體育公園水系統(tǒng)協(xié)同設(shè)計
來源:GRAF海綿城市雨水管理(微信號:GRAF-RINA)
本文已獲得原創(chuàng)授權(quán)
摘要
項目旨在通過梳理整個場地的雨水管理,以科學(xué)合理的海綿城市設(shè)計有效地對場地徑流雨水進行管理,同時將注重資源節(jié)約,合理選擇LID設(shè)施及其組合系統(tǒng),保持場地開發(fā)前后水文特征基本不變,促進雨水儲存、滲透和凈化。
關(guān)鍵詞
公園;體育;雨水鏈;
項目時間:
2017.11
項目地點:
廣東珠海
項目面積:
8公頃
合作單位:
上海市政設(shè)計研究總院
項目負(fù)責(zé)人:
李明將、陳鑫
項目團隊:
徐高峰(項目協(xié)調(diào))黃黎暉(水利專業(yè)負(fù)責(zé)人)黃源源(生態(tài)海綿設(shè)計)金劍(生態(tài)景觀設(shè)計負(fù)責(zé)人)楊華天(生態(tài)景觀設(shè)計師)李云霞(模型模擬計算)王金泉(污水處理負(fù)責(zé)人)
項目背景
項目擬建為體育公園,北側(cè)及東側(cè)有幾處較為集中的居住區(qū),金灣區(qū)政府位于項目東側(cè),地塊南側(cè)有藝術(shù)學(xué)院與城市職業(yè)技術(shù)學(xué)院。地塊周邊交通便利,北側(cè)南側(cè)出入口附近均有公交停靠點。
整個場地較有明顯的梯級關(guān)系,湖體為天然的海綿蓄水體,景觀設(shè)計后,整個場地的海綿城市雨水管理以就地消納,水質(zhì)改善回用為主,保障最終從LID設(shè)施溢流入湖體雨水的水質(zhì)達標(biāo)。
按照《珠海市海綿城市專項規(guī)劃》,珠海將以“人水和諧、生態(tài)宜居、濱海特色”的海綿城市建設(shè)為總目標(biāo),在市域尺度上構(gòu)建“山、水、林、田、城、濕地”一體化的城市海綿體。到2020年,實現(xiàn)海綿城市的區(qū)域?qū)⒄嫉浇ǔ蓞^(qū)面積的20%以上,到2030年占比更將上升到80%。“依托綠色基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)布局及構(gòu)成要素,構(gòu)建與自然相適應(yīng)的城鎮(zhèn)排水系統(tǒng),重建珠海接近自然水循環(huán)的過程。”是珠海構(gòu)建大區(qū)域海綿體的目標(biāo)。
氣候資料分析
珠海氣候類型屬于南亞熱帶季風(fēng)氣候,年平均氣溫22.4攝氏度,年平均降水量2090毫米,因此珠海只分為夏季和冬季兩個季節(jié),每年11月到次年3月是冬季,其間刮西北風(fēng),西伯利亞寒流不斷輸送進入,導(dǎo)致珠海白天氣溫在17度左右。每年4月到10月是夏季,其間絕大多數(shù)時間刮東南風(fēng),日內(nèi)平均氣溫超過25度。每年4月到9月是珠海降水最集中的月份,每年4-6月的雨來自西南季風(fēng),多暴雨;7-9月則多來自臺風(fēng)。珠海年平均在日均氣溫15-25度之間的“舒適區(qū)間”的天數(shù)占170天,多集中在每年十月下旬到次年三月下旬。
土壤及地下水分析
下墊面分析
設(shè)計愿景
該項目預(yù)期實現(xiàn)三個關(guān)鍵目標(biāo):
1.滿足海綿城市管控指標(biāo):有效組織場地雨水,引導(dǎo)進入天然蓄水池;過程通過典型海綿設(shè)施凈化雨水保持天然蓄水池水質(zhì)以增強其親水性。
2.打造景觀和游憩地:加強公園現(xiàn)有水體之間的視覺和功能上的聯(lián)系。改善景觀環(huán)境,升級休閑設(shè)施,增強環(huán)境舒適度和安全性,提升體育公園價值。
3.詮釋場地:通過對場地的設(shè)計與藝術(shù)性表現(xiàn)來揭示和講述公園水的故事,包括雨水資源的再利用。
控制目標(biāo)
根據(jù)要求,確定體育休閑公園年徑流總量控制率目標(biāo)85%,對應(yīng)設(shè)計降雨厚度為52.4mm;年徑流污染去除率達到60%;海綿改造后區(qū)域排水能力達到3年一遇。區(qū)域開發(fā)建設(shè)前后的水文狀態(tài)保持基本不變
技術(shù)路線
本項目采取了“滯”“蓄”“凈”為主的海綿改造策略,綜合采取植草溝、雨水花園、濕地、原有湖體等措施管理雨水;部分區(qū)域雨水回用于球場灌溉及水景補水。
設(shè)計策略
我們團隊意識到,要想充分把握該項目以及場地所提供的機會,必須建立一個全面協(xié)作的設(shè)計環(huán)境。我們因此總結(jié)了一系列的關(guān)鍵策略,以確定和指導(dǎo)項目的設(shè)計、開發(fā)和交付。
策略一:淹沒分析梳理原始場地豎向徑流
1.原始場地存在較多積水區(qū)域,景觀改造后積水區(qū)域有所減少,但局部豎向低洼區(qū)仍存在不同深度的積水,最大積水深度為0.50m,最小積水深度為0.25m.
2.針對景觀改造后的場地采用不同的LID設(shè)施組合緩解內(nèi)澇積水狀況,充分發(fā)揮現(xiàn)狀湖體的調(diào)蓄能力。
策略二:場地邊界條件的確定及客水組織
1.山體坡度較大并有斷層及滾石,屬于地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)區(qū),現(xiàn)狀有不連續(xù)擋墻防護,場地改造為體育公園后建議結(jié)構(gòu)專業(yè)對于擋墻的穩(wěn)定性做二次論證評估以確保場地的安全性。
2.經(jīng)現(xiàn)場勘察,山體周邊設(shè)置有截洪溝,山體產(chǎn)生的地面徑流,由現(xiàn)狀截洪溝進行截流。
3.場地有多處雨水排放口,主要是道路雨水經(jīng)雨水口及管道組織后通過排放口進入場地。由于機動車道有較高的污染,海綿設(shè)計將對匯入雨水進行生態(tài)凈化后再排入自然湖體。
策略三:雨水徑流的重新優(yōu)化
通過對場地的整體分析,公園整體建設(shè)將利用海綿城市建設(shè)理念建設(shè)多個雨水花園及園區(qū),將區(qū)景觀設(shè)計的生態(tài)溪地、濕地水系有機融合,用生態(tài)技術(shù)來減緩、吸收和過濾地表雨水,旨在凈化區(qū)內(nèi)雨水,激活片區(qū)周邊的活力。在較低洼綠地建設(shè)雨洪調(diào)蓄型綠地,塑造一個具有自凈、節(jié)能、可循環(huán)利用水資源的體育、海綿生態(tài)共生公園。
匯水區(qū)域劃分
根據(jù)景觀豎向設(shè)計及現(xiàn)狀排水分析,將其劃分為6個子匯水區(qū)。各匯水區(qū)編號及面積如下圖所示:
1)雨量管理
創(chuàng)造并恢復(fù)健康的自然生態(tài)環(huán)境,在豐沛而生機勃勃的體育公園中親近自然。通過建立海綿公園示范段,合理利用周邊天然湖體為雨量管理實現(xiàn)其綠色基礎(chǔ)設(shè)施功能。
2)水質(zhì)改善
采用形式多樣的水質(zhì)改善措施,使得攜帶非點源污染的地表徑流及部分客水得以在本案中實現(xiàn)水質(zhì)凈化。根據(jù)徑流管理的具體目標(biāo),實現(xiàn)對水質(zhì)中SS、NH3-N、TP、COD等污染物質(zhì)進行去除和凈化。
3)雨水鏈及循環(huán)利用
通過彈性設(shè)計構(gòu)建生活與綠色空間、綠色基礎(chǔ)設(shè)施以及水環(huán)境的聯(lián)結(jié);
水循環(huán)利用不僅可以大大減輕水資源短缺壓力,也是最積極主動地保護水環(huán)境,解決生態(tài)用水和環(huán)境用水的最佳途徑。管渠設(shè)計
管渠設(shè)計
雨水鏈設(shè)計
LID設(shè)施平面布局
基于淹沒分析因地制宜不同類型的LID設(shè)施,構(gòu)建綠色連廊,讓藍綠措施發(fā)揮綜合調(diào)蓄效果。
量化計算及模型校核
峰值及徑流總量評估:
1.LID設(shè)施的布置對入流峰值削減比例為31.6%; 起到了很好的控制效果。2.由于場地現(xiàn)狀池塘的調(diào)蓄,在85%降雨情景下,海綿前后均無出流,達標(biāo)。3.在3a降雨情景下,海綿改造前場地徑流系數(shù)較大,不透水面積比例高,超過現(xiàn)狀池塘調(diào)蓄能力(按20cm計算模擬),近145m³的雨水外排,有出流。4.在3a降雨情景下,部分LID設(shè)施由于場地坡度大流速快被短暫淹沒,隨著降雨減弱及LID本身溢流口的排水,積水得到緩解并最終由現(xiàn)狀池塘調(diào)節(jié),降雨完全控制,無出流。
污染物去除率評估
初雨沖刷帶來的面源污染負(fù)荷較高,隨著海綿設(shè)施的截留、吸附過濾和沉積等綜合作用,污染物濃度開始下降;但隨著降雨峰值和徑流峰值的到來,帶來的污染物超過了海綿設(shè)施的處理能力以及將一些前期沉積的SS攪動致使污染物濃度上升,在徑流峰值過后,污染物濃度逐步下降。各項LID設(shè)施對SS的平均去除率達到了80%>60%控制目標(biāo)。
結(jié)果與效益
1.LID設(shè)施的布置對入流峰值削減比例為31.6%; 起到了很好的控制效果。
2.由于場地現(xiàn)狀池塘的調(diào)蓄,在85%降雨情景下,海綿前后均無出流,達標(biāo)。
3.在3a降雨情景下,海綿改造前場地徑流系數(shù)較大,不透水面積比例高,超過現(xiàn)狀池塘調(diào)蓄能力(按20cm計算模擬),近145m³的雨水外排,有出流。
4.在3a降雨情景下,部分LID設(shè)施由于場地坡度大流速快被短暫淹沒,隨著降雨減弱及LID本身溢流口的排水,積水得到緩解并最終由現(xiàn)狀池塘調(diào)節(jié),降雨完全控制,無出流。
5.初雨沖刷帶來的面源污染負(fù)荷較高,隨著海綿設(shè)施的截留、吸附過濾和沉積等綜合作用,污染物濃度開始下降;但隨著降雨峰值和徑流峰值的到來,帶來的污染物超過了海綿設(shè)施的處理能力以及將一些前期沉積的SS攪動致使污染物濃度上升,在徑流峰值過后,污染物濃度逐步下降。各項LID設(shè)施對SS的平均去除率達到了80%>60%控制目標(biāo)。
6.雨水再利用通過蓄水池及埋地式一體凈化機房實現(xiàn),每年可收集再利用雨水預(yù)計18000m³,用于運動場地沖洗及綠化澆灑,每年可節(jié)約自來水費54000元;每年可節(jié)約排污費250000元,總計節(jié)約30萬元,投資回報期N=785/30=26年。