城市雨洪調(diào)蓄減排綜合利用模式探索——中新生態(tài)城水系統(tǒng)構(gòu)建方案

魏新慶 ，王秀朵 ，郭淑琴 ，王立彤 ，房 宏

（1.天津市市政工程設(shè)計(jì)研究院，天津市 300051；2.天津市市政公路管理局，天津市 300050）

0 前言

中新天津生態(tài)城圍繞“生態(tài)環(huán)境健康、社會(huì)和諧進(jìn)步、經(jīng)濟(jì)蓬勃高效、區(qū)域協(xié)調(diào)融合”4個(gè)方面確定了22項(xiàng)控制性指標(biāo)和4項(xiàng)引導(dǎo)性指標(biāo)，致力于建設(shè)成為“資源節(jié)約、環(huán)境友好、經(jīng)濟(jì)蓬勃、社會(huì)和諧”的新型城市。其中大部分理念的達(dá)成均與水有關(guān)，可見(jiàn)“水”在新興城市的建設(shè)中占有很重要的地位。

生態(tài)城的“生態(tài)水系統(tǒng)”工程立足于改善區(qū)域嚴(yán)重缺水狀況，建成一套生態(tài)、環(huán)保、符合可持續(xù)發(fā)展要求的生態(tài)利用系統(tǒng)。以節(jié)水為核心，以調(diào)蓄為手段，以濕地的滯留處理、綠地的入滲為輔助，開(kāi)展雨、污水綜合利用，建立水的生態(tài)循環(huán)利用系統(tǒng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)水資源的優(yōu)化配置和循環(huán)利用，構(gòu)建安全、高效、水與水和諧、水與環(huán)境和諧、水與人和諧的健康的生態(tài)水系統(tǒng)。

生態(tài)水系統(tǒng)構(gòu)建中充分體現(xiàn)生態(tài)、綠色、環(huán)保、節(jié)約理念，既要滿(mǎn)足生態(tài)城的建城理念，又要通過(guò)生態(tài)水系統(tǒng)的建設(shè)與構(gòu)建促使中新天津生態(tài)城指標(biāo)體系的達(dá)成。在市政工程中要同時(shí)關(guān)注工程的景觀性、功能性、經(jīng)濟(jì)性、適用性，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)中新天津生態(tài)城“能實(shí)行、能復(fù)制、能推廣”的目標(biāo)。

中新天津生態(tài)城起步區(qū)屬于生態(tài)城的一部分，其中南側(cè)的京港高速，西側(cè)的漢北路，東側(cè)的中央大道，北側(cè)的起步區(qū)小河，與生態(tài)城其他部分有著千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系。起步區(qū)的基礎(chǔ)設(shè)施市政工程是一個(gè)系統(tǒng)工程，與整個(gè)生態(tài)城是一個(gè)有機(jī)的整體。起步區(qū)在中新生態(tài)城中具有重要的地位和作用，對(duì)構(gòu)建生態(tài)城的指標(biāo)體系意義深遠(yuǎn)。因此，起步區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施市政工程總體設(shè)計(jì)不僅要解決起步區(qū)本身的市政配套功能，更要體現(xiàn)生態(tài)城建城的理念，并堅(jiān)持用系統(tǒng)的、全局的眼光分析解決問(wèn)題，做到統(tǒng)籌兼顧，合理安排，以求尋找綜合最優(yōu)的總體設(shè)計(jì)方案。

1 總體設(shè)計(jì)思路

結(jié)合天津中新生態(tài)城自身的特點(diǎn)，提出以下設(shè)計(jì)思路。

（1）以生態(tài)城指標(biāo)體系為導(dǎo)引，用系統(tǒng)眼光分析解決問(wèn)題，體現(xiàn)工程系統(tǒng)性。

在針對(duì)起步區(qū)排水系統(tǒng)的構(gòu)建時(shí)，首先要以整個(gè)生態(tài)城為背景來(lái)考慮，以生態(tài)城總體規(guī)劃為指導(dǎo)，以生態(tài)城的建城理念為導(dǎo)引，從城市設(shè)計(jì)的角度出發(fā)，系統(tǒng)分析城市內(nèi)的地表水系、地下水的分布情況，供水系統(tǒng)組成，對(duì)污水回用、降雨、植被分布、蒸發(fā)、蒸騰等數(shù)據(jù)綜合統(tǒng)計(jì)分析[1]，進(jìn)行供水量和需水量平衡計(jì)算，進(jìn)而確定整個(gè)城市雨水的排放模式，最終指導(dǎo)起步區(qū)的排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。同時(shí)，要摒棄單純解決排水問(wèn)題的出發(fā)點(diǎn)，妥善處理排水與其他系統(tǒng)的各種矛盾。

（2）循環(huán)利用，合理銜接，體現(xiàn)資源節(jié)約性。

起步區(qū)的市政排水工程設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮遠(yuǎn)期實(shí)施項(xiàng)目的可行性，做好近遠(yuǎn)期工程的合理銜接，最大限度地減少因考慮不周帶來(lái)的重復(fù)建設(shè)和巨大浪費(fèi)，節(jié)約寶貴的資源。在充分吸收國(guó)內(nèi)的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選擇適合生態(tài)城指標(biāo)體系的排水模型，使水系統(tǒng)設(shè)計(jì)既有一定的超前性和現(xiàn)代化水平，又符合生態(tài)城實(shí)際，具有可操作性。

（3）生態(tài)自然，保護(hù)環(huán)境，體現(xiàn)環(huán)境友好性。

突出生態(tài)優(yōu)先的理念，堅(jiān)持生態(tài)保護(hù)，實(shí)現(xiàn)區(qū)域水生態(tài)的重建和修復(fù)，恢復(fù)自然水系、濕地和植被。將城市景觀水系統(tǒng)、雨水系統(tǒng)、污水系統(tǒng)、再生水系統(tǒng)結(jié)合起來(lái)綜合考慮，形成具有推廣性的濱海城市生態(tài)水系統(tǒng)，形成獨(dú)具特色的綜合生態(tài)水系景觀。

（4）遵循綜合成本理念，謀求潛在綜合社會(huì)效益最大化，達(dá)到“能實(shí)行、能復(fù)制、能實(shí)施”。

雨水是城市的寶貴的淡水資源，應(yīng)加以利用。為實(shí)現(xiàn)雨水資源化，節(jié)約用水，減輕城市排澇，擴(kuò)大雨水利用，應(yīng)建立以雨水入滲、收集回用、調(diào)蓄排放[2]相結(jié)合的收集利用系統(tǒng)。雨水收集利用系統(tǒng)的規(guī)模應(yīng)盡量滿(mǎn)足建設(shè)用地外排雨水設(shè)計(jì)流量不大于開(kāi)發(fā)建設(shè)前的水平。同時(shí)雨水入滲、收集回用、調(diào)蓄等措施要切實(shí)可行，體現(xiàn)景觀性、功能型和經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)樹(shù)立安全至上的理念，采取主動(dòng)安全措施，加強(qiáng)設(shè)計(jì)的前瞻性，確保城市排澇安全。

（5）分散布置，集中管理，體現(xiàn)城市管理、調(diào)度的數(shù)字化。

以調(diào)峰、蓄滯、收集利用為主，以外排為輔的城市排水理念，建立城市防洪排澇管理系統(tǒng)，改變城市排澇與城市防洪各自為政的傳統(tǒng)局面，實(shí)現(xiàn)雨水的綜合利用。

要設(shè)置雨水?dāng)?shù)據(jù)采集、監(jiān)控、傳輸系統(tǒng)，監(jiān)測(cè)雨水泵站的水位及各水泵、格柵、閘門(mén)運(yùn)行狀況等信息，對(duì)雨水泵站進(jìn)行數(shù)字化控制，隨時(shí)監(jiān)測(cè)、調(diào)整雨水泵站的狀態(tài)以及運(yùn)行情況，并與防洪統(tǒng)一協(xié)調(diào)、調(diào)度。通過(guò)“生態(tài)城水系統(tǒng)管理調(diào)度中心”的信號(hào)指令實(shí)現(xiàn)市政工程管理調(diào)度的智能化、數(shù)字化。

2 具體工程措施

針對(duì)生態(tài)城區(qū)域嚴(yán)重缺水狀況，要建成一套生態(tài)、環(huán)保、符合可持續(xù)發(fā)展要求的生態(tài)利用系統(tǒng)，開(kāi)展雨水綜合利用示范。如何實(shí)現(xiàn)水資源的優(yōu)化配置和循環(huán)利用，構(gòu)建安全、高效、人水和諧的健康水系統(tǒng)就成了本次設(shè)計(jì)一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。

設(shè)計(jì)中突破了傳統(tǒng)城市雨水快速排放的理念，建立以調(diào)峰、蓄滯為主，以外排為輔的城市排水理念,建立新型雨水收集、存儲(chǔ)、凈化綜合利用系統(tǒng)。在整個(gè)城市范圍內(nèi)進(jìn)行合理的布設(shè)蓄滯、儲(chǔ)存設(shè)施，進(jìn)行安全的調(diào)峰、蓄滯，進(jìn)而對(duì)雨水進(jìn)行綜合利用。圖1為生態(tài)城雨水綜合利用的初步模型。

2.1 管網(wǎng)方案

雨水通過(guò)收水設(shè)施進(jìn)入收集系統(tǒng)，系統(tǒng)的終點(diǎn)設(shè)立雨水泵站。雨水的最終出路排入薊運(yùn)河故道（城市內(nèi)生態(tài)景觀生態(tài)河道），通過(guò)調(diào)控薊運(yùn)河故道的水位滿(mǎn)足雨水排放要求。

2.2 初期雨水處理

初期雨水通過(guò)控制雨水泵的排放時(shí)間來(lái)調(diào)節(jié)初期雨水的棄流閥及排水閥，有效控制初期雨水排放。

初期雨水的排放采取兩種方式：一種在泵站出水口處設(shè)置人工濕地，初期雨水經(jīng)過(guò)人工濕地進(jìn)行儲(chǔ)存和初步凈化后排入生態(tài)城水系；二是設(shè)置初期雨水專(zhuān)用管道，就近接入污水系統(tǒng)，初期雨水經(jīng)污水處理廠(chǎng)處理后排入生態(tài)城水系。

后期雨水水質(zhì)較為穩(wěn)定，通過(guò)專(zhuān)用管道直接排入水系，以避免集中的大流量雨水排放時(shí)對(duì)人工濕地的沖擊，可通過(guò)生態(tài)城水系的自?xún)裟芰σ约八|(zhì)進(jìn)行凈化。

2.3 雨水綜合利用

主要考慮通過(guò)細(xì)胞社區(qū)內(nèi)屋面雨水集蓄利用系統(tǒng)、雨水滲透系統(tǒng)、雨水的綜合存蓄系統(tǒng)進(jìn)行綜合調(diào)蓄利用，進(jìn)而達(dá)到以調(diào)峰、蓄滯、收集利用為主，以外排為輔的城市排水理念。

屋面雨水的利用以生態(tài)細(xì)胞或單體建筑物為單位，采取就地收集、就地處理、就地利用的原則。屋面雨水經(jīng)過(guò)收集系統(tǒng)初期棄流、沉淀、過(guò)濾后進(jìn)入儲(chǔ)水罐，然后回用于小區(qū)的市政雜用。初期棄流進(jìn)入市政雨水收集系統(tǒng)，同時(shí)推廣綠色屋頂?shù)膽?yīng)用。

雨水入滲可采用各種雨水滲透設(shè)施[4]，讓雨水回灌地下，補(bǔ)充涵養(yǎng)地下水資源，是一種間接的雨水利用技術(shù)，還可緩解地面沉降、減少水澇和海水倒灌等多種效益。綠地入滲可與景觀相結(jié)合，配以洼地、滲井和滲溝、生態(tài)邊溝、植被淺溝[3]等人工入滲設(shè)施；慢行系統(tǒng)可采取透水路面，通過(guò)入滲可減排、降低雨水洪峰流量，還可補(bǔ)充地下水。

雨水的綜合存蓄系統(tǒng)可利用公共廣場(chǎng)（公共廣場(chǎng)下設(shè)置雨水調(diào)蓄池）、綠地（下凹式綠地）、學(xué)校的操場(chǎng)（下沉式操場(chǎng)）等結(jié)合周?chē)臈l件采用適當(dāng)?shù)南掳际?，以利于滯留、調(diào)蓄，使市政雨水匯流的洪峰交錯(cuò)，降低終點(diǎn)泵站的過(guò)流量，同時(shí)也達(dá)到了儲(chǔ)存雨水的目的。也可以在這些區(qū)域適當(dāng)選擇做地下儲(chǔ)水池，通過(guò)簡(jiǎn)單的處理即可就近回用為城市綠化用水。

最終，雨水進(jìn)入生態(tài)城水系作為區(qū)域水系的補(bǔ)充水源。

3 結(jié)語(yǔ)

任何一個(gè)新建城市，幾乎都會(huì)造成不透水地面的增加，進(jìn)而造成雨水的流失。從維護(hù)自然水文循環(huán)環(huán)境的角度出發(fā)，所有城市都有必要對(duì)因不透水地面增加而產(chǎn)生的流失雨水進(jìn)行攔蓄。從緩解水資源緊張狀況的角度出發(fā)，所有缺水城市都有必要直接或間接地對(duì)雨水加以利用。中新天津生態(tài)城尤為如此，雨水工程的設(shè)計(jì)建設(shè)首先要構(gòu)建一個(gè)系統(tǒng)的雨水綜合利用模型。

本次工程旨在建成一套完整、合理、符合可持續(xù)發(fā)展要求的雨水收集和生態(tài)利用系統(tǒng)，改善中新天津生態(tài)城周?chē)乃h(huán)境及生態(tài)環(huán)境狀況，有效緩解中新天津生態(tài)城用水量增長(zhǎng)與水資源短缺的矛盾。雨水使用原則為“優(yōu)質(zhì)雨水凈化后直接利用，劣質(zhì)雨水初步凈化后間接利用”。

最后需要強(qiáng)調(diào)的是，雨水工程設(shè)計(jì)首要解決防止?jié)碁?zāi)發(fā)生，同時(shí)要突破傳統(tǒng)的排水觀念[5]。尤其在缺水城市，要通過(guò)調(diào)蓄滯留控制城市地表徑流，進(jìn)而控制污染；貫徹節(jié)約、資源循環(huán)利用原則，充分考慮雨水資源的綜合利用。

[1]左建兵,劉昌明,鄭紅星，等.北京市城區(qū)雨水利用及對(duì)策[J].資源科學(xué)，2008，30（7）：990-998.

[2]車(chē)伍,張燕,李俊奇，等.城市雨洪多功調(diào)蓄技術(shù)[J].給水排水，2005，31（9）：25-29.

[3]張煒,車(chē)伍,李俊奇，等.植被淺溝在城市雨水利用系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].給水排水，2003，32（8）：33-37.

[4]李俊奇,汪慧貞,車(chē)武.城市小區(qū)雨水滲透方案設(shè)計(jì)[J].水資源保護(hù)，2004，（3）：13-14，42.

[5]車(chē)伍,申麗勤,李俊奇.城市道路設(shè)計(jì)中的新型雨洪控制利用技術(shù)[J].公路，2008，（11）：30-34.