雨洪調(diào)蓄和雨水利用在廣州海珠湖的應用

何秋紅

（廣州市水務規(guī)劃勘測設計研究院 廣州 510640）

1 引言

廣州市境內(nèi)的徑流量較大，但其水質(zhì)不好。因此，廣州市面臨水質(zhì)性缺水的問題。而雨水作為城市重要的水資源，如能加以收集、儲存利用，不僅可緩解廣州市用水緊張的問題，還能對河涌截污后的景觀及生態(tài)補水起到重要的作用。同時雨洪調(diào)蓄還可有效地減小暴雨徑流，延滯匯流時間，減輕排澇設施的壓力，成為解決廣州“水浸街”的有效途徑之一。

本文以剛剛建成對外開放的廣州海珠湖為例，淺談雨洪調(diào)蓄和雨水利用在城市中的應用和實施效果。

2 工程概況

海珠湖是廣州市重要的“翡翠綠心”及結(jié)構性的生態(tài)節(jié)點。它位于廣州市城市中軸線的南部，海珠區(qū)中部的安成圍，在空間上與廣州電視塔遙相呼應。

海珠湖是中心城區(qū)最大的人工湖，其形態(tài)十分優(yōu)美，由內(nèi)湖和外湖組成。外湖如同玉環(huán)，環(huán)抱著內(nèi)湖。環(huán)湖有3.5km 長的綠道，未來可泛舟波上，堪稱廣州的“小西湖”。海珠湖與周圍的石榴崗河、西碌涌、楊灣涌、上沖涌、大塘涌、大圍涌六條河涌構成了“一湖六脈”的天然格局。將海珠區(qū)的內(nèi)河涌與珠江水系打通，通過采取泵閘等措施對周圍的河涌進行引水、補水，使周圍河涌均形成動水、活水，從而有效地改善了區(qū)域的水環(huán)境、水生態(tài)。

3 工程設計

3.1 海珠湖總體布局

海珠湖湖區(qū)總面積約94.8hm2，其中水域面積53hm2、陸域面積41.8hm2。陸域面積中，道路、停車場、鋪地面積為9.33hm2，綠地面積為32.2hm2，建筑面積為0.027hm2。

海珠湖總體布局概括為“一湖、一珠、兩環(huán)”。一湖，指海珠湖，即中心大湖面；一珠，指湖中設一島，島位于調(diào)蓄區(qū)中偏東位置，島上設一珠形標志性建筑，夜間配以燈光，以喻“海珠”之意；兩環(huán)為環(huán)湖堤和堤外環(huán)行河道。海珠湖總體布局見圖1。

圖1 海珠湖總體布局圖

3.2 環(huán)湖堤設計

環(huán)湖堤是海珠湖設計的關鍵所在，采用堤路結(jié)合的方式。湖區(qū)東西兩側(cè)各設置一條12m 寬的園區(qū)主路（7.0m 車行道，兩邊各2.5m 人行道），解決湖區(qū)與外部的交通聯(lián)系。湖區(qū)南北兩側(cè)各設置有4.0m 寬的管理車道與東西兩側(cè)的湖區(qū)主路相連，形成一個環(huán)湖車道，環(huán)湖繞行一周約為3.5km。

因堤環(huán)湖布置，長度較長，故按功能又分為四段，分別為：入口廣場、碧水芳洲、觀瀾風月、水岸香堤。

入口廣場位于南面的主入口區(qū)，因考慮大量人流集中的可能，所以鋪裝的面積較大。位于東南面的是碧水芳洲，該部分以生態(tài)綠化為主。觀瀾風月區(qū)位于海珠湖的東面，利用海珠湖建成后的自然風光，建設一高檔休閑建筑。位于西面的是水岸香堤休閑區(qū)，該區(qū)設有12m 道路連接南北兩側(cè)城市道路，沿路設幾組休閑用房，與周邊環(huán)境緊密結(jié)合，形成水、樹、建筑融為一體的景觀。

4 雨洪調(diào)蓄

4.1 水系概況

海珠湖雨洪調(diào)蓄區(qū)屬石榴崗河流域和北濠涌流域，控制流域面積7.65km2，流域內(nèi)河涌有6 條，分別為石榴崗河、西碌涌、楊灣涌（上游為康樂涌）、上沖涌（上游為墩和涌）、大塘涌、大圍涌。

4.2 設計標準

根據(jù)GB50201—94《防洪標準》、《廣東省防洪（潮）標準和治澇標準》（粵水電總字[1995]4號文）、《廣州市中心城區(qū)河涌水系規(guī)劃》等有關規(guī)定，廣州市城建區(qū)的排澇標準均為20年一遇24 小時暴雨1 天排干不成災。海珠湖的主要作用為雨洪調(diào)蓄，因此其設計洪水標準采用20年一遇。

4.3 雨洪調(diào)蓄計算

4.3.1 特征水位

（1）湖底高程。海珠湖是由原先的淋沙涌和后滘涌整合而成的湖區(qū)，并與石榴崗河相通，統(tǒng)籌考慮三條河涌的涌底高程，海珠湖湖底高程確定為-2.5m。

（2）最低控制水位。海珠湖枯水期補水的最低控制水位采用-1.00m。汛期海珠湖的最低控制水位采用浮標廠潮位站汛期低潮位的多年平均水位-0.50m。

（3）正常蓄水位。根據(jù)附近浮標廠潮位站的資料統(tǒng)計，多年平均高高潮位為 0.8m，結(jié)合《廣州市中心城區(qū)水系規(guī)劃》和《海珠區(qū)河涌水系規(guī)劃深化實施方案》對河涌的景觀水位要求，海珠湖的正常蓄水位采用0.8m。

4.3.2 水位—面積—蓄水容積的關系

當海珠湖上游發(fā)生內(nèi)澇洪水時，洪水首先匯入周圍河涌、洼地，再進入海珠湖調(diào)蓄，因此調(diào)蓄計算時需要同時考慮現(xiàn)有洼地及河涌的調(diào)蓄容積。根據(jù)海珠湖的湖岸布置以及現(xiàn)狀 1∶1000最新測量的地形圖，得到排澇區(qū)水位—蓄水容積關系曲線，見圖2。

圖2 排澇區(qū)水位—蓄水容積曲線圖

4.3.3 雨洪調(diào)蓄計算結(jié)果

根據(jù)廣州市中心城區(qū)水系規(guī)劃，按照海珠區(qū)區(qū)內(nèi)發(fā)生20年一遇的內(nèi)澇洪水，遭遇外江年最高潮位均值潮型作為排澇計算組合，根據(jù)此邊界條件及調(diào)度原則，采用河網(wǎng)水動力數(shù)學模型進行計算。

經(jīng)計算，海珠湖最大調(diào)蓄量為55萬m3，其調(diào)蓄功能較強，區(qū)域的雨洪資源可得到較充分的利用。另海珠湖建成后，其周圍河涌20年一遇最高內(nèi)澇水位均可降低約0.10m。

5 雨水利用及降低徑流系數(shù)的措施

5.1 城市排水新理念

影響城市綜合徑流系數(shù)的主要因素是降雨特性和下墊面條件，其中又以城市下墊面的性質(zhì)對綜合徑流系數(shù)的影響最顯著。城市下墊面的不透水面積比例越大，城市綜合徑流系數(shù)越大，更多的雨水形成地表徑流。由于城市發(fā)展所帶來的道路、屋頂?shù)炔煌杆娣e的急劇增加，城市綜合徑流系數(shù)隨之增長。

傳統(tǒng)的雨水系統(tǒng)設計，是能及時、迅速地排除降雨形成的地面徑流。而對雨水徑流的控制和利用重視不夠。近年來，隨著建筑物及道路等不透水地面面積快速增長，雨水徑流量明顯增加。這使得設計標準原本偏低的雨水系統(tǒng)，更加難以承擔日益沉重的防洪排澇壓力。因此采用適當?shù)拇胧┙档蛷搅飨禂?shù)比單純加大管道的排水能力更為重要。

降低徑流系數(shù)除了利用人工湖等調(diào)蓄區(qū)進行雨洪調(diào)蓄外，通常還可采取滲透鋪裝、下凹式綠地蓄滲、屋面雨水收集利用等措施來輔助。

海珠湖的設計建立了城市排水新理念，湖區(qū)內(nèi)處處體現(xiàn)了“以留為主、安全利用”的原則。工程設計最大限度地增加了透水面積，讓雨水得以較好下滲，削減徑流，滯蓄利用，達到了降低地區(qū)綜合徑流系數(shù)的目的。

根據(jù)海珠湖的總體平面布局，其組成要素主要為水面、綠地、道路、停車場、鋪地面積及建筑物。水面和綠地本身具備調(diào)蓄功能，以下主要從其它幾個組成要素來談雨水利用及降低徑流系數(shù)的措施。

5.2 湖區(qū)道路

（1）環(huán)湖車道。湖區(qū)東西兩側(cè)的園區(qū)主路和南北兩側(cè)的管理車道相連，形成一個環(huán)湖車道。環(huán)湖車道是湖區(qū)的主干道，而主干道若采用透水路面材料必須經(jīng)過嚴格的可行性論證。因海珠湖區(qū)域內(nèi)的透水率較高，主干道可不考慮透水性，故路面采用了改性瀝青混凝土路面，但路邊設有排水系統(tǒng)。設計時使主干道的路面高程略高于綠地高程，直接利用路面作為溢流坎，使非綠地鋪裝表面產(chǎn)生的徑流雨水匯入低勢綠地入滲。

（2）人行園路。湖區(qū)濱水地帶設有2m 寬人行園路。海珠湖人行園路路面采用了透水路面材料，結(jié)合景觀要求統(tǒng)籌布置了多孔的嵌草磚（俗稱草皮磚）、碎石路面等透水材料。

5.3 湖區(qū)停車場

海珠湖的停車場，設計時做成了較低洼的高透水性地面（草皮磚）以貯留滲透空地。下大雨時可引入不透水鋪裝面的徑流，暫時貯存雨水，待雨水以自然滲透方式滲入地下后便可恢復原有空間功能。

5.4 湖區(qū)鋪地面積

為讓地面盡量保持裸露土壤般的透水功能，在海珠湖的廣場等人工鋪地面積上，盡量采用了草皮磚、連鎖磚等透水性的鋪面。

5.5 湖區(qū)建筑物

目前對建筑物的雨水利用技術主要體現(xiàn)在屋頂?shù)挠晁蒙?。屋頂雨水利用主要采用直接收集、屋頂滯留、入滲回補地下等方法。海珠湖的建筑物設計大部分是采用集中或分散的方法將屋頂?shù)挠晁苯邮占鬂B入到低勢綠地中，同時個別建筑物還利用屋頂?shù)木G化滯留部分雨水，以削減徑流量。

6 實施效果評價

（1）海珠湖的調(diào)蓄功能較強，區(qū)域的雨洪資源可得到較充分的利用。海珠湖的建成，削減了洪峰流量，減輕了排水壓力，其周圍河涌20年一遇最高內(nèi)澇水位均可降低約0.10m 左右，是解決本流域“水浸街”的有效途徑之一。

（2）海珠湖建成后，其水質(zhì)得到明顯改善，通過調(diào)水補水措施對周圍的斷頭涌均起到了沖污、排污的作用。

（3）海珠湖建成后，與石榴崗河、西碌涌、楊灣涌、上沖涌、大塘涌、大圍涌6 條河涌構成了“一湖六脈”的天然格局，將海珠區(qū)的內(nèi)河涌與珠江水系打通，通過泵閘調(diào)控措施對周圍的河涌進行引水、補水，使周圍河涌均形成動水、活水，從而有效地改善了區(qū)域的水環(huán)境、水生態(tài)。

7 結(jié)束語

廣州海珠湖的設計建立了城市排水新理念，湖區(qū)內(nèi)處處體現(xiàn)了“以留為主、安全利用”的原則，通過采取各種措施使雨洪調(diào)蓄和雨水利用在城市中得以較好的應用，并在工程設計中最大限度地增加了透水面積，讓雨水得以較好下滲，削減了徑流，滯蓄利用，達到降低綜合徑流系數(shù)的目的。同時有效地改善了區(qū)域的水環(huán)境、水生態(tài)。實踐證明，海珠湖的實施效果是明顯的，可對城市的雨洪調(diào)蓄和雨水利用提供較為可靠的借鑒經(jīng)驗。

1 SL267—2001 雨水集蓄利用工程技術規(guī)范.北京：中國水利水電出版社，2001.

2 GB50515—2009 城市水系規(guī)劃規(guī)范.北京：中國計劃出版社.

3 SL431—2008 城市水系規(guī)劃導則.北京：中國水利水電出版社.