中新天津生态城基础设施专项规划-雨水专项规划.pdf

中新天津生态城基础设施专项规划-雨水专项规划 1. 概 述 1.1 项目背景 1.1 项目背景 中新生态城位于天津滨海新区，处在汉沽和塘沽两区之间，蓟运河与 永定新河交汇处至入海口的东侧，距滨海新区核心区约 15km。 2007 年 11 月 18 日，温家宝总理与新加坡李显龙总理共同签署了在中 国天津建设生态城的框架协定，中新生态城正式选址天津滨海新区。中新 天津生态城致力于建设经济蓬勃、社会和谐、环境友好、资源节约的城市， 使之成为可持续发展的楷模。生态城规划中应体现以人为本、社会和谐的 目标。中新合作建设生态城的宗旨是：实现人与人和谐共存、人与经济活 动和谐共存、人与环境和谐共存，运用生态经济、生态人居、生态环境、 生态文化、和谐社区、科学管理的新理念，建设“社会和谐、经济高效、 生态良性循环的人类居住形式” ，构建自然、城市与人融合、互惠共生的有机 整体，成为可持续发展的范例。中新生态城的建设，将带动滨海新区发展生 态文明和循环经济，使其成为促进滨海新区宜居生态型新城区形成的引擎。 随着一大批重大项目和重大基础设施的建设，滨海新区已经成为天津 最大的经济增长点，现代制造业基地初具规模，现代交通体系和物流体系 框架基本建立。生态城的建设，有利于滨海新区在生态建设和资源节约利 用方面进行积极的探索，走出一条资源节约和环境友好的新型发展道路， 为天津的城市发展积累有益的经验，并为全国提供示范和借鉴。 1.2 区域发展目标 1.2 区域发展目标 建设科学发展、社会和谐、生态文明的示范区；建设资源节约型、环 境友好型社会的示范区；创新城市发展模式的示范区。 （1）经济蓬勃高效：大力发展循环经济、低碳经济和生态经济，构筑 中国市政工程华北设计研究院 1 中新天津生态城基础设施专项规划-雨水专项规划 以高新技术产业和现代服务业为主的产业结构。经济发展速度与质量、能 源消费弹性系数等主要指标位居全市前列。 （2）生态环境健康：环境治理、生态修复、节能减排、空气质量、水 环境、人均绿化面积等方面的指标位居全国前列。 （3）社会和谐进步：提供良好的教育条件和充足的就业岗位，全面建 立完善的社会保障体系、住房保障体系和公共服务体系，实现社会各群体 的和谐、融合。 （4）文化传承弘扬：保护物质文化遗产和非物质文化遗产，历史文化 与现代文化相互交融，塑造地域特色文化。建设生态文明，推行绿色健康 的生产方式、生活方式和消费方式。 （5）区域协调融合：在环渤海、京津冀区域和滨海新区层面，建立完 善的区域协调机制，促进资源优化配置和环境共建，实现区域和谐发展。 1.3 区域定位 1.3 区域定位 综合性的生态环保、节能减排、绿色建筑、循环经济等技术创新和应 用推广的平台；国家级生态环保培训推广中心；现代高科技生态型产业基 地； “资源节约型、环境友好型”宜居示范新城；参与国际生态环境建设的 交流展示窗口。 1.4 区域职能 1.4 区域职能 中新生态城定位的区域职能为： （1）国际生态环保理念与技术的交流和展示中心。 （2）国家生态环保技术的创新中心和产业化基地。 （3）国家生态环保教育培训中心。 （4）国际化的生态文化旅游、休闲、康乐区。 中国市政工程华北设计研究院 2 中新天津生态城基础设施专项规划-雨水专项规划 1.5 自然条件 1.5.1 气候条件 1.5 自然条件 1.5.1 气候条件 中新天津生态城属于暖温带半湿润大陆性季风气候。四季分明：春旱 多风，冷暖多变；夏热湿大，雨水集中；秋高气爽；冬寒少雪。生态城年 平均气温 10.912.3。极端最低气温出现在 1 月份，为-18.3，最冷月 平均气温为-4.0-4.5；极端最高温度出现在 7 月份，为 39.9；最热 月平均气温为 26.3。春季日平均气温回升迅速，可由 3 月的 5左右逐 渐升至 5 月的近 20； 秋季气温下降明显， 至 11 月平均气温可降至 4.5。 生态城多年平均降水量为 576.9598.6mm， 年内降水量分配不均， 7 8 月的降水量约占全年的 50%以上。 多年平均蒸发量 1760.11914.8mm， 全 年以 5 月份蒸发量最大。年平均风速为 4.5m/s，由于受季风影响，风随季 节变化明显。冬季盛行偏北风，夏季盛行偏南风，春秋两季偏南风也占很 大比例。年日照时数 2998.9h，全年以 5 月份日照最长，总辐射量也最大。 一年中 7、8 月平均相对湿度最大，可达 79%。生态城的灾害性天气主要有 暴雨、大风、冰雹、雷电、大雪、大雾、寒潮、干旱、沙尘暴等。 生态城用地为盐田、盐碱荒地和湿地，盐渍化程度高，属于水质性缺 水地区，具有滨海新区的典型特征。 1.5.2 地形地貌 1.5.2 地形地貌 生态城规划区位于天津东部沿海，规划海滨休闲旅游区的中西部，距 天津中心城区 45km，其中规划区北部约 21km 2位于汉沽区，南部约 9km2位 于塘沽区。规划区西侧北段紧邻蓟运河，西侧南段紧邻永定新河，南侧紧 邻规划中央大道，距渤海海岸线不足 1km，北侧为汉沽区营城镇，东临汉北 公路，距北洋舰船游乐港约 1.4km。规划区南部主要为八一盐场的晒盐池， 局部为养鱼、虾池，其中青坨子村位于八一盐场的中北部。晒盐池及养鱼、 虾池大小不一，在盐池及养鱼池中局部分布少量低矮建筑物，青坨子村亦 中国市政工程华北设计研究院 3 中新天津生态城基础设施专项规划-雨水专项规划 以单层低矮建筑物为主。规划区中北部为面积约 2.6km 2汉沽污水库及由蓟 运河废弃段建成面积约 8km 2的营城水库区域。规划区北部主要为养蟹、虾 池，局部为葡萄园，其中营城镇位于东北角处。规划区地势总体较平坦， 地面标高一般在 1.03.0m（大沽高程）之间。 按照地类划分，选址 34.2km 2用地的现状构成为：村庄用地 0.30 km2， 盐田 10.06 km 2，水库 4.79 km2，交通用地 0.23 km2，耕地 0.6 km2，养殖 水面 4.17 km 2，河流水面 0.56 km2，林地、园地、未利用土地等其它用地 13.5 km 2。 规划区地貌形态属海积低平原区，形成时间距今约 2002000 年。规 划区地下水位高，排水不畅，河流、排灌渠道纵横交错；坑塘、水库、牛 轭湖、盐池、鱼塘虾池众多，星罗棋布；分布村镇台地。地面起伏甚微， 坡度为 1/100001/5000。 规划区内南部以八一盐场盐池为主，中北部以汉沽污水库及营城水库 为主，北部以葡萄园及养蟹池为主。为海积低平原区，总体地势平坦。 1.5.3 地质构造单元 1.5.3 地质构造单元 规划区所处大地构造单元为华北准地台。处于华北断坳黄骅坳陷三级 构造单元内，黄骅坳陷又含有宁河凸起、北塘凹陷、板桥凹陷、岐口凹陷 等四级构造单元，其中规划区所处的四级构造单元为北塘凹陷。 黄骅坳陷位于沧县隆起以东，西以沧东断裂为界，东与渤海坳陷 呈逐渐过渡关系，北以宝坻乐亭断裂与唐山隆起相接，南部以埕西断 裂与埕宁隆起为分界。基底由太古宇、天津中新元古界、古生界、中生界 组成，缺失下马岭组。总体走向北北东，该坳陷自燕山运动以来长期下沉， 自新生界下沉开始加剧。坳陷区内北东向断裂发育，并伴生有西北北 西西向断裂，受断裂的围割，坳陷区内发育有次一级构造单元，规划区所 处的次一级构造单元为北塘坳陷。 中国市政工程华北设计研究院 4 中新天津生态城基础设施专项规划-雨水专项规划 北塘凹陷北以汉沽断裂与宁河凸起分界，西以沧东断裂和古近纪 地层侵蚀尖灭线分界与小韩庄凸起、双窑凸起和潘庄凸起分界，南以海河 断裂东段为界与板桥凹陷相邻，向东延伸出规划区，总体呈近东西延伸的 箕状断陷盆地。凹陷主要由古近纪地层组成，厚度约 36003800m。基底地 层主要由中、上元古界和古生界、中生界组成。 1.5.4 区域主要断裂构造 1.5.4 区域主要断裂构造 海河断裂位于规划区南侧约 16.5km。总走向北西西，断层面总体 倾向南西，倾角 6530，为斜滑平移正断层。经由天津市区向东经白 塘口、葛沽、塘沽东入渤海，陆上长约 80km。海河断裂带是由结晶基地断 至第四系下部的基底断裂，自西向东断距逐渐增大，受北东向断裂作用而 分为三段：西段，白塘口西断裂以西；中段，白塘口西断裂至沧东断裂； 东段，沧东断裂以东。本规划区位于海河断裂的东段。 沧东断裂位于规划区西侧约 18.5km。总体呈 nne 向延伸，长度 350km，倾向 se，倾角较缓（2050） ，为壳断裂，南起河北省东光，北 至宁河以北，与蓟运河断裂相交，是三级构造单元沧县隆起与黄骅拗陷的 分界断裂，属壳断裂。该断裂第三纪活动强烈，具同生断裂性质，第四纪时 期仍有继承性活动，但活动强度明显减弱。 该断裂 16151898 年曾发生过 55.5 级地震 4 次，19741976 年发 生 4.24.9 级地震 5 次。 汉沽断裂位于规划区北侧约 8.0km。位于汉沽大八亩至小留庄一 线，西与沧东断裂在七里海附近相交，为北塘凹陷与宁河凸起的分界断裂。 走北西西或近东西向，倾向南，倾角 3070，正断层，长约 3040km， 是一条较大的盖层断裂。 1.5.5 水文地质评价 1.5.5 水文地质评价 中新生态城规划区新生界地下水含水系统可分为浅层含水系统、中层 中国市政工程华北设计研究院 5 中新天津生态城基础设施专项规划-雨水专项规划 含水系统和深层含水系统。浅层含水系统（第含水岩组）地下水为潜 微承压水，底界埋深一般小于 25.00m，盐场内浅层地下水对混凝土结构具 有强腐蚀性，其它地区浅层地下水对混凝土结构具弱-中等有腐蚀性。中层 含水系统地下水为承压水，底界埋深 7090m，地下水为咸水体，至今未开 发利用。深层含水系统位于中层含水系统之下，地下水为承压水，该含水 系统可分为第、四个含水岩组。规划区内深层地下水的开采 量已大大超过深层地下水的允许开采量，已造成较为严重的大面积地面沉 降，应根据地下水开发利用规划严格控制地下水的开采，规划时应以外来 水源作为规划区的生活、工业用水。 1.5.6 河流水系 1.5.6 河流水系 规划区域的水系要素主要包括河流、水库、地下水、生产性水面和近 海水域等，种类行对齐全，如下图所示： 图 1-1 生态城水系示意图 图 1-1 生态城水系示意图 中国市政工程华北设计研究院 6 中新天津生态城基础设施专项规划-雨水专项规划 （1）河流 生态城属蓟运河水系。蓟运河北起宝坻区九王庄，南至塘沽防潮闸， 河道总长约 189km，流量 4541188m 3/s，河道宽约 300m。蓟运河生态城段 现状流量 400m 3/s，现状水位 2.2m(大沽高程） 。 由于蓟运河河道蜿蜒曲折、主河槽过水断面小、堤身薄弱、堤防下沉、 高程不足，险工险段多等原因，已成为防洪的难点和隐患。在 20 世纪 70 年代初根治海河工程中，虽对干流河道部分河段进行了治理，但未达到设 计治理标准，加之 1976 年受唐山大地震破坏和地面沉降影响，导致河道过 流能力普遍降低，堤防闸涵等工程设施严重老化失修，堤防险工险段多， 极大地影响和制约了本市蓟县、宝坻、宁河、汉沽四个区县和下游滨海新 区的人民生命财产安全和经济开发开放，急需进行全面治理。近些年，逐 步对蓟运河宁河段进行了险工堤防的治理， 使其达到 10 年一遇防洪标准和 5 年一遇排涝标准。蓟运河下游段多年来一直没有得到整治。 蓟运河由于流域上游来水量和入海水量减少，影响水库和河道蓄、供 水，造成河道和河口淤积，大大降低河道防洪能力。河道径流逐年减少、 水体自净能力降低致使蓟运河水质不断恶化。 水质监测结果表明，蓟运河水质以类和劣类水体为主。宁河县芦 台大桥和汉沽区的汉化断面水质较差。 蓟运河年内水质变化呈抛物线状， 7 月份水质最差， 以 7 月份为分界点， 上半年水质呈逐月下降趋势，下半年则逐渐好转。 蓟运河底泥监测结果较好，除硫化物超标外，其余均达到相应标准。 从沿线分布来看，各项指标在上游的含量均高于下游。 永定新河是海河流域北系四河永定河、北运河、潮白新河和蓟运 河的共同入海河流，是海河流域北系的重要泄洪通道。 位于天津市区北侧，是天津市北部的防洪屏障，河道开挖于 1971 年， 中国市政工程华北设计研究院 7 中新天津生态城基础设施专项规划-雨水专项规划 西起天津市北辰区的屈家店， 东至塘沽区的北塘镇入渤海， 河道全长 66km。 永定新河上游径流较少，河道长期受潮汐水流控制，泥沙淤积严重。最新 编制的永定新河防洪治理规划中确定永定新河按 50 年一遇洪水设计， 河口 处设计流量为 4640m 3/s。 （2）水库 规划区内现有营城水库与污水库两座水库。 营城水库是上世纪 70 年代 为满足当地农业灌溉的要求，由一处低洼浅水经人工改造而成的，河沟迂 回曲折，四周苇草密布，地势复杂，是一座以灌溉为主的平原型水库，平 均水深 3m 左右，丰水期时水域面积约 3 万亩，枯水季节只有数千亩水面。 在营城水库中，潜藏着大量野生鱼类和人工放养的鲫鱼、鲤鱼、草鱼、武 昌鱼，蒙古红鱼白、银鱼、河蟹等淡水鱼，还有鲈鱼、鲻鱼、海鲶鱼（两 种咸淡水双栖鱼）等海水鱼类。营城水库的水源主要是来自于燕山山脉的 蓟运河，其汇水点在蓟运河的入海口附近。在丰水期淡水成份高时，营城 水库得以大量蓄水，枯水期咸水成份高时，营城水库则不再蓄水，因此营 城水库可以适应咸淡两水生活的鱼类。 污水库宏观上来说是由营城水库内部的低洼地形成的。随着蓟运河经 流量的减少，营城水库外围不再有蓄水，在上世纪八十年代汉沽化工区起 步时，污水库被确定为汉沽化工区的污水存放地，截至到现在已经有 20 多 年的历史了。污水库由于工业废水多年的积累沉淀，以甲基汞、多氯联苯 为代表的有机化合物含量高，可生化性差。同时，由于污水的常年存在， 污水库底泥收到严重的污染，底泥厚度不均，入口处深度较大。该水库占 地 2.53km 2，库容量为 5600 万 m3，主要承接汉沽来的生活污水和工业废水。 目前营城工业污水库西侧正在建设营城污水处理厂，替代营城工业污水库 承接汉沽来的生活污水和工业废水。营城工业污水库受城镇排污的影响， 是生态环境遭到一定程度破坏的现状水体，需要进行有效的治理。 中国市政工程华北设计研究院 8 中新天津生态城基础设施专项规划-雨水专项规划 （3）地下水 规划区所在的汉沽属冀东平原有咸水区， 咸水底板界深度为 30 至 70m， 第一、二含水层组埋深为 20 至 70m，水体矿化度均在 1g/l 以上，基本上无 可利用淡水；咸水体之下发育有深层淡水，水质较好。 目前随着汉沽城区对地下水的不断开采，规划区呈现出地面下降的趋 势，北部下降速度较快。 （4）生产性水面 规划区内的生产性水面主要是盐田和水产养殖水面，其中盐田总面积 10.06km 2，养殖水面 4.177km2，在规划区中占有较高的用地比例。生产性用 水的盐分较高，地势相对较低。 （5）近海域 渤海位于生态城规划范围的东南部，为半封闭型水域，内外交换能力 很差；是生态城、汉沽区、现代产业区生活污水和工业废的最终受纳水体， 目前受纳污染物量已超过其所能承受的负荷，同时渤海近岸海域为富营养 化和赤潮多发区。 中国市政工程华北设计研究院 9 中新天津生态城基础设施专项规划-雨水专项规划 2. 总则 2.1 规划依据 2.1 规划依据 （1） 关于在中华人民共和国建设一个生态城的框架协议及其补充 协议 （2） 中华人民共和国城乡规划法 （3） 中华人民共和国国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要 （4） 天津市城市总体规划（2005-2020 年） （5） 中新天津生态城总体规划（2008-2020 年） （初稿） （6） 中新天津生态城基础设施规划设计任务委托书 2.2 规划原则 2.2 规划原则 （1）与城市给水工程、污水工程、环境保护、道路交通、管线综合、 水系、防洪等专业规划相协调。结合地形条件和环境要求统一规划排水系 统设施，充分发挥排水系统的社会效益、经济效益和环境效益。 （2）排水体制为雨、污分流制。充分考虑雨水资源利用。 （3）统一规划，分布实施，近远结合，适度超前，充分发挥现有排水 设施的效益。 （4）严格按国家及地方有关规范、标准实施。 （5） 雨水管网按照规划终期流量设计， 厂站按照近期设计、 远期预留， 对雨水管道系统进行统一布置，分期建设，逐步完善雨水排放及收集系统。 2.3 规划期限 2.3 规划期限 规划期限确定为 2008-2020 年。 中国市政工程华北设计研究院 10 中新天津生态城基础设施专项规划-雨水专项规划 近期：20082010 年； 中期：20112015 年； 远期：20162020 年。 2.4 规划范围 2.4 规划范围 东至汉北路规划的中央大道，西至蓟运河，南至永定新河入海口， 北至规划的津汉快速路。规划范围约 34.2km 2。 2.5 规划标准 2.5 规划标准 （1） 中华人民共和国环境保护法 （2） 室外排水设计规范 gb50014-2006 （3） 城市工程管线综合规划规范 bg50289-98 （4） 地表水环境质量标准 gb3838-2002 （5） 泵站设计规范 gb/t50265-97 （6） 给水排水管道工程施工及验收规范 gb50268-97 2.6 规划目标 2.6 规划目标 （1）建成一套完整、合理、符合可持续发展要求的雨水收集和生态利 用系统，改善中新天津生态城周围的水环境及生态环境状况，有效缓解中 新天津生态城用水量增长与水资源短缺的矛盾，建设天津市滨海新区城市 水环境质量改善技术与综合示范工程和生态城。 （2）规划区域能通过雨水收集排放系统不产生积水现象，防止涝灾发 生、控制城市径流污染。 中国市政工程华北设计研究院 11 中新天津生态城基础设施专项规划-雨水专项规划 3. 供、排水现状 3.1 水资源现状 3.1 水资源现状 根据 19562000 年降水系列分析，滨海新区多年平均降水量为 565.2mm，汉沽区多年平均降水量为 569.8mm。地表水资源年内分配不均， 降水多集中在汛期（6 月9 月） ，降水量约占全年的 70%80%。滨海新区 范围内地表水水质污染严重、水质恶化，其水质指标绝大部分为地表水 类或劣类标准，不适合作为城市供水水源。 滨海新区地下水可开采量（矿化度2g/l）0.57 亿 m 3，没有可供开采 的矿化度2g/l 的浅层地下水，深层承压水可开采量为 0.57 亿 m 3。 天津市在 1983 年建成引滦入津工程后， 主要采用滦河潘家口水库蓄水 为城市主要水源。在蓄水不够分配时，由黄河水补充。到 2010 年南水北调 中线工程建成后，引江水将成为天津市又一个重要城市水源。 外调地下水源还包括由宝坻下仓水源地供大港石化工业用水 0.18 亿 m 3， 宁河北水源地供天津经济技术开发区 0.22 亿m 3，共0.40 亿m3供给滨海新区。 鉴于天津水资源紧缺和滨海新区地处滨海的条件，淡化利用海水或直 取海水是对淡水资源不足的重要补充。 3.2 现状排水 3.2.1 水系现状 3.2 现状排水 3.2.1 水系现状 天津生态城位于天津市的汉沽和塘沽两区之间，东临渤海湾，永定新 河和蓟运河流经本区，是水资源严重短缺地区。 （1）蓟运河 蓟运河是海河流域北系的主要河流之一，干流河道始于蓟县九王庄， 流经本市蓟县、宝坻、宁河、汉沽四个县区，止于汉沽区蓟运河防潮闸， 中国市政工程华北设计研究院 12 中新天津生态城基础设施专项规划-雨水专项规划 全长 144.54km，经永定新河入渤海湾。 （2）永定新河 永定新河是海河流域流经京津冀三省市的永定河、北运河、潮白河及 蓟运河洪水的共同入海河道，右堤是天津市城市防洪的北部防线。永定新 河西起北辰区屈家店，东至塘沽区北塘入海，全长 63km。 3.2.2 雨水排水现状 3.2.2 雨水排水现状 生态城内多池塘水域，规划目前没有雨水管网，雨水通过地面径流就 近排入蓟运河故道或池塘中。 中国市政工程华北设计研究院 13 中新天津生态城基础设施专项规划-雨水专项规划 4. 雨水系统规划 4.1 排水体制 4.1.1 排水体制的分类 4.1 排水体制 4.1.1 排水体制的分类 合理地选择排水系统的体制，是城市和工业企业排水系统规划和设计 的重要问题。它不仅从根本上影响排水系统的设计、施工、维护管理，而 且对城市和工业企业的规划和环境保护影响深远，同时也影响排水系统工 程的总投资和初期投资费用以及维护管理费用。通常，排水系统体制的选 择应满足环境保护的需要，根据当地条件，通过技术经济比较确定。而环 境保护是选择排水体制时所考虑的主要问题。下面从不同角度来进一步分 析各种体制的使用情况。 合流制是将城市生活污水、工业废水和雨水全部截流送往污水厂进行 处理后再排放，从控制和防止水体的污染来看，是最理想的方式；但这样 截流主干管尺寸很大，污水厂容量也增加很多，建设费用也相应的增高。 如果采用截流式合流制时，在暴雨径流之初，原沉淀在合流管渠的污泥被 大量冲起，经溢流井溢入水体，即所谓的“第一次冲刷” 。同时，雨天时有 部分混合污水经溢流井溢入水体。实践证明，采用截流式合流制的城市， 水体仍然遭受污染，甚至达到不能容忍的程度。 分流制是将城市污水全部送至污水厂进行处理。初期雨水亦可通过截 流送至污水厂中进行处理，如果初期雨水未经处理就直接排入水体，对城 市水体也会造成污染，有时还很严重，这是它的缺点。近年来，国内外对 雨水所造成的水体污染引起高度关注，调查发现：初期雨水对水体的污染 最为严重。为此，在我国的相关规范中也提出了在条件许可的地方，可将 初期雨水纳入污水处理厂中的规定。由于分流制比较灵活，容易适应社会 中国市政工程华北设计研究院 14 中新天津生态城基础设施专项规划-雨水专项规划 发展的需要，又能符合城市卫生的一般要求，所以在国内外获得了广泛应用。 从造价方面来看， 合流制排水管道的造价比完全分流制一般要低 20% 40%，但是合流制的泵站和污水厂却比分流制的造价要高。从总造价来看完 全分流制比合流制要高。从初期投资来看，不完全分流制因初期只建污水 处理系统，因而可节省初期投资费用，此外，又可以缩短施工周期，发挥 工程效益也快。 而合流制和完全分流制的初期投资均比不完全分流制要大。 所以，我国过去很多新建的工业基地和居住区均采用不完全分流制排水系统。 从维护管理方面来看，晴天时污水在合流制管道中只是非满流，雨天 时才接近满管流，因而晴天时合流制管内流速较低，易于产生沉淀。但由 于雨天时，流量较大，管中的沉淀物很容易被暴雨水流冲走，这样，合流 管道的维护管理费用可以降低。可是，晴天和雨天时流入污水厂的水量变 化很大，增加了合流制排水系统污水厂运行管理中的复杂性。而分流制系 统可以保持管内的流速，不致发生沉淀，同时，流入污水厂的水量和水质 比合流制变化小得多，污水厂的运行易于控制。 混合制排水系统的优缺点， 是介于合流制和分流制排水系统两者之间。 总之，排水系统体制的选择是一项复杂、重要的工作。应根据城镇及 工业企业的规划、环境保护的要求、污水利用情况、原有排水设施、水质、 水量、地形、气候和水体等条件，从全局出发，在满足环境保护的前提下， 通过技术经济比较，综合考虑确定。我国城市排水工程规划规范规定， 在新建地区排水系统一般应采用分流制。 4.1.2 排水体制的确定 4.1.2 排水体制的确定 城市排水系统是城市基础设施建设的重要组成部分，主要由排水管网 和污水处理厂组成。 根据生态城总体规划，生态城的发展目标是建设科学发展的示范区、 中国市政工程华北设计研究院 15 中新天津生态城基础设施专项规划-雨水专项规划 构建社会和谐的示范区、建设生态文明的示范区；建设资源节约型、环境 友好型、体现天津地域文化特色和时代特征的、国际化生态宜居新城。一 方面生态城对生态环境要求较高，雨污分流有利于保护城市水体环境，另 一方面雨污分流，便于雨水收集利用和集中管理排放，降低水量对污水厂 的冲击。按照城市排水工程规划规范，生态城排水体制确定为雨、污分流 制，同时考虑初期雨水的污染，设立初期雨水泵，并对初期雨水进行净化 处理。 4.2 雨水汇流分区 4.2 雨水汇流分区 中新生态城规划区域内有很多自然水系，根据生态城地形情况，结合 河道分布，参照总体规划，将规划规划区域分为五大雨水汇流区域，分别是： （1） 东北部综合片区， 位与生态城的东北部， 具体范围是汉北路以西， 琥珀溪、甘露溪和蓟运河故道围绕的区域，汇水面积为 5.6km 2。 （2） 北部综合片区， 位于生态城的北部， 东侧与东北部综合片区相邻， 具体范围是蓟运河以东，琥珀溪和蓟运河故道围绕的区域，汇水面积为 5.3km 2。 （3）中部综合片区，位于生态城的中部，具体范围是中央大道以北， 慧风溪和甘露溪围绕的区域，汇水面积为 4.0km 2。 （4）南部综合片区，位于生态城的南部，具体范围是中央大道以北， 慧风溪、蓟运河和蓟运河故道围绕的区域，汇水面积为 7.8km 2。其中以轻 轨线为界， 轻轨线以北区域为南部-北端雨水集水系统， 汇水面积为 3.2km 2； 轻轨线以南区域为南部-南端雨水集水系统，汇水面积为 4.6km 2。 （5） 生态核片区， 位于生态城中蓟运河故道与蓟运河围绕的中心区域， 汇水面积为 6.9km 2。 中国市政工程华北设计研究院 16 中新天津生态城基础设施专项规划-雨水专项规划 规划雨水汇水面积不包括区内水域面积 4.7 km 2。 生态城雨水汇水区域分区见图 4-1： 图 4-1 中新生态城雨水汇水区域分区图 图 4-1 中新生态城雨水汇水区域分区图 各区域分别布置雨水泵站，将各片区收集雨水提升排入蓟运河故道， 当蓟运河故道水位升高至警戒水位时，利用外排泵站将蓟运河故道中雨水 提升排入蓟运河，雨水泵站布置位置见图 4-2。 中国市政工程华北设计研究院 17 中新天津生态城基础设施专项规划-雨水专项规划 图 4-2 雨水泵站布置示意图 图 4-2 雨水泵站布置示意图 4.3 雨水量计算 4.3.1 雨水管渠设计流量计算公式 4.3 雨水量计算 4.3.1 雨水管渠设计流量计算公式 qqf 式中：q雨水设计流量（l/s） 径流系数 q设计暴雨强度（l/sha） f汇水面积（ha） （1）暴雨强度公式 中国市政工程华北设计研究院 18 中新天津生态城基础设施专项规划-雨水专项规划 暴雨强度公式是在雨量分析的基础上，通过对当地降雨过程的多年资 料的统计和分析，找出表示暴雨特征的降雨历时、降雨强度与降雨重现期 之间的相互关系，作为雨水管渠设计的依据。 关于设计雨水量相关的参数主要是重现期、集水时间和径流系数等参 数，这些参数的确定直接影响到设计流量的计算，也影响到雨水管渠的断 面尺寸和整个雨水管渠系统的合理性。 天津市雨量集中，全年降水量的 80集中在汛期 6-9 月，汛期降水又 往往集中在几次大暴雨。从年际变化看，天津地处华北地区降水高变率区， 雨量的年际变化较大，多雨年是少雨年雨量的 3 倍以上，反映出天津旱涝 明显的特点。 本次暴雨强度公式采用天津地区暴雨强度公式： )hal/s( 17 lg85. 01 3841 85. 0 t p q （2）地面径流系数的确定 降落在地面上的雨水，一部分被植物和地面的洼地截流，一部分渗入 土壤，余下的一部分沿地面流入雨水管渠，这部分进入雨水管渠的雨水量 称作径流量。径流量与降雨量的比值称为径流系数 ，其值小于 1。 径流系数 是描述雨水在地面上的径流量与降雨量比值的参数。 径流 系数的值因汇水面积内的地面覆盖情况、地面坡度、地形地貌、建筑密度 及路面铺砌的不同而异。影响 值的主要因素是地面覆盖种类的透水性， 生态城雨水径流系数选择见表 4-1： 中国市政工程华北设计研究院 19 中新天津生态城基础设施专项规划-雨水专项规划 径流系数 表 4径流系数 表 4-1 1 地面种类 各种屋面、混凝土和沥青路面 0.90 大块石铺砌路面和沥青表面处理的碎石路面 0.60 级配碎石路面 0.45 干砌砖石和碎石路面 0.40 非铺砌土地面 0.30 公园或绿地 0.15 根据总体规划，中新生态城规划建设用地平衡见表 4-2： 中新生态城规划建设用地平衡表 表 4-2 中新生态城规划建设用地平衡表 表 4-2 用地面积 序号 用地代码 用地名称 面积(ha) 比例 r 居住用地 1075 42.67% r1 一类居住用地 118.8 1 r2 二类居住用地 956.2 c 公共设施用地 247.96 9.84% c1 行政办公用地 3.9 c2 商业用地 85.85 c3 文化娱乐用地 80.54 c5 医疗卫生用地 5.95 c6 教育科研设计用地 71.12 2 其中 c7 文化古迹用地 0.6 s 道路广场用地 347.27 13.78% s1 城市道路用地 341.04 3 其中 s3 社会停车场库用地 6.23 中国市政工程华北设计研究院 20 中新天津生态城基础设施专项规划-雨水专项规划 中国市政工程华北设计研究院 21 用地面积 序号 用地代码 用地名称 面积(ha) 比例 g 绿地 458.2 18.19% g1 公共绿地 422.2 4 其中 g2 生产防护绿地 36 m 工业用地 236.13 9.37% 5 其中 m1 一类工业用地 236.13 6 w 仓储用地 11.59 0.46% 7 u 市政设施用地 44.27 1.76% 8 cr 混合用地 98.98 3.93% 总建设用地面积 2519.4 100.00% 注 1：规划范围内总用地 3420.0ha，其中生态绿地 426.6ha，生态水域面积 474ha，共计 900.6ha 生态用地不计入总建设用地平衡。 由于影响因素很多，要精确地确定 值是很困难的，在城市雨水管渠 设计中，径流系数通常采用按地面覆盖种类确定的经验数值，整个汇水面 积上的平均径流系数 是按各类地面面积加权平均计算而得，即： av=fiif 式中：fi汇水面积上各类地面的面积 i相应于各类地面的径流系数 f全部汇水面积 在城市雨水设计中，对于总体区域控制可采用区域综合径流系数，一 般市区的综合径流系数 =0.50.8，在我国大中型城市如北京、天津、上 海等城市采用的综合径流系数基本上介于 0.50.6 之间， 有的城市经过论 证得出了较为合理的径流系数，如北京市 =0.52 等，天津滨海新区综合 径流系数 0.52。本规划结合生态城地理特点和降雨特点，结合总体规 划(2001-2020 年)中各类性质的用地分布， 及生态城生态绿地及透水路面的 中新天津生态城基础设施专项规划-雨水专项规划 设计，并参照全国同类型城市径流系数 值的取值特点，考虑确定中新生 态城新规划区综合径流系数 0.5， 不同性质地块雨水量按照不同径流系 数进行计算，范围 =0.450.55。 （3）设计重现期 p 的确定 雨水管渠设计重现期的选用必须结合当地的具体条件，从技术和经济 方面统一考虑，合理选用。 暴雨强度的频率是指等于或大于该暴雨强度发生的机会，以 n()表 示；而暴雨强度的重现期指等于或大于该暴雨强度发生一次的平均时间间 隔，以 p 表示，以年为单位。显然，暴雨强度年频率 n 与它的重现期 p 互 为倒数，强度大的暴雨，其发生的平均时间间隔即重现期长；强度小的暴 雨，其重现期取值范围为 0.53 年，重要地区为 2.5 年。 根据规范的规定， 以及部分城市的设计重现期取值， 例如， 南京取 0.51， 宁波 0.51，长沙 0.51，成都为 1，郑州 0.51.0，生态城隶属于滨海新区， 为国家重点发展地区，是重要的枢纽地带。对于新规划区域，由于其排水 制均为分流制，无现状管道，考虑从整体上提高排涝水平的条件，根据中 新双方签订的框架协议，雨水设计重现期取值范围在 35 年，本规划取设 计重现期为 3 年，对于作为交通枢纽的地道、轻轨站及重要广场等重要地 区重现期取 5 年，留有充分的安全余量。 （4）集水时间 t 的确定 在城市中，雨水由地面径流至雨水口，经雨水管渠最后汇入河流，在 这个过程中所需的时间为雨水集水时间 t。 t=t1+mt2 式中： t 集水时间（min） t1地面集水时间（min） t2管渠内雨水流行时间（min） m折减系数 中国市政工程华北设计研究院 22 中新天津生态城基础设施专项规划-雨水专项规划 1）地面集水时间 t1的确定 地面集水时间是指雨水从汇水面积上最远点流到第一个雨水口的时 间。地面集水时间受到地形坡度、地面铺砌、地面种植情况、水流路程、 道路纵坡等因素的影响， 这些因素直接决定着起点雨水径流时间。 根据 室 外排水设计规范gb500l4-2006 版规定：地面集水时间主要取决定水流距 离长短、地形坡度及地面覆盖情况综合考虑，一般采用 t1=515 min。根 据国内外资料，地面集水时间采用数据，大多不经计算，按经验确定。本 次规划区域内地势平坦，有大面积的生态绿地对雨水中污染物质截流，净 化雨水， 延缓了雨水的径流时间， 本规划根据规划区的地形条件采用t1=15 min。 2）管渠内雨水流行时间（t2） 管渠内雨水流行时间是指雨水从雨水口进入管道最后排至河道的流行 时间。t2值是暴雨强度指标之一，它与管道长度、坡降、流速、管材性质 有关。 t2=（l/60v）min l各管段长度（m） v各管段满流时间的水流速度(m/s) 60单位换算系数，lmin=60s 3）折减系数 m 的确定 折减系数是根据我国对雨水空隙容量的理论研究成果提出的数据，考 虑到本规划区地势平坦，折减系数取值：管道 m=2，明渠 m=1.2。 4.3.2 与国外计算方法进行对照 4.3.2 与国外计算方法进行对照 对照公式是美国水土保持学会在提出的曲线数学模型（scs） 。在该方 程是根据流域水量平衡原理，在大量实测资料的基础上，统计归纳而成的 推理公式。模型考虑了影响径流形成的降水因素和下垫面条件，用径流曲 线数值（cn）来综合反映下垫面条件的变化。美国水土保持学会归纳 3000 多种土壤类型的资料， 按渗透性能， 将土壤分为 4 类： a 类(透水)， b 类 （较 中国市政工程华北设计研究院 23 中新天津生态城基础设施专项规划-雨水专项规划 透水） ，c 类（较不透水） ，d 类（接近不透水） ，制定了径流曲线数值。美 国 a 类城市为 77，b 类为 86，c 类为 91，d 类为 94。该模型可用于预测降 雨在地块产生的地表径流 q，其方程为： q = (p 0.2 s) 2/(p + 0.8s)， 当 p 0.2s q = 0， 当 p 0.2s 式中，p：降雨量 mm， q：地表径流深 mm， s：滞洪系数 mm。 滞洪系数用下面方程计算： s = (25400/cn)254， 式中，cn 为曲线数值。 表 4-3 为曲线数字 scs 模型计算结果： 曲线数字 scs 模型计算结果 表 4-3 曲线数字 scs 模型计算结果 表 4-3 结果 重现期 24 小时降雨量 （mm） 径流深 （mm） 入河量 （万 m） 1 年重现期 67.7 46.9 151 2 年重现期 85.0 63.2 203 3 年重现期 95.1 72.9 260 5 年重现期 107.9 85.2 273 10 年重现期 125.2 102.1 328 20 年重现期 142.6 119.0 382 按照国内统一径流系数进行计算，结果见表 4-3： 中国市政工程华北设计研究院 24 中新天津生态城基础设施专项规划-雨水专项规划 统一径流系数进行计算 表 4-4 统一径流系数进行计算 表 4-4 结果 重现期 24 小时降雨量 （mm） 径流深 （mm） 入河量 （万 m） 1 年重现期 67.7 35.2 113 2 年重现期 85.0 44.2 142 3 年重现期 95.1 47.5 185 5 年重现期 107.9 56.1 180 10 年重现期 125.2 65.1 209 20 年重现期 142.6 74.2 238 从上面两表的对比可以看出， scs 数学模型计算出的雨水量比我国现采 用的计算方法计算出的数值要大。但由于美国水土保持学会提出的曲线数 学模型（scs） ，没有分段管网计算的经验公式，管道计算存在一定的盲区， 故我们只在河道防洪计算时使用 scs 数学模型，此次雨水专项规划，采用 统一径流系数进行计算，并在选取设计重现期时已充分考虑安全系数，取 较大值。 4.4 雨水收集、利用规划 4.4.1 雨水收集、利用理念 4.4 雨水收集、利用规划 4.4.1 雨水收集、利用理念 雨水是自然界水循环系统中的重要环节，对调节、补充地区是资源和 改善及保护生态环境起着极为关键的作用。在城市范围内，可有目的地采 用各种措施对雨水资源进行保护利用，主要包括收集、储存和净化后的直 接利用；利用各种人工或自然水体、池、湿地或低洼地对雨水径流实施调 蓄、净化和利用，改善城市水环境和生态环境；通过各种人工和自然渗透 设施使雨水渗入地下，补充地下水资源。 （1）城市雨水收集、利用总体目标 1）雨洪资源化：雨水收集利用以及各种滞留、促渗、调控措施；地表 中国市政工程华北设计研究院 25 中新天津生态城基础设施专项规划-雨水专项规划 径流调控就地消纳雨水, 减少外排雨水量, 实现雨洪资源化。 2） 实现节水目标充分利用水质良好的雨水资源和再生水资源, 实现节 水目标。 3）改善景观与生态环境保证对水资源有效、合理的再利用并减少对市 政水的需求, 改善景观与生态环境。 （2）城市雨水利用在生态环境和社会效益上的五大益处 1）有效改善区域生态环境 将雨水就地收集、就地利用或回补地下水，可减轻城市河湖的防洪压 力，防止城市排涝设施不足导致的城市雨水排泄不畅和洪涝灾害的发生； 消减雨季洪峰流量，维持河川水量，增加水分蒸发，改善生态环境；减少 或避免马路及庭院积水，改善小区水环境，提高居民生活质量。 2）提高水资源利用率 雨水适用于冲厕、洗衣物、故生活用水不必再用饮用水；雨水的钙盐 含量低，属软水，可作冷却水。 3）涵养地下水 地下水一般利用雨水、自来水或中水补充，其中后两种方法造价偏高， 且中水补充还有污染地下水的可能。利用雨水补充地下水资源是最经济的 方法。 4）减轻城市防洪和排水系统压力 多个单元的雨水利用，可以蓄到大雨的前中期水量，还可起到洪水错 峰的作用，会从总量上减少排入市政管网和河湖的雨水量。 5）有利于保持城市河湖水环境 据实测，日降水小于 20mm 的均匀降水，雨水通过汇水管网进入污水处 理厂；日降水大于 20mm 或小于 20mm 但强度较大时，雨水混合污水排入河 道，造成河湖水体污染。通过雨水利用可以缓解降水对河湖水环境的压力。 中国市政工程华北设计研究院 26 中新天津生态城基础设施专项规划-雨水专项规划 从以上分析可知，雨水利用是实现水资源可持续发展的一条重要途径， 它具有广泛的社会、环境和生态效益，与外源调水、海水淡化相比，雨水 利用在经济上具有较大的优势，因此有着不可忽视的利用价值。 4.4.2 我国的城市雨水收集、利用与经济发达国家的比较 4.4.2 我国的城市雨水收集、利用与经济发达国家的比较 （1）国外城市雨水收集、利用状况 1）德国 德国是欧洲开展此项工程最好的国家之一。 雨水径流传输与贮存技术 在德国，径流的传输主要有两种形式，即地下管道传输和地表明沟传 输。 其中地下管道传输与通常我国采用的排雨管线在设计思想上有所不同， 德国的雨水管线不仅考虑要传输雨水，同时还考虑了用做暂存雨水和缓解 洪峰的功能；地表明沟传输是德国城市的风景之一，其设计思想既考虑了 传输雨水的功能，更关注了对构造城市景观的作用，通常是模拟天然水流 蜿蜒曲折的轨迹，或构筑特定的造型。德国降水径流贮存的形式多样，有 家庭利用雨水等采用的预制混凝土或塑料蓄水池等；也有社区环境利用雨 水等采用的构造水景观或人工湖等；还有为增加雨水入渗将绿地或花园做 成起伏的地形或采用人工湿地等。总之，德国将雨水的传输和储存与城市 景观建设与环境改善融为一体，既有效利用了雨水资源、减轻了污水处理 厂对雨水处理和自来水供水的压力，又增加了城市景观，起到了一举而三 益的作用。 雨水径流过滤、控制与处理技术 根据过滤能力的不同可分为分散式和集中式两种。分散式过滤器一般 体积较小，安装于房屋的每个漏雨管的下端；集中式过滤器一般体积较大， 它是将来自不同面积上的径流汇集到一起，然后进行集中过滤。这两种过 滤器均可将径流中直径大于 0.25mm 的杂质过滤出去。 中国市政工程华北设计研究院 27 中新天津生态城基础设施专项规划-雨水专项规划 经典案例 坡斯坦广场是东西德统一后开发兴建的欧洲最大的商业区。由于柏林 市地下水位埋深较浅， 因此要求商业区建成后既不能增长地下水的补给量， 也不能增加雨水排放量。为此，开发商对雨水利用采用了如下方案：对适 宜建设绿地的屋顶全部建成绿色屋顶，利用绿地的滞蓄作用滞蓄雨水，一 方面延缓径流的产生，起到防洪作用，另一方面增加雨水的蒸发，起到增 加空气湿度、改善生态环境的作用；对不宜建设绿地的屋顶，将屋顶雨水 通过雨漏管除去前期径流和过滤后引入地面蓄水池，构造水景观。水景观 与位于楼寓地下室的泵站相连，形成循环流动水流。泵站前设水质自动监 测系统，若水流水质不能满足要求时，要先进入处理系统，处理达标后再 循环系统；若水流水质满足要求，则直接进入循环系统。水景观由 3 部分 组成，一是涌泉状的水循环系统出口，若隐若现于水生植物之中；二是两 个面积为 1.3 万 m 2的地面蓄水池，池内水面有鸳鸯戏水，水中有金鱼游动， 路经此处的游人无不留恋顿足；阶梯状瀑布上游与蓄水池相连，下游与泵 站相连，形成循环系统。 2）日本 日本雨水收集利用技术主要是用于补充涵养地下水，复活泉水，恢复 河川基流，改善环境生态条件。 20 世纪 60 年代，日本开始收集路面雨水，70 年代修筑集流面收集雨 水，采用各种渗透设施截流雨水或收集利用，80 年代初期推行“雨水渗透 计划” 。1996 年初，仅东京就铺设透水性铺装 495000m 2。据统计，东京透水 性铺装市区雨水流出率由 51.8%降低到 5.4%。经过有关部门对东京附近 20 个主要降雨区 22 万 m 2长达 5 年的观测和调查， 平均降雨量 69.3mm 的地区， 平均流出量由原来的 37.59 毫米降低到 5.48mm，流出率由 51.8降低到 5.4 。在东京，已经有 8.