年徑流總量控制率
全年得到控制雨量佔總雨量的比例
年徑流總量控制率指標是指通過自然和人工強化的滲透、集蓄、利用、蒸發、蒸騰等方式,場地內累計全年得到控制的雨量佔全年總降雨量的比例。
海綿城市建設提倡推廣和應用低影響開發建設模式,加大對城市雨水徑流源頭水量、水質的剛性約束,使城市開發建設后的水文特徵接近開發前,有效緩解城市內澇、控制面源污染,最終改善和保護城市生態環境,實現新型城鎮化下城市建設與生態文明的協調發展。在“源頭減排、過程式控制制、末端治理”的海綿城市建設全過程中,雨水的滲、蓄、滯、凈、用等綜合效益,主要依託對降雨的體積控制來實現,體現在年徑流總量控制率這一核心指標中。
按此定義,年徑流總量控制率=100%-(全年外排雨量/全年總降雨量)*100%。年徑流總量控制率可通過日降雨量統計分析,折算到設計降雨量:選取至少近30年(反映長期的降雨規律和近年氣候的變化)日降雨(不包括降雪)資料,扣除≤2mm的降雨事件的降雨量(一般不產生徑流),將日降雨量由小到大進行排序,統計小於某一降雨量的降雨總量(小於該降雨量的按實際雨量計算出降雨總量,大於該降雨量的按該降雨量計算出降雨總量,兩者累計總和)在總降雨量中的比率,此比率(即年徑流總量控制率)對應的降雨量(日值)即為設計降雨量H。
低影響開發雨水系統的徑流總量控制一般採用年徑流總量控制率作為控制目標。年徑流總量控制率與設計降雨量為一一對應關係。
理想狀態下,徑流總量控制目標應以開發建設后徑流排放量接近開發建設前自然地貌時的徑流排放量為標準。自然地貌往往按照綠地考慮,一般情況下,綠地的年徑流總量外排率為15%-20%(相當於年雨量徑流係數為0.15-0.20),因此,借鑒發達國家實踐經驗,年徑流總量控制率最佳為80%-85%。這一目標主要通過控制頻率較高的中、小降雨事件來實現。以北京市為例,當年徑流總量控制率為80%和85%時,對應的設計降雨量為27.3mm和33.6mm,分別對應約0.5年一遇和1年一遇的1小時降雨量。
實踐中,各地在確定年徑流總量控制率時,需要綜合考慮多方面因素。一方面,開發建設前的徑流排放量與地表類型、土壤性質、地形地貌、植被覆蓋率等因素有關,應通過分析綜合確定開發前的徑流排放量,並據此確定適宜的年徑流總量控制率。另一方面,要考慮當地水資源稟賦情況、降雨規律、開發強度、低影響開發設施的利用效率以及經濟發展水平等因素;具體到某個地塊或建設項目的開發,要結合本區域建築密度、綠地率及土地利用布局等因素確定。因此,綜合考慮以上因素基礎上,當不具備徑流控制的空間條件或者經濟成本過高時,可選擇較低的年徑流總量控制目標。同時,從維持區域水環境良性循環及經濟合理性角度出發,徑流總量控制目標也不是越高越好,雨水的過量收集、減排會導致原有水體的萎縮或影響水系統的良性循環;從經濟性角度出發,當年徑流總量控制率超過一定值時,投資效益會急劇下降,造成設施規模過大、投資浪費的問題。
年徑流總量控制率分區
我國地域遼闊,氣候特徵、土壤地質等天然條件和經濟條件差異較大,徑流總量控制目標也不同。在雨水資源化利用需求較大的西部乾旱半乾旱地區,以及有特殊排水防澇要求的區域,可根據經濟發展條件適當提高徑流總量控制目標;對於廣西、廣東及海南等部分沿海地區,由於極端暴雨較多導致設計降雨量統計值偏差較大,造成投資效益及低影響開發設施利用效率不高,可適當降低徑流總量控制目標。
因此,《海綿城市建設技術指南》未對年徑流總量控制率提出統一的要求。對我國近200個城市1983-2012年日降雨量統計分析,分別得到各城市年徑流總量控制率及其對應的設計降雨量值關係。基於上述數據分析,本指南將我國大陸地區大致分為五個區,並給出了各區年徑流總量控制率α的最低和最高限值,即I區(85%≤α≤90%)、II區(80%≤α≤85%)、III區(75%≤α≤85%)、IV區(70%≤α≤85%)、V區(60%≤α≤85%),如圖3-3所示。各地應參照此限值,因地制宜的確定本地區徑流總量控制目標。
各地城市規劃、建設過程中,可將年徑流總量控制率目標分解為單位面積控制容積,以其作為綜合控制指標來落實徑流總量控制目標。
徑流總量控制途徑包括:雨水的下滲減排和直接集蓄利用。缺水地區可結合實際情況制定基於直接集蓄利用的雨水資源化利用目標。雨水資源化利用一般應作為落實徑流總量控制目標的一部分。實施過程中,雨水下滲減排和資源化利用的比例需依據實際情況,通過合理的技術經濟比較來確定。
年徑流總量控制率與設計降雨量之間的關係
城市年徑流總量控制率對應的設計降雨量值的確定,是通過統計學方法獲得的。根據中國氣象科學數據共享服務網中國地面國際交換站氣候資料數據,選取至少近30年(反映長期的降雨規律和近年氣候的變化)日降雨(不包括降雪)資料,扣除小於等於2mm的降雨事件的降雨量,將降雨量日值按雨量由小到大進行排序,統計小於某一降雨量的降雨總量(小於該降雨量的按真實雨量計算出降雨總量,大於該降雨量的按該降雨量計算出降雨總量,兩者累計總和)在總降雨量中的比率,此比率(即年徑流總量控制率)對應的降雨量(日值)即為設計降雨量。設計降雨量是各城市實施年徑流總量控制的專有量值,考慮我國不同城市的降雨分佈特徵不同,各城市的設計降雨量值應單獨推求。資料缺乏時,可根據當地長期降雨規律和近年氣候的變化,參照與其長期降雨規律相近的城市的設計降雨量值。