上海浦东建筑设计研究院有限公司 上海 201206
摘要：城市雨水排水系统是城市防汛排涝的基础设施，其规划设计的合理性，对城市雨水排水系统的建设和地区防汛排涝安全性至关重要。本文通过对上海市金桥地区雨水排水系统提标改造规划方案的分析，探讨了已建城区低标雨水排水系统提标改造规划方案，分析了旧城区雨水系统主要存在问题，并结合排水系统现状及地区规划建设情况，通过采取各种提标途径和措施，综合提高地区排水标准，改善地区排水系统建设，提高地区防汛排涝能力。
关键词：城市雨水排水系统；提标改造；规划设计
近年来，由于城市内涝灾害频发，暴露出城市排水系统建设存在的问题及挑战。一方面由于城区建设年代较久，当时规划设计标准相对较低，配套的雨水排水系统建设相对滞后[1]；另一方面，同时伴随着城市不断发展建设，建筑和道路等的建设造成地面硬质化，地表径流系数增大，城市水系萎缩，河道行洪能力缩减[2]，在遇到极端降雨情况下，老城区内涝灾害问题突出[3]。
本文通过对上海市金桥地区雨水系统提标改造规划方案分析，对已建城区排水现状情况和存在问题进行分析，并提出相应的雨水系统规划方案，通过水力计算和模拟，对规划方案进行论证和探讨，为已建城区雨水排水系统提标改造提供参考和思路。
1、现状概况
上海市金桥地区建设开发较早，地区现状已基本开发完成，主要以工业企业为主。地区内雨水排水系统基本已建设完成，地区采用雨污分流的排水体制，雨水模式采用强排模式，地区内雨水管网及设施建于上世纪90年代，其建设标准为暴雨重现期1年1遇，原设计综合径流系数为0.6。同时，地区河网水系较为稀疏，地区内部无贯通的水系，河道行洪调蓄能力较差。
通过对地区现状雨水管网调查，地区雨水管网管径主要为DN400～Ф2400，其中管径1000以下管道占比约35.69%，管径1000至1500管道占比约36.25%，管径1500以上管道占比约28.06%。
地区雨水系统服务面积约720公顷，共设置两座雨水泵站，末端雨水泵站按1年1遇标准建设，泵站规模合计约37.4m3/s。
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不同暴雨重现期下积水风险评估图
对设计暴雨重现期1年一遇、3年一遇、5年一遇和100年一遇，采用芝加哥雨型，选取降雨历时2h，对现状排水系统积水情况进行模拟，系统积水分布和深度的结果见上图。整体来说，随着降雨强度的加大，系统积水区域明显增大，积水深度基本都在0.5m以内。在P=100a工况时，积水范围显著增加，且主要集中在系统上游区域，存在较大的积水风险。
2、现状雨水系统存在问题
根据分析，现状雨水系统主要存在以下问题：
1）、地区开发建设于上世纪90年代，已建雨水设施标准较低，现状执行标准为1年1遇；
2）、雨水系统泵站及雨水总管已按原规划基本建成，已建雨水泵站周边无扩容改造空间；已建雨水总管下改造扩容可实施性差；
3）、现状地区未建设初期雨水截流设施，存在初期雨水对河道污染情况。
3、规划提标方案比选
针对已建城区内雨水强排系统提标，通常有以下几种提标方式：1）、已建雨水设施扩容改造；2）、设置雨水调蓄设施；3）、对已建系统重新划分范围，新建雨水设施；4）、利用河道调蓄空间，采取强排与自排结合的模式等。
现对该地区雨水系统提标进行各方案比选分析，为已建雨水强排系统提标改造提供思路。
1）、已建雨水设施扩容改造
该地区现在雨水总管及泵站基本已按原规划建成，原规划采用标准为：暴雨重现期为1年1遇，综合径流系数为0.6；以川桥路为界，川桥路以北为金桥一期雨水系统，服务面积489公顷，已建雨水总管管径为Ф2000～3400×2400，雨水泵站为金桥1#雨水泵站，现状规模为22.4m3/s；川桥路以南为金桥二期雨水系统，服务面积230公顷，已建雨水总管管径为Ф1800～2400×2500，雨水泵站为金桥3#雨水泵站，现状规模为15.0m3/s。
将地区雨水标准由1年1遇提标至5年1遇，则金桥一期雨水系统需加排Ф2700～3500雨水总管，金桥1#雨水泵站规模将由22.4m3/s扩容至46.0m3/s；金桥二期雨水系统需加排Ф1650～Ф3000雨水总管，金桥3#雨水泵站规模将由15.0m3/s扩容至19.8m3/s。
该方案主要优点是：雨水系统总体布局及走向不变，满足标准的部分雨水支管可以保留利用；主要缺点是：现状道路下需增设雨水总管，针对建成区，部分道路下管位紧张，实施难度大，同时现状雨水泵站用地受限，很难满足扩容后泵站用地需求，且雨水泵站扩容改建施工阶段临时排水较难满足。
2）、设置雨水调蓄设施
规划保留现有雨水设施的基础上，在系统内结合用地情况，通过增设雨水调蓄设施，将超标雨水收集调蓄，降低峰值雨水对现有雨水系统的冲击。根据模型分析计算，从1年1遇提高至5年1遇标准的强排系统，每平方公里需增设约1.2万m3雨水调蓄规模。金桥地区雨水系统服务面积为7.19km2，共需增设雨水调蓄规模为8.63万m3。
该方案主要优点是：现有雨水设施均保留利用，仅在系统内增设雨水调蓄设施，对周边道路交通影响较小，同时雨水调蓄设施内存储雨水水质较为清洁，可对调蓄雨水进行再利用；主要缺点是：针对已建城区，各类建设用地已基本建成，雨水调蓄设施可实施性较差。
3）、对已建系统重新划分服务范围，新建部分雨水设施
结合地区整体改建情况，金湘路以西、川桥路以北单元控规调整变化较大，将由现状工业区整体开发改建为商业办公区；而该片区域为现状雨水排水系统上游，总体雨水排放条件较差。故拟将现状金桥一期、金桥二期雨水系统进行拆分，以金港路为界，金港路以东仍保留现在雨水设施及泵站，缩小现状金桥1#、金桥3#雨水泵站服务范围；金港路以西地区新建雨水系统，系统内雨水总管及泵站结合地区开发进行建设。通过调整后，金桥一期雨水系统服务面积由489公顷调整为238公顷，金桥二期雨水系统服务面积由230公顷调整为170公顷，新建雨水系统服务面积为311公顷。
系统拆分后，金桥一期、金桥二期雨水系统内金桥1#、金桥3#雨水泵站及已建雨水总管均可满足5年1遇标准；新建雨水系统内，新建Ф2700～Ф4000雨水总管，末端新建1座雨水泵站，泵站规模为24.8m3/s。通过系统拆分，金桥地区雨水泵站总规模将由原37.4m3/s提升至62.2m3/s。
该方案主要优点：现有雨水总管及泵站均保留，在改建开发区内新建独立的雨水系统，对已建城区周边道路和环境影响较小；主要缺点是：新建雨水系统内新建雨水设施投资较大，建设时序需结合地区整体开发进行，近期临时排水需统筹考虑。
4）、利用河道调蓄空间，采取强排与自排结合的模式
该方案主要是根据地区河网分布及地块标高，可以将已建强排系统部分自排条件较好，距离河道较近，地面标高满足自流排放要求的区域调整为自排系统，进而减轻已建强排系统末端雨水总管及泵站的压力，以提升整个区域排水标准。
该方案主要优点：投资最为节约，改造难度较小；主要缺点为：局限性相对较大，仅在河网相对密集，现状地面标高较高区域可以适用，同时将强排系统调整为自排系统，对地区排水安全性存在一定隐患。
综上所述，针对已建城区雨水提标，可以结合地区情况，采取多种措施联合提标方案，尽量减少对周边道路交通和居民环境的影响，在节约工程投资情况下，结合地区现状情况，采取相适应的提标方案。
本次金桥地区雨水排水系统提标主要采取以下措施：1）、源头调蓄，结合地区开发改建，地块在建设时，贯彻海绵城市要求，在地块内增设源头调蓄设施，控制年径流总量，降低地块综合径流系数；2）、结合地区开发改建，对现状雨水强排系统边界进行调整，通过增设部分雨水总管及新建雨水泵站，提升地区雨水排水能力，提高地区雨水排水标准；3）、在雨水系统末端设置初雨调蓄设施，根据用地情况，以调蓄池或调蓄箱涵的形式收集5mm初期雨水，减少初期雨水径流污染。同时，结合雨水规划建模模型，对易积水点进行规划方案优化，完善整体规划方案。
4、结语
针对已建城区现状雨水系统，由于建设年代较早，原建设标准相对较低，近年由于极端天气频繁，对已建城区低标雨水系统进行提标改造需求日益强烈。结合规划案例方案，对已建城区雨水提标措施进行了分析和探讨，希望对推进城市排水系统完善和防治城市内涝提供一些思路。
参考文献：
[1] 胡龙，高原，李兵，等.城市雨水系统规划设计典型问题分析与探讨[C]// 城市雨水管理国际研讨会.中国城镇供水排水协会；上海市排水行业协会，2013.
[2] 谢映霞.城市排水与内涝灾害防治规划相关问题研究[J].中国给水排水，2013，29（17）：105-108.
[3] 吕名扬.低影响开发理念在旧城改造雨水系统规划中的应用研究[J].水利规划与设计，2020.