)抽排流量。這樣做，對于排水口高程及關閘水位較高的排澇區(qū)，計算確定的抽排流量可能偏大，泵站排澇可能偏于安全；對于排水口高程及關閘水位較低的排澇區(qū)，計算確定的抽排流量可能偏小，泵站排澇可能偏于不安全，但相對規(guī)范而言還是比較科學的。

5.排水、防澇相對應于標準

在排水、防澇系統(tǒng)的框架下，不同的城市區(qū)域內(nèi)，一個防澇片只能對應一個標準，其取決于城市規(guī)模和人口數(shù)量。同一個防澇片內(nèi)不同的排水區(qū)，可能存在若干個標準，其取決于城區(qū)類型，見圖2-7。

一般城市排水標準設計重現(xiàn)期為2年一遇～5年一遇，重點地區(qū)為5年一遇～10年一遇，設計降雨歷時一般不超過2h。城市內(nèi)澇防治標準設計重現(xiàn)期一般城市應為20年一遇至30年一遇，重要城市內(nèi)澇防治標準應為30年一遇至100年一遇。城市防澇系統(tǒng)匯流時間一般不會超過 24h。

圖2-7 標準與排水防澇系統(tǒng)解析圖

從圖2-7可以看出，防澇片包含若干個排水區(qū)，防澇系統(tǒng)是一個綜合系統(tǒng)，排水區(qū)只是防澇片中的一部分。顯而易見，兩者雖然處于一個大系統(tǒng)中，但是所包含的內(nèi)容不同，且排水區(qū)被防澇片所包含，因此，其設計標準比防澇片的設計標準要低。

換句話說，排水區(qū)主要是解決城市常規(guī)的降雨問題，因此，設計標準較防澇標準低；城市防澇工程重點是應對城市暴雨，對應的范圍大，因此設計標準高。

其次，兩個系統(tǒng)的設計重現(xiàn)期，在實際設計過程中可根據(jù)情況調(diào)整。選擇的總體目標，應保證能夠應對高重現(xiàn)期設計降雨事件的峰值流量，確保地表徑流的深度、速度等在可接受的標準范圍之內(nèi)。

2.3.2 排水標準與防澇標準相關性分析

1.兩個標準無法直接銜接

（1）背景條件。目前，排水標準與防澇標準都是自成體系，無法直接銜接。國內(nèi)各城市采用的排澇標準與排水標準，在暴雨選樣和設計暴雨歷時等方面存在較大差異。過去在實際工程的規(guī)劃設計中，未充分考慮到防澇系統(tǒng)和排水系統(tǒng)互為“邊界條件”的影響，如防澇系統(tǒng)中的內(nèi)河水位與排水系統(tǒng)中的管網(wǎng)出流能力互為邊界條件，導致兩個標準之間缺乏合理銜接。兩個標準無法銜接的現(xiàn)狀，影響到城市排水工程與防澇工程的有效連接和溝通。

城市防澇與城市排水，分別遵循不同的行業(yè)規(guī)范，隸屬于不同的管理部門，各成體系，從設計暴雨選擇、設計暴雨歷時、排澇歷時、產(chǎn)匯流計算等各方面存在著較大差別。

（2）問題原因。防澇系統(tǒng)及排水系統(tǒng)分別遵循不同的行業(yè)標準及規(guī)范，在設計暴雨選樣、設計暴雨歷時等方面存在很多差異，各自形成獨立的方法體系，造成兩者的計算結(jié)果難以協(xié)調(diào)統(tǒng)一。

由于城市不同區(qū)域的排水特性和下墊面特性差異性大，且防澇標準與排水標準的服務范圍及應對對象不同，既有的研究成果表明，排水標準與防澇標準做到理論上的數(shù)值“相當”很困難。

城市防澇與排水設計均以一定頻率的設計暴雨推求設計流量，由于暴雨選樣方法、由設計暴雨推求設計流量的產(chǎn)匯流計算方法不同，分析所得的設計暴雨、流量也不相同，導致城市管渠排水流量與城市排澇流量不銜接。

（3）排水、防澇標準比較。前已述及，排水工程主要是解決城市常規(guī)的降雨問題，因此，設計標準較防澇標準低。城市防澇工程重點是應對城市暴雨，對應的范圍大，因此設計標準高。

城市防澇標準的確定，一般是根據(jù)當?shù)厣鐣?jīng)濟發(fā)展水平，充分考慮當?shù)氐淖匀画h(huán)境和排水條件，在城市排水管網(wǎng)設計標準和城市防洪設計標準之間取值。

城市防澇標準的合理確定，是城市排水、防澇工程體系規(guī)劃建設的關鍵。而城市排水防澇工程體系，是由城市排水系統(tǒng)（雨水管網(wǎng)、雨水泵站等）和城市排澇系統(tǒng)（含河道、蓄滯洪區(qū)等）共同組成；因此，防澇標準受排澇系統(tǒng)和排水系統(tǒng)兩者共同制約。

反映在重現(xiàn)期上，排水區(qū)是小范圍，獨立的，所采用重現(xiàn)期應低；防澇片為大范圍，所采用重現(xiàn)期應高。標準關系及對比分析詳見表2-5。

2.排水標準與防澇標準相關性分析

（1）排水范圍不同。內(nèi)河河網(wǎng)是解決較大匯流面積上較長歷時暴雨產(chǎn)生的澇水排放問題，其不但含有城市建成區(qū)，還包括農(nóng)田區(qū)，排澇分區(qū)一般按照下墊面條件、地勢高低、河網(wǎng)布局，排澇設施能力、承泄區(qū)規(guī)模等因素進行排澇分區(qū)劃分。

市政雨水管網(wǎng)是解決小匯流面積上短歷時暴雨產(chǎn)生的排水問題，一般以路網(wǎng)、小區(qū)大小等因素進行排水分區(qū)的劃分，且僅針對城市建成區(qū)。

（2）工程措施不同。城市排澇工程措施一般分為“外擋、中疏、下排”，以堤防、河道、湖泊、水閘、泵站等工程措施為主，建設規(guī)模一般較大，且強調(diào)排澇體系建設，發(fā)揮蓄水、輸水、排水的綜合效益，工程規(guī)模相互之間有密切關系。

城市排水工程則由地面返坡、落水井、雨水管網(wǎng)等排水設施組成，雨水管網(wǎng)一般分為總管和支管，管道規(guī)模主要以匯水范圍大小而定，管道和管道之間的規(guī)模基本無聯(lián)系。

（3）設計標準不同。目前在應用的設計規(guī)范中，尚未有針對城市排澇設計標準的明確規(guī)定，但是GB/T 50805《城市防洪工程設計規(guī)范》中明確了城市澇水的設計標準，其以保護對象的重要程度和保護區(qū)人口為判別標準，以暴雨的重現(xiàn)期表示澇水的設計標準，一般為 10年一遇～20年一遇，城市治澇設計暴雨的歷時和澇水排出時間，應根據(jù)地貌特征、暴雨特性、河網(wǎng)與湖泊的調(diào)蓄情況，經(jīng)論證確定。

根據(jù)GB 50014《室外排水設計規(guī)范》規(guī)定，排水管網(wǎng)采用的是用暴雨強度公式計算的一定重現(xiàn)期的流量作為設計標準，設計標準一般采用2～3a，重要干道、重要地區(qū)或短期積水即能引起較嚴重后果的地區(qū)，一般采用3～5a。暴雨歷時多為5～120min，其不考慮雨水的滯蓄，因此排水時間要求不積水。

（4）計算方法不同。城市排澇暴雨選樣是采用年最大值法，暴雨通常以24h、72h 為控制時段，具體排澇計算中以控制時段為基準，進行暴雨的時程分配，分配時段多采用1～3h，方法多采用衰減指數(shù)法、典型暴雨法等。

排水管網(wǎng)設計暴雨強度主要采用各地區(qū)的暴雨強度公式，一般采用年多個樣法，有條件的地區(qū)才采用年最大值法。

城市排水和城市防澇相關性分析，見表2-6。

綜上所述，城市排澇與排水標準在計算方法上的不同，可能帶來按兩種方法確定的排澇、排水設施是否相適應，即能否滿足排除同一場暴雨的問題。因此，有必要探討排水和排澇各自采用設計重現(xiàn)期的銜接問題，以保證排水區(qū)小區(qū)域的雨水流量，能夠同防澇片大區(qū)域的排澇流量相匹配。使同一場暴雨能夠順利地從城區(qū)雨水管渠進入內(nèi)河，最后匯集到排水口由排澇閘自排或由排澇泵站抽排至外圍承泄區(qū)。

排水設計中，由于排水管網(wǎng)匯水面積較小，調(diào)蓄能力較弱，基本沒有滯蓄庫容，澇災多由短歷時暴雨形成，其設計暴雨歷時一般小于2h。排澇設計一般針對較大匯水面積，考慮河、湖、溝塘等調(diào)蓄能力，其設計暴雨歷時遠大于排水的管道設計，一般取2～24h的長歷時暴雨作為其設計暴雨歷時。

3.排水標準與防澇標準相互轉(zhuǎn)換關系

由于城市排水選樣采用的是次頻率，城市防澇選樣采用的是年最大值法；選樣方法不同，導致兩者在重現(xiàn)期相同時，暴雨強度卻不同。為了確定排水系統(tǒng)和防澇系統(tǒng)相互匹配的關系，實現(xiàn)城市排水標準與排澇標準的有效銜接，許多專家學者對兩者之間的關系進行了研究，提出按概率計算，年最大值法與年多個樣法的頻率關系為：

式中 P_M——年最大值法選樣的概率；

P_E——年多個樣法選樣的概率。

按重現(xiàn)期T_M=1/P_M， T_E=1/P_E，代入式（2-1） 得：

對式（2-2） 兩邊取對數(shù)，整理得年最大值法與年多個樣法的重現(xiàn)期關系式為：

根據(jù)公式（2-3） 計算出的T_E與T_M的關系見重現(xiàn)期的轉(zhuǎn)換表2-7。

上述概率計算表明，只有當T不小于10 a 時，兩種選樣方法所得的暴雨強度相差小于等于5.2%，比較相近，其差值基本符合工程設計對允許誤差的要求。