海绵城市计算 | 峰值径流控制和雨水调蓄设施别混淆
发布时间：
2023-08-08
峰值径流控制和雨水调蓄设施这两件事，很多人会搞混淆。其实，降雨的峰值径流控制和雨水调蓄设施是两个不同的概念，但它们在雨水管理中有一定的关联。
峰值径流控制是指通过一系列的措施来减少降雨事件期间的径流峰值，以减轻城市排水系统的负荷和防止内涝。这些措施可以包括增加绿地覆盖、改善排水系统、建设海绵设施、设置雨水调蓄池等，降雨峰值径流控制的研究目标是减少峰值径流量（红线范围），以防止排水系统超负荷运行。
雨水调蓄设施是一种用于收集和储存雨水的设施，它的主要功能包括：
1、削减雨水峰值流量，通过延长雨水流入城市排水系统的时间，减少降雨时期的流量冲击，降低了城市排水系统的负荷；
2、防治内涝，减少城市的地表排水、地表积水和滞留时间，有效防止雨水积聚的发生；
3、控制径流污染，对雨水或CSO溢流进行初步的处理和过滤，去除悬浮物、污染物，通过设计合适的滞留或处理时间，净化水质；
4、雨水的综合利用，通过收集和储存雨水，在需要的时候进行综合利用，减少对自来水的需求，实现水资源的节约和循环利用。因此，不同的功能有不同的工作曲线（在此不一一列举）。
可以看到两个概念有重叠的效果，也有不一样的地方，因此需要进一步了解的是，峰值径流控制的计算和雨水调蓄设施的计算区分。
01 峰值径流控制的计算
峰值径流控制的计算可以使用多种方法，其中一些比较常用的方法包括：
场地试验法：该方法通过在具体流域进行场地试验，直接测量和观测降雨事件的径流过程，从而估算降雨峰值径流。这种方法通常需要在实地进行监测和数据收集，并结合统计分析来确定径流过程的特征和参数。
数学模型法：该方法使用水文模型来模拟和预测降雨事件的径流过程。水文模型可以基于物理原理或统计关系来描述降雨和径流之间的关系。常用的水文模型工具包括SWMM、HEC-HMS、MIKE、ICM等。
经验公式法：比如暴雨强度公式，简单易用，不需要复杂的数据和模型，适用于一些常见的流域类型和降雨情况，快速给出一个初步的估算结果。但它基于经验公式和经验参数，对于不同流域和降雨事件的适用性有一定限制，通常忽略了流域的具体特征和降雨过程的变化，导致估算结果的不准确性。
值得提出的是国家建筑标准设计图集17S705中的“径流峰值控制”是不适合本文描述的功能的，不能混淆，该标准中将“径流峰值控制”考虑为常年最大24小时降雨径流峰值进行控制利用。
02 峰值径流控制的计算
雨水调蓄设施的计算建议仔细参考《城镇雨水调蓄工程技术规范GB51174-2017》和《城镇内涝防治技术规范GB51222-2017》。当其功能是削减径流峰值时，一般采用脱过系数法；当雨水调蓄设施用径流污染或CSO溢流控制时，一般采用截留倍数法；当其功能是源头径流总量和污染控制时，一般采用容积法（其局限性上一次已经探讨过）；当调蓄设施用于雨水综合利用时，一般采用水量平衡法。
再次值得一提的是，和削减径流峰值相对应的脱过系数法也有一些局限性值得注意：1、假设过程简化：基于一些简化的假设，如假设雨水径流过程是线性的、稳态的，忽略了非线性和非稳态的过程。这可能导致在复杂的流域和降雨条件下，脱过系数法的精度较低；2、流域特征不考虑：通常只考虑了降雨强度和调蓄池容积等因素，而忽略了流域的其他特征，如土壤类型、地形、植被覆盖等；3、缺乏实测数据支持：通常需要根据实测数据来确定脱过系数的值，但在缺乏准确的实测数据可能导致脱过系数取值不准确，从而影响调蓄池设计的可靠性；4、不考虑系统动力学特性：通常只考虑了静态的调蓄容积，而没有考虑调蓄池的动态特性和系统的稳定性（这点笔者深有体会，调蓄池位置、衔接管径或高程，都会导致实际调蓄体积的变化，而且敏感性极高，找机会举例深入讨论）。
总之，降雨峰值径流控制和雨水调蓄设施有不同的目标和功能，但它们在整个雨水管理体系中还有一定的关联性的，特别是雨水调蓄设施的功能、形式、位置等都和计算有关，值得更深入的探讨。
