雨水對(duì)受納水體的影響
　　城市受納水體：溪流、湖泊、河流和海洋
　　受納水體有多種規(guī)劃用途：
　　● 雨水輸送（降低洪水風(fēng)險(xiǎn)）；
　　● 完善生態(tài)系統(tǒng)（動(dòng)植物的棲息地和生態(tài)多樣性）；
　　● 非接觸式娛樂（公園、景觀和游船）；
　　● 接觸式娛樂（游泳）；
　　● 供水水源。

　　1、城市化對(duì)徑流量的影響
　　● 達(dá)到峰值流量的時(shí)間提前
　　● 徑流量增大
　　雨水控制設(shè)施以調(diào)蓄池為例：將相應(yīng)重現(xiàn)期的峰值流量控制在開發(fā)前水平或低于開發(fā)前水平。
　　2、城市化對(duì)徑流水質(zhì)的影響
　　徑流攜帶污染物：氮、磷、重金屬、碳?xì)浠衔锬嗌?、病菌、有機(jī)物、氯化物、顆粒物、殘?jiān)?br>　　污染物來源 ：化肥農(nóng)藥、機(jī)油、剎車片殘?jiān)櫸锖图倚蠹S便、人工除雪的鹽分、施工現(xiàn)場(chǎng)的泥砂、街道上的垃圾、流經(jīng)熱鋪砌地面的雨水。
　　雨水控制設(shè)施主要工藝：沉淀、吸附、沉析、過濾、光合作用、硝化和反硝化、降溫、消毒、攔截、光降解、氧化還原。

　　雨水調(diào)蓄池對(duì)水文過程線的影響，由牧場(chǎng)開發(fā)成獨(dú)棟住宅。
　　3、城市化對(duì)河道形態(tài)的影響
　　● 徑流量的增大和水流暫時(shí)性的分布改變會(huì)加速對(duì)河道的沖蝕，導(dǎo)致了河道斷面和平面改變。
　　● 城市化流域中泥砂負(fù)荷的增加主要源于對(duì)河道的沖蝕，河岸沖蝕帶來的泥砂量約占泥砂負(fù)荷量的2/3。
　　雨水控制設(shè)施：如調(diào)蓄池削減降雨峰值，排放加大了沖蝕性水流在河道中的歷時(shí)和頻率，對(duì)于砂質(zhì)河床，河道可能被刷深，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮過量剪切應(yīng)力的大小和持續(xù)時(shí)間。
　　4、城市化對(duì)水生生物的影響
　　● 大多數(shù)生態(tài)系統(tǒng)和生物體并不適應(yīng)城市雨水系統(tǒng)帶來的物理、化學(xué)和溫度的變化，熱效應(yīng)有助于藻類的繁殖，加劇氧氣消耗和缺氧。
　　● 河床和河岸的沖蝕、沉積和水力條件的改變重塑了生物棲息地環(huán)境，導(dǎo)致具有耐受性動(dòng)植物群的替換，如濕地失去了典型的植物物種，而被雜草和外來植物所代替。
　　● 雨水排放可能會(huì)影響下游生物體的避難所，透明度、溫度或pH的變化可能中斷溯河產(chǎn)卵的魚類洄游的路線，河邊植被的破壞會(huì)消滅河流源頭的主要初級(jí)食物源。
　　● 水力泥砂的變化會(huì)影響泥砂和礫石砂丘的穩(wěn)定性和產(chǎn)卵地質(zhì)量、躲避洪水的安全地帶。
　　● 受工業(yè)或市政排污影響的城市河段擁有缺乏多樣性和以耐污染有機(jī)物為主的水生族，如食蚊魚和水絲蚓。
　　采用雨洪控制措施時(shí)需要掌握受納水體的特性：受納水體是湖泊，需加強(qiáng)磷和氮的控制；受納水體是鱒魚溪流，重點(diǎn)是溫度和重金屬的控制。
　　雨水控制目標(biāo)和控制設(shè)施

　　1、雨水控制標(biāo)準(zhǔn)和目標(biāo)體系
　　1）補(bǔ)給蒸發(fā)R/EV
　　地下水補(bǔ)給：指雨水對(duì)淺層和深層含水層的入滲。雨水淺層入滲成為土內(nèi)水流的一部分，部分入滲水從植物中蒸騰或從土壤中直接蒸發(fā)。過量的入滲水到達(dá)更深的土壤，存儲(chǔ)在含水層中，成為區(qū)域地下水系統(tǒng)的一部分 。
　　2）水質(zhì)保護(hù)WQV
　　目的：雨水排放前去除雨水中污染物。水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)確定雨水控制設(shè)施規(guī)模，決定需要截留和處理一定比例的年均降雨量或徑流量，可通過連續(xù)的水文模型模擬，或給出一個(gè)明確的總量，如年均徑流量的80％～90％，或規(guī)定一個(gè)頻率的降雨徑流截留量，如85％的降雨產(chǎn)生徑流被截留。
　　3）河道保護(hù)CPV
　　目的：減小對(duì)河道的沖蝕。為了保護(hù)河流周邊財(cái)產(chǎn)、地貌或穿越河道的基礎(chǔ)設(shè)施，如水生動(dòng)物棲息地。CPV是通過降雨和徑流統(tǒng)計(jì)得到的，通過入滲、蒸發(fā)蒸騰、雨水截留來減少CPV，并將剩余徑流量以不造成沖蝕的流速排放。

　　4）漫灘洪水保護(hù)OFV
　　目的：保護(hù)河道沿岸財(cái)產(chǎn)不會(huì)被淹沒河灘的暴雨損壞，也用于確定排水系統(tǒng)以及跨河橋梁的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。保障在特定情況下的峰值流量維持在一定范圍內(nèi)或在雨水輸送系統(tǒng)中使水位保持在某一個(gè)高程內(nèi)。
　　5）極端洪水保護(hù)EFV
　　保障在特定情況下的峰值流量維持在一定范圍內(nèi)或在雨水輸送系統(tǒng)中使水位保持在某一個(gè)高程內(nèi)。
　　低流量和高流量雨水排水系統(tǒng)示意圖：

　　2、以水質(zhì)保護(hù)為目標(biāo)確定最佳WQV
　　徑流量截留率：截留的徑流量占年總徑流量的百分比。
　　相對(duì)截留量：每場(chǎng)降雨的徑流截留量除以99.9%概率降雨徑流量。
　　最佳WQV：截留效率最大時(shí)的徑流截留量，最佳點(diǎn)在徑流量累積分布曲線切線值1:1處。
　　本例：在99.9%降雨概率（對(duì)應(yīng)徑流量77.2mm）的暴雨中18%的相對(duì)截留量對(duì)應(yīng)徑流量13.9mm的流域雨量處理容量，可以截留約83%的年總徑流量。

　　3、WQV的計(jì)算方法
　　1）降雨強(qiáng)度-歷時(shí)-頻率曲線（IDF曲線）
　　確定特定降雨重現(xiàn)期及歷時(shí)下的總雨量。
　　2）累積概率分布曲線
　　截留“較小”降雨的地表徑流，可以使大部分降雨產(chǎn)生的地表徑流得到處理。
　　對(duì)佛羅里達(dá)州奧蘭多市以及俄亥俄州辛辛那提市40年的日降雨累積概率分布數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，在辛辛那提能產(chǎn)生徑流的雨量為2.5mm，奧蘭多為1.5mm。奧蘭多年均降雨量1270mm，其中90%的降雨小于36mm。辛辛那提年均降雨量1020mm，其中90%的降雨小于20mm。累積概率90%基本代表了確定WQV的效果遞減點(diǎn)，這是因?yàn)榧词乖倜黠@提高處理設(shè)施的容量，取得的效果也極為有限。


　　WQV的計(jì)算方法
　　1）WQV=ζRvaPavg*A
　　ζ：徑流系數(shù)的折減系數(shù)
　　Rv：徑流系數(shù)
　　Pavg：日均降雨量(mm)
　　a：雨水截留率
　　A：匯水面積（m2）
　　2）Rv=0.858i3-0.78i2+0.774i+0.04
　　Rv=0.05+0.9i
　　i：不透水面積比例



　　選擇約85%的徑流量（范圍介于82%~88%）
　　4、典型雨水控制設(shè)施的進(jìn)出水污染物濃度
　　較平的橢圓表示排放濃度比較穩(wěn)定且與進(jìn)水濃度相關(guān)性不大。較陡的橢圓表示排放濃度受進(jìn)水濃度影響較大。濕塘和濾池的出水中大部分污染物濃度都較低，干塘的處理效率相對(duì)低一些，植草溝的處理效率受進(jìn)水濃度影響相對(duì)較大。

　　5、雨水控制設(shè)施及功能

　　常見控制設(shè)施的典型應(yīng)用
　　1、干塘
　　1）水量控制：臨時(shí)滯留雨水，削減峰值，由進(jìn)出水結(jié)構(gòu)和干塘底入滲量決定。
　　2）水質(zhì)控制：沉淀作用，植被型干塘比混凝土調(diào)蓄池的除污染能力強(qiáng)，是由于附著在沉淀物上的污染物釋放，而干塘的植物對(duì)滯留的沉淀物具有穩(wěn)定作用。
　　3）適用條件及特點(diǎn)
　　所需土地面積較大；需要與基巖有足夠大的距離放坡；地下水位應(yīng)較深；僅能去除沉淀性污染物效率不高；外觀不佳，因?yàn)檫M(jìn)水口處有累積的沉淀物和垃圾以及干燥、裸露、泥濘區(qū)域；不良植物和外來入侵植物瘋長(zhǎng)等。
　　4）設(shè)計(jì)要點(diǎn)
　　進(jìn)水口：TSS中50%在此沉淀，設(shè)碎石防沖墊層、跌水井等消能設(shè)施；兩級(jí)結(jié)構(gòu)：下級(jí)結(jié)構(gòu)在塘出口處，深0.5-1m，防止大塘積水；邊坡：不小于3:1，通常4:1，防沖蝕，保證安全；流槽：曲折增加停留時(shí)間有助降雨初期提高去除率，排水減少對(duì)沉淀物擾動(dòng)；植被：種植耐水本地草類，提高沉淀效率、防沖蝕；分層出水口：50%WQV在前1/3時(shí)間內(nèi)排空，50%WQV在后2/3時(shí)間內(nèi)排空，可提高小顆粒SS去除效果；設(shè)格柵；設(shè)置檢修通道；排空時(shí)間24-48hr。


　　2、濕塘
　　1）水量控制：削減峰值，由進(jìn)出水結(jié)構(gòu)和塘底入滲、塘內(nèi)水分蒸發(fā)、植物水分蒸散量決定。
　　2）水質(zhì)控制：沉淀作用；有機(jī)物降解、硝化反硝化、病原體衰亡；污染物通過沉淀和吸附于底泥和水體內(nèi)；溶解性磷酸鹽與鐵、鋁、錳的氧化物發(fā)生反應(yīng)，溶解性金屬和硫化物及有機(jī)物發(fā)生反應(yīng)；陽(yáng)光照射產(chǎn)生的光降解作用可分解石油烴、殺蟲劑和個(gè)人護(hù)理用品等有機(jī)物；也會(huì)有捕食病原體的阿米巴蟲、輪蟲等高等級(jí)生物生存。
　　3）適用條件及特點(diǎn)
　　所需土地面積較大；太陽(yáng)輻射水溫升高，不適合在敏感的受納水體（魚類產(chǎn)卵孵化區(qū)）上游；不設(shè)在礫石或喀斯特地貌上，考慮對(duì)地下水質(zhì)的影響，一般雨水中污染物0.4-0.9m土層內(nèi)被去除；旱季應(yīng)有補(bǔ)充水源；對(duì)污染物去除方面效率高；景觀作用對(duì)養(yǎng)護(hù)要求高；吸引野生動(dòng)物，導(dǎo)致營(yíng)養(yǎng)物和病原體增加等。
　　4）設(shè)計(jì)要點(diǎn)
　　前置塘：硬化底板，大顆粒SS在此去除；進(jìn)口：設(shè)拋石墊層、跌水井等消能設(shè)施，形成擴(kuò)散流；前置塘與塘體間：覆蓋濕地植物的平臺(tái)；保持推流狀態(tài)：長(zhǎng)寬比≥3:1、入口逐漸變寬出水口逐漸收縮、設(shè)置隔板或土丘減少短流措施；永久塘容積：至少等于WQV，2-3倍較好；調(diào)節(jié)塘容積：永久水位以上調(diào)蓄區(qū)滿足CPV、OFV或EFV；開闊水域深度：大于陽(yáng)光透射深度，避免挺水植物生長(zhǎng)，約2-2.5m；塘體周邊濱水區(qū)：種植挺水植物為水生和濕地動(dòng)物提供棲息地，阻擋公眾涉水，寬度≥3m，水深15-30cm，占永久塘體面積25-30%；邊坡：通常4:1，防沖蝕，保證安全；濕塘底部土壤：不可為高透水性土壤，對(duì)塘底0.3m土層壓實(shí)混入黏土；出水口：泄洪標(biāo)高上至少有0.3m超高；出水口處設(shè)格柵；設(shè)置檢修通道。排空時(shí)間12hr左右。

　　3、人工濕地
　　1）水量控制：削減峰值，由濕地內(nèi)水分蒸發(fā)、植物水分蒸散量決定。
　　2）水質(zhì)控制：濕塘的一種變形，用于去除溶解性污染物；沉淀作用；有機(jī)物降解、硝化反硝化、病原體衰亡；污染物通過沉淀和吸附于底泥和水體內(nèi)；溶解性磷酸鹽與鐵、鋁、錳的氧化物發(fā)生反應(yīng)，溶解性金屬和硫化物及有機(jī)物發(fā)生反應(yīng)。
　　3）適用條件及特點(diǎn)
　　美觀性與野生動(dòng)物棲息適應(yīng)性較濕塘好，占地面積更大；比濕塘水頭損失大；出水溫度可能上升，不適合在敏感的受納水體（魚類產(chǎn)卵孵化區(qū)）上游；建于公眾活動(dòng)區(qū)域的安全問題；植物密集易引發(fā)蚊蟲滋生；不能設(shè)在不穩(wěn)定的坡地上；應(yīng)有補(bǔ)充水源；對(duì)污染物去除效率高；景觀作用對(duì)養(yǎng)護(hù)要求高；吸引野生動(dòng)物，導(dǎo)致營(yíng)養(yǎng)物和病原體增加等。
　　4）設(shè)計(jì)要點(diǎn)
　　前置塘：硬化底板，大顆粒SS在此去除；進(jìn)口：設(shè)擋板消散水流；面積分配：前置塘、出水口、開闊水面占濕地總面積30-50%，深度0.6-1.2m，挺水植物種植區(qū)占濕地總面積50-70%，深度0.15-0.3m；植物：耐水位、鹽度、溫度和PH大幅變化，多年生植物與一年生植物混種，落葉量適中，污染物去除效率得到驗(yàn)證；濕地周邊：安全濕地平臺(tái)，寬度約1.2m，水深低于0.3m，邊坡≥4:1，穩(wěn)定平緩，保證安全；濕地底部土壤：現(xiàn)有濕地底泥置換表層土0.1-0.3m，原有底泥可提供根芽、種子、小型底棲動(dòng)物等，使土壤處于飽和狀態(tài)1周有助于種子發(fā)芽；出水口：排空時(shí)間12-24hr，出水口處設(shè)格柵；設(shè)置檢修通道。

　　4、地表砂濾池
　　1）水量控制：峰值削減主要在預(yù)處理池完成，本體能削減一定峰值，通過池底入滲和濾料孔隙水蒸發(fā)。
　　2）水質(zhì)控制：沉淀及過濾作用。
　　3）適用條件:要求場(chǎng)地平整，在地下高水位0.6m以上，考慮入滲要高出1.2m以上。
　　4）設(shè)計(jì)要點(diǎn)
　　預(yù)處理單元：大顆粒SS在此去除，V≤25%WQV；進(jìn)口：配水均勻；本體：濾層上水深＜1.2m，V≥0.75WQV；設(shè)置二級(jí)溢流口；濾料：滲透系數(shù)0.6-1.2m/d（0.6-6m/d），有效粒徑D10=0.3mm（0.15-0.45mm），均勻系數(shù)k60=2（1.5-3.5），厚度0.45-0.6m，高濾速濾池采用粗濾料1-2mm；集水系統(tǒng)：碎石墊層-穿孔管-碎石，碎石墊層厚300mm，粒徑2-5cm，穿孔管孔徑10-13mm，滲透系數(shù)＞6m/d不設(shè)集水系統(tǒng)，排空時(shí)間12-48hr；邊坡：通常3:1。

　　5、生物滯留濾池
　　1）水量控制：峰值削減主要在預(yù)處理池完成，本體能削減一定峰值，通過池底入滲和植物蒸散。
　　2）水質(zhì)控制：沉淀、濾料吸附及過濾作用，植物新陳代謝作用實(shí)現(xiàn)有機(jī)物降解。
　　3）適用條件:要求場(chǎng)地平整，在地下高水位0.6m以上，考慮入滲要高出1.2m以上。
　　4）設(shè)計(jì)要點(diǎn)
　　預(yù)處理單元：大顆粒SS在此去除，匯水面積小可不設(shè)；本體：濾層上水深0.3-0.6m；碎樹皮護(hù)根層：濾池表面，厚度＜70mm，每年更換一次；濾料：高滲透性砂/細(xì)顆粒礫石（50-70%）-堆肥（10-20%）-木屑/護(hù)根層（5-20%）-壤土（10-25%）的混合物，滲透系數(shù)0.3-6m/d，PH5.5-6.5，厚度0.6-0.9m，最厚1.5m（深根植物），均勻系數(shù)＞6；進(jìn)口：消能防沖蝕；集水系統(tǒng)：碎石墊層-穿孔管-碎石，碎石墊層厚300mm，粒徑2-5cm，穿孔管孔徑10-13mm，滲透系數(shù)＞6m/d不設(shè)集水系統(tǒng)，排空時(shí)間12-24hr；植物：濕地植物、雜草、深根植物等多樣性本地植物。

　　6、景觀屋頂
　　1）水量控制：土壤水蒸發(fā)和植物蒸散，通過排水控制峰值削減。
　　2）水質(zhì)控制：沉淀、吸附、過濾作用，植物新陳代謝作用實(shí)現(xiàn)有機(jī)物降解。
　　3）適用條件:合理的排水、防水措施、荷載約束。
　　4）設(shè)計(jì)要點(diǎn)
　　全屋頂綠化：土壤薄80-200mm，使用耐旱植物（肉質(zhì)植物、禾草、苔蘚）幾乎不需維護(hù)，植物多樣性低，不對(duì)外開放，完全浸水50-170kg/m2；屋頂花園：土壤厚600（灌木）-800mm（小型樹木），植物多樣性高，對(duì)外開放，完全浸水240-1500kg/m2；屋頂?shù)装澹夯炷粱蚪饘?，要求耐腐蝕，坡度0.02-0.05，不透水膜：惰性材料，水吸收量＜1%，蒸汽透過量＜0.2perms，可現(xiàn)場(chǎng)粘結(jié)，強(qiáng)度高，改性瀝青膜、熱熔橡膠瀝青膜等。根障層：防止植物根系穿透排水層；排水層：與屋頂雨水口相連。

　　7、擋罩
　　1）水質(zhì)控制：撇除漂浮物，配備擋罩的雨水口。
　　2）適用地點(diǎn)：設(shè)在集泥井或存水的雨水井出口處。
　　3）設(shè)計(jì)要點(diǎn)：罩體底邊低于出水管底，低于井內(nèi)水位，罩體底設(shè)置格網(wǎng)?？紤]過罩體水頭損失，避免雨水從井內(nèi)溢出溢出。

　　原創(chuàng): 蔣玖璐