3.1 降水量和雨水水质

3.1.1 在本规范的计算中涉及的降雨资料主要有；当地多年平均(频率为50％)最大24h降雨量，近似于2年一遇24h降雨量；当地1年一遇24h降雨量；当地降雨强度公式。前者可在各省(区)《水文手册》中查到，后者为目前各地正在使用的雨水排除计算公式，1年一遇降雨量需要收集当地文献报道的数据加工整理得到。需要参考的降雨资料有：年均降雨量；年均最大3d、-7d降雨量；年均最大月降雨量。各地年均降雨量可在各地气象部门收集取得。
    各雨量数据或公式参数通过近10年以上的降雨量资料整理才更具代表性，据此设计的雨水控制及利用工程才更接近实际。附录A的降雨资料来源于：《中国主要城市降雨雨强分布和K_u波段的降雨衰减》(孙修贵主编，气象出版社出版)、《中国暴雨》(王家祁主编，中国水利水电出版社)和《建筑与小区雨水利用工程技术规范实施指南》(中国建筑工业出版社，2008年)。
3.1.2 对我国近200个城市1983年～2012年日降雨量统计分析，分别得到各城市年径流总量控制率及其对应的设计降雨量值关系。基于上述数据分析，《海绵城市建设技术指南》将我国大陆地区大致分为五个区，并给出了各区年径流总量控制率α的最低和最高限值，即Ⅰ区(85％≤α≤90％)、Ⅱ区(80％≤α≤85％)、Ⅲ区(75％≤α≤85％)、Ⅳ区(70％≤α≤85％)、Ⅴ区(60％≤α≤85％)。各地应参照此限值，因地制宜地确定本地区径流总量控制目标。
    《海绵城市建设技术指南》还给出了与年径流总量控制率相对应的控制降雨量，见表1，作为雨水控制及利用工程设置的技术参数。 3.1.3 雨水控制利用工程除了控制年径流总量之外，还需要对径流峰值进行控制。公式(3.1.3)用于计算为控制常年最高日降雨径流峰值所需要的雨水径流控制量，它是地面硬化后所产生的径流增量。
    需控制的径流量W是确定雨水控制利用工程规模的基础数据。工程中需要配置的雨水蓄存设施容积、入渗面积、雨水用户数量等都以此数据为依据。另外，W是设计重现期内的最大日降雨径流总量，不是年、月降雨量。
    式(3.1.3)中的数字10为单位换算系数。外排径流系数限定值ψ₀一般由区域规划确定，建筑项目设计中执行，其值因具体工程而异；当规划没有给出这个限值时，可取0.2～0.4。
    雨水控制利用系统首先要对雨水进行收集，其收集对象应是硬化面上的雨水。非硬化面如草地上降落的雨水不属于收集对象，主要理由是：一、草地上降落的雨水，其产生的径流接近于自然下垫面雨水径流，没有必要进行控制；二、把草地作为雨水收集面，其收集效率很低。当然，硬化面上的雨水可汇入植草沟、下凹绿地甚至普通绿地等，利用植物对水质进行净化，然后再收集净化后的雨水进入收集回用系统。
3.1.4 此处的径流系数是指日降雨。计算不同时段的降雨径流，径流系数是不同的。计算高峰流量时径流系数最大，采用流量径流系数。计算日降雨径流，采用场次降雨径流系数，即表3.1.4中的雨量径流系数。计算年降雨径流，则采用年径流系数，下垫面上所有不能形成径流的降雨量都需要扣除，所以径流系数值会更小，应经研究确定。
    根据流量径流系数和雨量径流系数的定义，两个径流系数之间存在差异，后者比前者小，主要原因是降雨的初期损失对雨水量的折损相对较大。同济大学邓培德、西安空军工程学院岑国平对此都有论述。鉴于此，本规范采用两个径流系数。
    径流系数同降雨强度或降雨重现期关系密切，随降雨重现期的增加(降雨频率的减小)而增大，见表2。表中F汇是入渗绿地接纳的客地硬化面汇流面积，F绿是入渗绿地面积。     本条文表3.1.4中的径流系数对应的重现期为2年左右。
    表3.1.4中雨量径流系数的来源主要来自于：现有相关规范、国内实测资料报道、德国雨水规范(DIN 1989.01:2002.04和ATV-DVWK-A138)。表2中流量径流系数比给水排水专业目前使用的数值大，邓培德“论雨水道设计中的误点”一文中认为目前使用的数值是借用的雨量径流系数，偏小。
    屋面雨量径流系数取0.80～0.90的根据：(1)清华大学张思聪、惠士博等在“北京市雨水控制及利用”中指出建筑物、道路等不透水面的次暴雨径流系数(即雨量径流系数)可达0.85～0.90；(2)北京市水利科学研究所种玉麒等在“北京城区雨洪利用的研究报告”中指出：通过几个汛期的观测，取有代表性的降水与相应的屋顶径流进行相关分析，大于30mm的降水平均径流系数为0.94，10mm～30mm的降水平均径流系数为0.84；(3)西安空军工程学院岑国平在“城市地面产流的试验研究”中表明径流系数特别是次暴雨径流系数是降雨强度的增函数，由此考虑到雨水控制及利用工程的降雨只取1、2年一遇，故径流系数偏低取值；(4)德国规范《雨水控制及利用设施》(DIN 1989.01:2002.04)取值0.80。
    屋面流量径流系数取1的根据：(1)建筑给水排水规范一直取1，新规范改为0.9没提供依据；(2)“城市地面产流的试验研究”证明暴雨(流量)径流系数比次暴雨(雨量)径流系数大，另外根据暴雨径流系数和次暴雨径流系数的定义亦知，前者比后者要大；(3)屋面排水的降雨强度取值大(因重现期很大)，故流量径流系数应取高值。
    其他种类屋面雨量径流系数均参考德国规范《雨水控制及利用设施》DIN 1989.01:2002.04。
    表3、4列出德国相关规范中的径流系数，供参考。
    透水铺装地面的径流系数引自北京市《雨水控制与利用工程设计规范》DB11-685-2013，0.29对应3年重现期降雨，0.36对应5年重现期降雨。
3.1.5 本条规定了需控制利用的雨水量W按常年(约重现期2年)最大24h降雨量h_y计。重现期取值越高，则日降雨量越大，计算出的雨水控制量越大，从而工程规模越大。反之，重现期越小，则工程规模越小。常年最大24h降雨是表征水文特征的重要参数，针对该雨量控制径流峰值得到的效果，也具有典型性和代表性。
    雨水控制利用工程，是对径流总量和径流峰值都要控制。年径流总量控制率所对应的设计降雨量见表1。一般而言，h_y不会小于表1中的值。这样，针对hy控制径流量，既满足径流峰值控制要求，又达到年径流总量控制率的要求。
3.1.6 硬化汇水面面积F含工程范围内所有的非绿化屋面、不透水地(表)面、水面等，不含绿地、透水铺装地面或常年径流系数约小于0.30或小于ψ₀的下垫面，也不含地下室顶板上的绿地、透水铺装。 
3.1.7 确定雨水径流的水质，需要考虑下列因素：
    1 天然雨水
    在降落到下垫面前，天然雨水的水质良好，其COD_Cr平均为(20～60)mg/L，SS平均小于20mg/L。但在酸雨地区雨水pH值常小于5.6。
    雨水在降落过程中受大气中污染物的污染，一般称pH值小于5.60的降水为酸雨，年均降水pH值小于5.60的地区为酸雨地区。目前，我国年均降水pH值小于5.60的地区已达全国面积的40％左右。长江以南大部分地区酸雨全年出现几率大于50％。降水酸度有明显的季节性，一般冬季pH值低，夏季pH值高。
    2 建筑与小区雨水径流
    建筑与小区的雨水径流水质受城市地理位置、下垫面性质及所用建筑材料、下垫面的管理水平、降雨量、降雨强度、降雨时间间隔、气温、日照等诸多因素的综合影响，径流水质波动范围大。
    我国地域广阔，不同地区的气候、降雨类型、降雨量和强度、降雨时间间隔等均有较大差异，因此不同地区的径流水质也不相同。如北京市平屋面(坡度＜2.5％)雨水径流的COD_Cr和SS变化范围分别为(20～2000)mg/L和(0～800)mg/L；而上海市平屋面雨水径流的COD_Cr和SS仅为(4～90)mg/L和(0～50)mg/L。即便是同一地区，下垫面材料、形式、气温、日照等的差异也会影响径流水质。如上海市坡屋面雨水径流的COD_Cr和SS变化范围分别为(5～280)mg/L和(0～80)mg/L，与平屋面有较大差别。 
    目前某些城市的平屋面使用沥青油毡类防水材料。受日照、气温及材料老化等因素的影响，表面离析分解释放出有机物，是径流中COD_Cr的主要来源。而瓦质屋面因所使用建筑材料稳定，其径流水质较好。据北京市实测资料，在降雨初期，瓦质屋面径流的COD_Cr仅为沥青平屋面的30％～80％。
    3 径流水质的污染物
    影响径流水质的污染源主要是表面沉积物及表面建筑材料的分解析出物，主要污染物指标为COD_Cr、BOD₅、SS、NH₃-N、重金属、磷、石油类物质等。虽然某些城市已对雨水径流进行了一些测试分析并积累了一些数据，但一般历时较短且所研究的径流类型也有限。至今还未建成可供我国各地城市使用并包含各种类型径流的径流水质数据库。
    4 水质随降雨历时的变化
    建筑物屋面、小区内道路径流的水质随着降雨过程的延续逐渐改善并趋向稳定。可靠的水质指标需做雨水径流的现场测试，并根据当地情况确定所需测定的指标及取样频率。在无测试资料时，可参照经验值选取污染物的浓度。
    降雨初期，因径流对下垫面表面污染物的冲刷作用，初期径流水质较差。随着降雨过程延续，表面污染物逐渐减少，后期径流水质得以改善。北京统计资料表明，若降雨量小于10mm，屋面径流污染物总量的70％以上包含于初期降雨所形成的2mm径流中。北京和上海的统计资料均表明，降雨量达2mm径流后水质基本趋向稳定，故建议以初期2mm～3mm降雨径流为界，将径流区分为初期径流和持续期径流。
    初期雨水径流弃流后的雨水水质：
    根据北京建筑工程学院针对北京市降雨的研究成果，屋面雨水水质经初期径流弃流后可达到： COD_Cr含量100mg/L左右；SS含量(20～40)mg/L,色度(10～40)度；并且提出北京城区雨水水质分析结果具有一定的代表性。另外根据试验分析得到，雨水径流的可生化性差，BOD5/COD_Cr平均范围为0.1～0.2。
    不同城市雨水水质参考资料见表5～表7。     南京某居住小区以瓦屋面为主，屋面径流和小区内道路COD_Cr 分别为(30～550)mg/L和(200～900)mg/L。而在夏初梅雨时，因连续降雨，径流水质较好，屋面径流COD_Cr仅为(30～70)mg/L。 
3.1.8 本条是对雨水排放水质的原则规定。目前我国对雨水的排放还没有专门的水质标准，特别是排入城市雨水道的雨水。对于排放到地面水体的雨水，则应按水体的类别控制雨水的水质。目前雨水排放的水质控制方法主要是对前期雨水的截流，并尽量入渗在小区土壤中，这样就减少了雨水中大部分的污染物排放。另外，控制雨水减少外排量的同时也实现了污染物减量外排。