城市雨水工程规划及溢流井设计方法

（一）雨水排放方式

1.城市雨水排放方式

城市雨水排放有自排和强排两种方式：

（1）自排，即雨水依靠重力从城市排水系统自流排入江河湖海，是城市雨水排放的主要方式。

（2）强排，即雨水通过排水管渠自流收集，在排水出口附近依靠泵站抽排到江河湖海，是解决城市低洼区排水的方式之一。

2.低洼区

低洼区是指天然地面高程低于一定频率洪水位（或沿海地区潮水位，下同），在洪水期间雨水不能自流排出的区域。解决低洼区排水，除了采用强排方式外，填方和调蓄也是比较常用的措施。填方就是通过人工方式提高天然地面高程，使雨水在一定的设计标准内能够自排；调蓄就是利用城市内部的湖、塘等水体，将暴雨期间暂时不能排出的雨水先排入这些水体，待洪水位下降后再排出。

在制订低洼区排水方案时，要根据城市的自然条件进行技术经济比较。一般而言，强排适用于土方来源比较困难，天然地面高程与一定频率洪水位高差较大，又没有足够水体可用于调蓄的城市。填方适用于土方来源充足、价格低廉，天然地面高程与一定频率洪水位高差不大的城市。调蓄适用于洪水期间高水位持续时间不长、建成区内有较多的水面可以利用的城市。这三种措施可能单独采用一种，也可能同时采用多种。

（二）排水分区与系统布局

1.排水分区划分

规模较大的城市，排水去向可能不止一处，地形起伏较大的城市，可能存在一定的低洼区，划分雨水分区，目的是合理组织排水系铙，使城市雨水能够便捷安全地排出，减少工程投资，降低积水风险。

影响城市雨水系统最主要的因素是当地的自然条件。编制城市雨水工程规划，首先要认真分析城市地形、水系、气象、水文等自然条件，掌握城市地形变化，当地暴雨特征，天然水系的汇水面积、排洪能力和特征水位等。划分排水分区应遵循以下两条基本原则：

（1）充分利用地形和水系，以最短的距离靠重力流将雨水排入附近水系。在雨水受纳水体水位变幅不大，排水出口建设比较简便的情况下，雨水宜分散排放。在受纳水体水位变幅较大，排水出口建设比较困难（例如需要穿越堤防，设置闸门等）的情况下，雨水宜适度集中排放。

（2）高水高排，低水低排，避免将地势较高、易于排水的地段与低洼区划分在同一排水分区。存在低洼区的城市，无论采用填方、调蓄，还是采用强排措施，如果将地势较高的地段与低洼区划分在同一排水分区，都将增加低洼区排水负担。

2.排水系统布局

《城市排水工程规划规范》GB 50318—2017规定：

（1）雨水的排水分区应根据城市水脉格局、地势、用地布局，结合道路交通、竖向规划及城市雨水受纳水体位置，遵循高水高排、低水低排的原则确定，宜与河流、湖泊、沟塘、洼地等天然流域分区相一致。

（2）立体交叉下穿道路的低洼段和路堑式路段应设独立的雨水排水分区，严禁分区之外的雨水汇入，并应保证出水口安全可靠。

（3）城市新建区排入已建雨水系统的设计雨水量，不应超出下游已建雨水系统的排水能力。

（4）源头减排系统应遵循源头、分散的原则构建，措施宜按自然、近自然和模拟自然的优先序进行选择。

（5）雨水排放系统应按照分散、就近排放的原则，结合地形地势、道路与场地竖向等进行布局。

（6）城市总体规划应充分考虑防涝系统蓄排能力的平衡关系，统筹规划，防涝系统应以河、湖、沟、渠、洼地、集雨型绿地和生态用地等地表空间为基础，结合城市规划用地布局和生态安全格局进行系统构建。控制性详细规划、专项规划应落实具有防涝功能的防涝系统用地需求。

（三）雨水系统

城市雨水系统由雨水口、雨水管渠、检查井、排水出口等排水设施组成。采用截流式合流制排水系统的城市，还要设置溢流井。采用强排方式的排水分区或地面高程较低的立交桥下，还要设置雨水泵站。规划阶段，雨水系统主要是进行雨水管渠和雨水泵站的布置。

1.雨水管渠布置

雨水管渠一般沿道路布置。在确定管渠走向时，要充分利用地形和水系。在地势较高、地形坡度较大的排水分区，雨水应当以最短的距离分散排入附近水系。在地势低平的排水分区，天然水系往往比较密集，当排水出口建设比较简单，雨水管渠也应按就近、分散排放雨水的原则布置；当排水出口需要穿越城市干路、铁路、防洪堤等设施，构造比较复杂，雨水宜适度集中排放。

在道路宽度小于40m的路段，雨水管渠一般采用单侧布置；道路宽度大于40m的路段，雨水管渠可考虑双侧布置。

2.雨水泵站布置

雨水泵站是投资大、利用率不高的排水设施。在地势低平的排水分区，若采用强排方式，雨水泵站应综合考虑分区内雨水管渠、水系分布、控制设施等情况，优化布置，避免重复抽排。

当排水分区内部水系出口处建有控制闸时，可以利用内部水系作调蓄水体，雨水泵站集中布置在控制闸附近；当排水分区内部水系出口处无控制闸时，雨水泵站通常布置在雨水管渠出口附近，为了减少泵站数量，雨水管渠出口应尽量集中。立交桥下的雨水泵站一般布置在路面最低点附近。雨水泵站建设用地控制指标见表3-3。

表3-3　雨水泵站建设用地控制指标

3.其他雨水设施

（1）雨水口。雨水口的作用是收集地面雨水，在道路上、街区内等布置有雨水管渠的地方都需要设置雨水口。雨水口在平面上要保持适度的间距，布置在道路上的雨水口间距一般为30～80m；在竖向上要布置在便于汇水的低点。雨水口通过连接管与雨水管渠连接。连接管最小管径为200mm，坡度一般为0.01，长度不宜超过25m，接在同一连接管上的雨水口一般不宜超过3个。

（2）检查井。检查井是为雨水管渠的检查和清通预留的排水构筑物。在管渠交汇、转弯、管渠尺寸或坡度改变、跌水等处通常都要设置检查井。在管渠直线段上相隔一定距离也应设置检查井。管渠直线段上，管径小于500mm时，检查井最大间距为50m，管径大于1500mm时，检查井最大间距为120m。

（3）溢流井。溢流井是截流式合流制排水系统中的排水构筑物之一，其作用是使降雨期间超过截流干管排水能力的混合污水就近溢入受纳水体。溢流井通常布置在便于混合污水排出的位置。

（4）排水出口。雨水排水出口是雨水系统的最末端，其形式有淹没式和非淹没式两种。淹没式是指排水出口顶高低于受纳水体常水位，非淹没式是指排水出口底高高于受纳水体常水位。

（四）水力计算

雨水系统水力计算的目的是确定一定设计重现期的雨水管渠管径（断面）、坡度、埋深和雨水泵站设计流量。

1.设计重现期

雨水系统设计重现期也叫设计标准。在雨水系统规划设计中，设计重现期高，发生积水的概率就低，但工程投资相应增加。

重要干道、重要地区或短期积水能引起严重后果的地区，重现期宜采用3～5年，其他地区重现期宜采用1～3年，特别重要地区和次要地区或排水条件好的地区重现期可酌情增减。

2.径流系数

径流系数是指径流量与降雨量的比值，是影响雨水流量进而影响雨水工程工程量的重要因素，其值随汇水区地面情况而变。建筑物屋面、混凝土和沥青路面等不透水材料覆盖的地面，径流系数最大，一般为0.9；公园绿地等透水面积较多的地面，径流系数最小，一般为0.15；其他类型的地面径流系数介于这两者之间。由于影响径流系数的因素很多，要精确地确定比较困难，在规划设计中通常采用综合径流系数。不透水面积较多的地段，综合径流系数一般取0.4～0.8，透水面积较多的地段，综合径流系数一般取0.3～0.6。通过增加透水面积，可以有效地降低径流系数，例如在人行道、停车场、广场等处采用透水性良好的材料铺装。

3.雨水管渠断面形式

雨水管渠包括管道、暗渠和明渠。这里所称的明渠，是指专门排除城市雨水的排水渠道，不包括城市内的天然水系。

管道都是施工前预制的，其优点是施工比较方便，进度也快，但在相同排水能力的情况下，工程投资高于暗渠，并且预制管径一般小于200mm。在排水流量不大的路段多采用管道。

暗渠都是现场建造，常用的建筑材料有砖、石、混凝土块、钢筋混凝土块和钢筋混凝土，常用的断面形式有矩形和拱形。工程投资一般低于相同排水能力的管道，并且断面面积可根据需要在较大范围内变化，缺点是施工不如管道方便，进度较慢。通常只有在当地管径最大的管道不能满足排水要求的情况下采用。

明渠是工程投资最低的雨水管渠，但采用明渠将增加桥涵费用，管理不善还容易淤积，影响环境卫生，目前在有比较适宜的地面坡度、排水条件良好的城市已很少采用。而在地形非常平坦，天然水系又比较稀少的情况下，采用管道或暗渠，要保证一定的坡度，可能会使下游段埋深很深，甚至排水出口低于受纳水体基底。在这种情况下，可适当布置一些明渠。

4.其他设计参数或计算条件

在水力计算中，还需要考虑雨水管渠的连接方式、流速、坡度、埋深等设计参数或计算条件。(www.xing528.com)

（1）管渠连接方式。不同管径或断面的雨水管渠，其连接方式有管顶平接和管底平接两种。为了防止上游管段壅水，雨水管渠原则上应采用管顶平接方式。

（2）设计流速。设计流速既要考虑防止掀积，又要考虑防止冲刷，针对不同的管材，有最小流速和最大流速控制。雨水管道在满流时的最小流速应大于或等于0.75m/s，最大流速应小于或等于5m/s。

（3）埋深。雨水管渠埋深是指管渠内底至地面的深度，而管渠外顶至地面的深度成为覆土厚度。在水力计算中，针对不同情况有最小埋深（或覆土）、最大埋深的控制要求。

雨水管渠最小埋深需要综合考虑地面荷载、上下游管道的衔接以及其他地下管线的建设等因素。为了防止地面荷载的破坏，在机动车道上，管渠覆土厚度一般不小于0.7m。考虑上下游管道的衔接，雨水管渠最小埋深应确保服务区内上游管段能自流接入。在与其他地下管线有交叉的管段，雨水管渠最小埋深（或覆土）应考虑到其他地下管线的建设空间。

管渠最大埋深，在自排方式下不要受河道底高程控制，管渠底标高不得低于河道基底标高。如果新建管渠要接入现状管渠，新建管渠底标高不得低于现状管渠底标高。采取强排的排水分区，为了减少工程投资，也应尽量降低管渠埋深。

历年真题

1.下列不属于城市排水工程详细规划阶段内容的是（　）。［2019-22］

A.布置规划区内雨水、污水支管和其他排水设施

B.确定规划区雨水、污水支管管径和控制点标高

C.确定排水干管位置

D.确定污水处理厂布局，布置污水干管和其他污水设施

【答案】D

【解析】详细规划阶段，城市排水工程规划的主要内容是：①落实总体规划确定的排水干管位置和其他排水设施用地，并在管径、管底标高方面与周边排水管道相衔接；②布置规划区内雨水、污水支管和其他排水设施；③确定规划区雨水、污水支管管径和控制点标高。确定污水处理厂布局，布置污水干管和其他污水设施属于城市总体规划阶段排水工程规划的内容。

2.下列关于城市排水系统规划内容的表述，哪项是正确的？（　）［2017-25］

A.我国南方多雨城市应采用强排的雨水排放方式

B.污水处理厂应邻近城市污水量集中的居民区

C.城市污水处理深度分为一级、二级两种

D.再生水利用是解决城市水资源紧缺的重要措施

【答案】D

【解析】强排适用于土方来源比较困难，天然地面高程与一定频率洪水位高差较大，又没有足够水体可用于调蓄的城市，A选项错误。污水处理厂可按传统的布局原则，适度集中地布置在城市下游，如果污水需要再利用，污水处理厂宜适度分散，尽量布置在大的用户附近，B选项错误。污水处理深度分为一级处理、二级处理和深度处理几种，C选项错误。

3.下列关于城市排水规划内容的表述，哪些选项是正确的？（　）［2017-93］

A.城市不同区域的雨水管道系统应采用统一的设计重现期

B.建筑物屋面、混凝土路面的径流系数低于绿地的径流系数

C.降雨量稀少、地面渗水性强的新建城市可以考虑不建设雨水管道系统

D.分流制的环境保护效果优于截流式合流制

E.污水处理厂布局时应考虑污水回用需求

【答案】CE

【解析】重要干道、重要地区或短期积水能引起严重后果的地区，重现期宜采用3～5年，其他地区重现期宜采用1～3年，特别重要地区和次要地区或排水条件好的地区重现期可酌情增减，A选项错误。建筑物屋面、混凝土路面的径流系数高于绿地的径流系数，B选项错误。在我国西北地区，降雨量稀少，地面渗水性强的新建城市，可以考虑不建设雨水管道体系，C选项正确。在水环境保护方面，截流式合流制与分流制各有利弊，D选项错误；城市污水处理厂应考虑污水回用的需求，E选项正确。

4.下列关于城市排水系统规划内容的表述，哪项是错误的？（　）［2014-25］、［2013-27］、［2012-27］

A.重要地区雨水管道设计宜采用0.5～1年一遇重现期标准

B.道路路面的径流系数高于绿地的径流系数

C.为减少投资，应将地势较高区域和地势低洼区域划在不同的雨水分区

D.在水环境保护方面，截流式合流制与分流制各有利弊

【答案】A

【解析】同［2017-93］解析。

5.下列关于城市排水系统规划内容的表述，哪项是正确的？（　）［2011-27］

A.城市不同区域的雨水系统宜采用统一的设计重现期

B.建筑物屋面、混凝土路面的径流系数低于绿地的径流系数

C.降雨量稀少，地面渗水性强的新建城市可以考虑不建设雨水系统

D.分流制的环境保护效果优于截流式合流制

【答案】C

【解析】同［2017-93］解析。

6.下面五项中，属于城市排水工程系统总体规划内容的是（　）。［2010-78］

A.确定雨水干管、渠的走向和出口位置

B.划定排水区域，估算雨水、污水总量，制定不同地区污水排放标准

C.对污水处理工艺提出初步方案

D.按照确定的排水体制划分排水系统

E.确定排水体制

【答案】ABE

【解析】城市排水工程系统总体规划的内容除A选项、B选项内容外，还包括：确定排水体制，确定污水处理厂布局，布置污水干管和其他排水设施；确定雨水系统设计标准；提出雨水、污水利用原则。