城市新区排水管网规划设计分析

张 磊，余 汐

（成都城格城乡规划设计有限公司，四川 成都 610000）

0 引言

排水管网是污水处理与再生利用、降雨污染控制与利用和城市水系联结的重要纽带；而城市水系作为排水系统的终端，同时也是城市环境的重要组成部分，既是行洪排涝通道，又为人们亲水休闲提供空间，其景观环境质量关乎城市的整体风貌。对此，加强排水管网规划设计具有重要意义，本文主要从城市新区排水管网的角度出发展开分析。

1 城市排水系统概述

排水系统由排水管网、污水处理与再生水利用系统、降雨污染控制与利用系统和城市水系组成。近年来，我国城市排水管网建设、污水处理与再生利用、内涝防治与降雨污染控制、水体治理等方面均取得了较大进展[1]，体现在以下5 个方面：①排水管道建设力度不断加大。②城市污水处理设施数量和处理能力快速提升。③再生水利用量逐年增长，在2021 年初印发的《关于推进污水资源化利用的指导意见》，进一步明确了缺水城市再生水利用率提升目标。④以内涝防治、降雨污染控制、城市韧性提升为目标。2015 年以来，国家相继实施了30 个海绵城市试点建设，通过理论与实践的融合提升、经验总结，基于海绵理念灰绿结合、蓝绿融合的工程技术体系基本形成。⑤在“水十条”等国家政策的推动下，城市水体治理工作迅速开展，截至2020年底，全国地级及以上城市黑臭水体消除率在98.2%，达成阶段性目标，并形成了排水防涝、景观构建、亲水和谐等多目标融合的水体治理路线。

2 城市新区排水管网规划设计要点

2.1 排水体制选择与排水分区划定

排水体制与排水分区规划应以排水系统行业引领指标实现为目标。因地制宜，合理确定排水体制。城市新区应尽量选用分流制。现有合流制排水系统，有条件的应结合城市排水规划要求，实施雨污分流改造；暂不具备改造条件的，应采取截流、调蓄和处理相结合的措施，降低雨水径流污染入河量。

根据城市地形特征，遵循城市空间规划布局，结合道路竖向规划、绿地设置及受纳水体位置，按照就近原则划定城市排水分区。雨污水排放应以重力形式为主，水泵提升为辅。适当考虑水利及行政区划管理要求，为管网、厂站等排水设施的布局提供依据[2]。

2.2 排水设施与河湖联动布局

（1）污水设施。以污水单元行业引领指标为落脚点，结合城市现状建设用地情况和发展规划，合理预测污水排放量，并为未来预留安全余量。逐步完善污水管网系统，服从城市空间规划，结合城市地形及道路进行排水管线布局，充分利用现有污水管网，尽量减少提升泵站与管网数量，减少与地下构筑物及其他管线交叉。根据城市总体规划、排水分区、水系位置和水环境质量要求，合理确定污水处理厂位置、处理标准及排水出路。污水处理设施规划布局应趋向生态化，综合考虑设施与环境的和谐统一、污泥处理处置与污水资源化利用。

（2）雨水设施。雨水设施布局以实现雨水综合控制与利用为目标。根据城市气候特征、规划用地类型，科学预测雨水排放量。充分利用排水管网设计雨水输送能力、河湖水系和调蓄设施，合理增设排水防涝和调蓄能力。分析城市道路标高、场地竖向，优化组织雨水径流路径，确保排水防涝安全。核算河湖水系长度、面积、水位等参数，合理确定城市雨水排除方式。尽量结合地形、地貌实际情况，划分雨水排放系统。经雨水管渠自流排入水体的，科学确定雨水管渠排涝能力；经雨水泵站强排进水体的，根据泵站服务面积及管渠埋深、受纳水体情况，确定泵站规模及形式。

2.3 水资源优化配置

重点以安全、节约层面的绿色核心指标为指引，结合城市水资源供给侧结构性改革需求，统筹利用常规水资源，合理开发非常规水资源，实现供需水量平衡和水质保障。旱季优先以再生水作为生态补水水源，或作为市政杂用水；雨季净化雨水补充水体或进入调蓄设施，后续用于市政杂用。基于再生利用的污水处理设施配套管网敷设时要同步设置再生水管网，以满足回用需求；基于排放的污水处理设施宜靠近受纳水体布局。

雨水净化利用的源头与过程控制设施宜按照海绵城市雨洪管理模式布局，补给景观水体的，视水质状况，选择是否设置末端净化或溢流污染净化设施；调蓄后利用的，需在排水管网合适节点设置调蓄设施。水资源优化配置应作为确定非常规水资源利用率规划指标的前提，并为排水管网与设施、水资源回用设施及场站的规模和布局、生态补水调度等规划提供决策依据。

2.4 降雨污染控制设施规划设计

（1）构建灰绿蓝结合的全过程降雨污染控制系统。采取源头污染削减、过程截流、末端处理相结合的降雨污染全过程控制模式，规划构建灰绿蓝有效融合的降雨污染控制系统，实现海绵设施、排水管网、雨水处理设施及河湖水系的优化布局与有效衔接[3]。

（2）加强城市雨水径流量控制规划。确定城市雨水径流量控制目标，并按照低影响开发（LID）要求，分区、分项目细化落实管控目标。统筹雨水径流量控制与排水防涝安全，优先通过低影响开发设施进行源头分散控制；结合绿地、水体等开放空间竖向与景观要求，规划布局雨水调蓄设施，以削峰延时；耦合排水管网、泵站和涝水行泄通道等实现区域排水防涝目标[4]。

（3）强化径流污染总量控制设施规划。以径流污染总量控制率作为源头减排设施规划的核心指标，将雨水收排方式由重力直排改为溢流排放，经源头设施滞蓄净化后，再溢流排入雨水系统。在雨水传输过程中，因地制宜设置初雨截流与处理设施，依据产汇流特征，核算截流倍数，合理布局处理设施。以污水厂作为初雨处理设施，应评估污水厂处理能力和获批排污口的管控要求。若无冗余能力，可结合工程占地和排污口排放许可要求，在污水厂内或入河排口合理设置快速净化设施。加强建设项目雨水径流管控，新建项目严格执行源头雨水污染控制要求；老旧小区科学部署排水设施升级改造、分流制混错接改造、合流制清污分流等工作。同步规划排水管网入河排口整治与水体岸线生态修复措施，因地制宜建设合流制溢流、初雨污染控制设施，有效降低入河污染量。

3 工程案例

3.1 项目背景

本文以某高新区产业园为例，针对其排水管网规划设计展开详细分析，探索从城市开发建设“源头”避免城市洪涝灾害发生的规划策略和待开发城市竖向、雨水排水系统的规划策略。此高新区位于城市东部，现状包交通条件包括铁路、高速公路、省道，交通便捷，区位优势明显。

高新区产业园现状水系主要以坑塘和冲沟沟渠为主，水面面积较小，深度较浅。规划区现状处于尚未开发建设的状态，竖向规划时，需充分考虑汇水因素，为构建排水顺畅、安全的雨水系统奠定基础。

3.2 地形分析

地形分析基于ArcGIS 平台，对高新区产业园现状地形进行可视化地形处理。由此分析，高新区产业园为浅丘地貌，山体较多，相对高差比较明显。中部丘陵地块的山体和谷地相对高差在50m 左右；东南地区整体呈缓坡地形，相对高程不大；西北地块有较为平坦的谷地地形。整体来看地势相对平坦，方便平整开发利用。

综上分析，高新区产业园整体地形开发利用条件较好。在竖向规划时，大部分区块需要根据山体高程和坡度的差异采用适合的工程改造措施，并在考虑整体土方平衡的情况下，同步考虑对排水的影响，为雨水顺畅、自流排放提供条件。

3.3 竖向规划

本文基于现状用地分析、地形分析、水文分析及“生态嵌入式”和“梯级组团”组合的开发方案，结合本园区排水的要求，确定了各规划道路中心线交叉点标高，确定了各个地块的场地标高。规划主要道路最大纵坡控制在6%以下，最小纵坡一般≥0.3%，规划地块标高应比周围道路中心线高程至少高出0.15～0.2m；通过生态护坡等形式处理各“梯级区块”的高差，以保证场地排水的顺畅性。

3.4 雨水汇水分析

《室外排水设计标准》（GB 50014—2021）要求，当汇水面积大于2km2时，应采用数学模型来确定雨水设计流量。本文依托地形分析模型，再结合园区内根据地块性质确定的下垫面数据、园区降雨模型、规划路网敷设的雨水系统等，采用Infoworks 软件构建高新区产业园水文水动力模型。经过不同降雨强度下的降雨数学模型分析，合理确定雨水系统和雨水管网管径，保证雨水排放顺畅，避免发生内涝。

3.5 排水管网规划设计要点

3.5.1 排水分区

本文根据路网结构及竖向规划分区，以规划西南大道为界将排水系统划分为西南大道以西片区和西南大道以东片区两个大的排水分区。

3.5.2 初期雨水截流与处理

初期雨水截流是指通过雨水调蓄池、雨水湿地等设施截流一定厚度的初期雨水径流，并对其进行处理，达到径流污染控制的目的。本文对初期雨水量计算采用暴雨强度计算法和弃流径流厚度法计算两种方式计算，具体如下。

（1）弃流径流厚度法。

根据《建筑与小区雨水利用工程技术规范》（GB 50400—2016），初期雨水量应按下垫面实测收集雨水的CODcr、SS、色度等污染物浓度确定。当无资料时，屋面弃流可采用2～3mm 径流厚度，地面弃流可采用3～5mm 径流厚度。计算公式如式（1）所示。

式中：ξ——弃流径流厚度，mm；F——汇水面积，hm2；W——初期雨水量，m3。

（2）暴雨强度计算法。

根据当地的暴雨强度公式，确定暴雨强度。本文初雨计算收集时间采用15min，考虑一次暴雨最大初期雨量和年初期雨水总量，其中一次暴雨最大初期雨水量计算公式采用《室外排水设计标准》（GB 50014—2021）雨水设计流量的计算式进行相关雨量计算，表达式如式（2）所示。

式中：Q——雨水设计流量，L/s；q——设计暴雨强度，L/（ha·s）；ψ——径流系数；F——汇水面积，hm2。

通过两种计算方式取较大值，作为初期雨水收集量。本文结合园区实际，采用在雨水排出口新建初期雨水调蓄池的方式对初期雨水收集，收集后为避免对污水处理厂运行造成影响，采用序批式外排至市政污水管道中再进入污水处理厂处理。

3.5.3 雨水管网规划设计

雨水管网遵循就近排入的原则，同时避免管道出现逆坡。本文将园区内西南大道南侧的规划河道作为雨水系统的主排水通道。排水系统依据场地和道路的竖向规划，依靠重力流排放，雨水通过管网系统汇集后经初期雨水截流设施排入规划河道。

3.5.4 污水管网规划设计

污水系统依据场地和道路的竖向规划，本文将园区内西南大道作为污水系统的截污干管布置载体，通过双侧布置的截污干管，沿途收集规划地块内污水和支路的污水后，最终进入污水处理厂达标排放。污水管网的管径采用收集污水量计算，并用序批式初期雨水排放量进行校核。

3.5.5 排水管网规划设计要点

排水管网规划设计中的要点有以下3 个方面。

（1）排水分区与竖向分区、土石方分区保持一致，排水方向与竖向设计的标高相互协调，满足雨水顺畅排放的要求。

（2）城市道路坡度大，雨水管网敷设坡度大，雨水在管道内流动速度快，充分利用管道上限流速，快速排水，避免城区内涝。

（3）在绿地景观塑造中，结合低影响开发的理念，局部绿地的高程可稍低于场地平均高程，通过下凹式绿地的低影响开发措施增强雨水调蓄能力。

4 结语

综上所述，城市排水系统在维护城市稳定运转方面发挥着重大作用，排水管网能够有效地将城市内积水排出，防止城市出现内涝，同时通过降雨污染控制设施的合理设置，以及水资源优化配置，有效避免水污染问题的出现。在城市新区排水管网规划设计时，需全面统筹考虑全局，加强用地、地形以及汇水分析，科学进行排水分区与排水管网规划设计工作，保证排水系统高效、安全运行。