孙跃平丨东京城市综合径流系数的计算方法与案例分析
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作者:管丽公司
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发布时间: 2026-07-29
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日本的径流系数分析技术体系给我们的启示主要有三点:(1)通过7类用地划分和三次网格旋转判读,最大程度避免粗略估算带来的设计偏差。(2)0.794的综合径流系数直观反映了城市更新的副作用—伴随着空地Ⅱ(绿地)向房顶和道路转化,径流系数不断攀升......
本文基于笔者在日本某市政设计研究院工作期间,受东京都下水道局委托的实际项目。针对东京都内某排水系统内多座泵站之间水量不协调,实际排水量与设计值严重不符、出现暴雨内涝问题,结合运行数据与降雨关联分析、管道流量实测及现场勘查,提出系统性改造方案。
本文着重论证城市开发引起的地表覆盖变化、综合径流系数显著上升这一关键内涝诱因。后续研究成果拟另文刊出,谨以此文与国内同行交流国外城市内涝治理的实地经验与应对策略。
随着城市高密度开发,原有的绿地、农田逐步被不透水的屋面、道路和停车场取代。这一变化导致地表雨水下渗能力急剧下降,径流系数(即降雨量中形成地面径流比例)显著增大。一旦遭遇强降雨,原有排水管道能力不足,极易引发城市内涝。雨水流出如图1漫画所示。
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图1 城市开发形成雨水流出增加示意
日本作为台风和暴雨频发的国家,在排水规划中极其重视径流系数的精细化计算。其技术体系以“格子点调查法”为核心,通过严谨的土地利用分类与统计误差控制,为合流制或分流制排水系统提供可靠的设计依据。
本文以东京都下水道局某排水系统的尾久及町屋排水分系统(总面积469公顷)的规划案例,详细介绍其技术流程。
日本《下水道设施规划・设计指针和解说》规定,规划区域的综合径流系数并非简单赋值,而是采用面积加权平均法。其基本公式如下:

其中,C为整体雨水径流系数,
Ci为第i种土地利用类型的基础径流系数,
Ai为其对应的网格点数(或面积),
m为总分类数。
这一模型的关键在于如何客观获取各类土地利用类型的面积占比。
为确保计算准确,将土地用途严格划分为7大类,并对应不同的基础径流系数,如表1所示。这种分类体现了“硬质程度决定径流能力”的物理逻辑:水面按1.0计(全径流),屋顶和道路因完全硬化取0.85,而绿地(空地Ⅱ)仅取0.20,保留了下渗调节空间。
表1 各土地利用分类的基础雨水径流系数

(备注:数据来源于日本下水道协会)
格子点调查法(Grid Point Method)技术细节
如何科学统计该排水系统469公顷范围内各类土地的网格点数,该案例采用了航空照片与几何网格旋转法,以消除人工判读带来的系统性偏差。
(1)底图与网格设定:将比例尺为1:3000的航空照片覆盖上透明网格片,每个网格为 5mm×5mm,对应实地为15m×15m。
(2)三次变角判读:为避免网格线与道路、建筑平行造成的“巧合性误差”,调查分3次进行,分别将网格与基准线(东西方向)设定为 0度、22.5度、45度。参见示意图2,3,4。三次判读结果取平均值,大幅提升其代表性。
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| 图2 基准线夹角0° | 图3 基准线夹角22.5° |
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| 图4 基准线夹角45° | 图5 土地利用占有比率 |
为通过对5个排水分系统的详细计数,三次判读结果极其稳定,如表2所示。全调查区域合计总网格数约为 20,390,与该排水系统按正方形考虑时的网格数20,699相比,误差率仅为 1.50%;且3次网格计数的结果与平均值的误差均在0.10%以内,证明了该数据的高可靠性。
表2 三次网格计数作业结果对比

根据网格计算得到最终的土地利用结构占比如图5所示,屋顶占比高达61.9%,道路占13.3%,两者合计达75%以上的硬质面积。而具备渗透能力的空地Ⅰ和空地Ⅱ仅占4.7%和4.2%,这直接揭示了该区域面临较大的雨天时排水压力。
为依据表1的基础径流系数进行加权求和,得出各排水分系统及全流域系统的综合径流系数,如表3所示。
表3 各排水分系统及整体径流系数计算结果

通过计算得到,东京都下水道局某排水系统共469公顷面积的整体综合径流系数为 0.794。这意味着一旦发生暴雨,该区域将近80%的雨水会瞬间形成城市地面径流,需通过排水管网迅速排除。这一高数值与前述高比例硬质用地完全吻合。
日本的这一径流系数分析技术体系给我们的启示主要有三点:
(1)精细化是前提:通过7类用地划分和三次网格旋转判读,最大程度避免粗略估算带来的设计偏差。
(2)“硬质化”预警:0.794的综合径流系数直观反映了城市更新的副作用—伴随着空地Ⅱ(绿地)向房屋和道路转化,径流系数不断攀升,原有排水管道必然不堪重负。
(3)规划对策:在新建或改建区域,应参考此类量化手段,严格规定开发后的综合径流系数不得超过既有的排水管网承载能力,并配套推动路面透水铺装、雨水调蓄设施等源头减排措施,以遏制城市内涝风险。
1. 高堂彰二著.下水道の本.日刊工業新聞社出版.2022年9月
2. 日本下水道協会編集.下水道施設計画・設計指針と解説(前編).2019 年
3. 東京都下水道局北部第一管理事務所.東京都ある処理区内流量調査作業"調査報告書”.平成12年3月
孙跃平,同济大学工学学士,东京都立大学工学硕士,正高级工程师,日本国家注册技术士(上下水道部门),亚太地区注册工程师(APEC Engineer)。从事污水处理系统运行管理与升级改造、地下管网系统的检测评估与非开挖修复工作,曾获2024年度“上海市科技进步奖”二等奖。
电子邮箱:Syp139@hotmail.com。
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