基于區(qū)域雨洪調(diào)控的中央公園海綿系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法研究
——以灃西新城大西安中央公園為例

達(dá)周才讓

牛 萌

何俊超

白偉嵐*

鄒 舟

1 中央公園的解讀

1.1 中央公園的起源

19世紀(jì)中期，美國紐約中央公園為解決人地矛盾、環(huán)境污染、公共空間不足等一系列城市病而建設(shè)，在其建成后的一個(gè)多世紀(jì)，以其設(shè)計(jì)理念的創(chuàng)新性和前瞻性，被尊為現(xiàn)代公共空間的典范，深刻影響了城市規(guī)劃思想的發(fā)展[1]。

中央公園通常位于城市核心區(qū)域，功能綜合，具有一定規(guī)模，以綠色開放空間為基礎(chǔ)，是城市中重要的綠色基礎(chǔ)設(shè)施，對(duì)于優(yōu)化城市空間結(jié)構(gòu)、促進(jìn)城市發(fā)展、保障城市生態(tài)安全起到積極作用。

1.2 中央公園設(shè)計(jì)理念的演變

有別于紐約中央公園建設(shè)的時(shí)代背景，中國城市的主要問題除了人地矛盾、環(huán)境污染外，還有復(fù)雜宏觀的區(qū)域性矛盾，城市生態(tài)環(huán)境、城市安全格局面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)[2]。為了應(yīng)對(duì)這些變化，在滿足公園景觀、游覽、生態(tài)、教育功能的前提下，保障城市安全成為大型中央公園的新職責(zé)[3]，隨著海綿城市、韌性城市等城市發(fā)展理念的提出，多專業(yè)融合的規(guī)劃設(shè)計(jì)成為指導(dǎo)城市可持續(xù)發(fā)展的重要手段。當(dāng)今的中央公園應(yīng)當(dāng)從生態(tài)系統(tǒng)重塑、城市功能耦合、區(qū)域雨洪調(diào)蓄及水資源系統(tǒng)構(gòu)建等多角度著手，構(gòu)建藍(lán)綠灰協(xié)同的城市基礎(chǔ)設(shè)施。

1.3 中國中央公園海綿系統(tǒng)設(shè)計(jì)概況

自20世紀(jì)90年代初設(shè)立國家級(jí)新區(qū)開始，我國開啟了大規(guī)模的造城運(yùn)動(dòng)，目前90%的地級(jí)市營建了新城新區(qū)，眾多大型公園應(yīng)運(yùn)而生[4]。隨著生態(tài)文明建設(shè)思想的不斷豐富和完善，“綠地先行、公園先建”成為新城新區(qū)建設(shè)的新理念[5]。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，“十四五”規(guī)劃期間我國將新建50余個(gè)百公頃以上的大型中央公園，如上海浦東中央公園、深圳光明新區(qū)中央公園、濟(jì)南中央公園和昆明巫家壩片區(qū)中央公園等[6]。大型公園的優(yōu)先落地，為構(gòu)建城市安全體系和生態(tài)安全格局打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

1.4 公園綠地海綿系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法概述

目前我國對(duì)于海綿系統(tǒng)設(shè)計(jì)的研究大多集中于市政道路、住宅小區(qū)和城市區(qū)域規(guī)劃等方面，針對(duì)公園綠地的定性研究較多，涉及定量化設(shè)計(jì)雨洪調(diào)控型綠地的研究較少?？导纹娴萚7]以遷安市濱湖東路綠地為研究對(duì)象，提出了半濕潤地區(qū)外源徑流型海綿綠地的低影響開發(fā)體系設(shè)計(jì)及效能量化模擬等；李錚等[8]以宿遷市橋頭公園為研究對(duì)象，系統(tǒng)總結(jié)徑流總量控制、徑流峰值控制、徑流污染控制和雨水資源化利用等措施對(duì)綠地的貢獻(xiàn)；李舟雅等[9]以晉中市社火公園為研究對(duì)象，提出基于自身雨水消納能力展開設(shè)施類型選擇、徑流控制計(jì)算、空間布局設(shè)計(jì)和效能量化模擬的技術(shù)路線?；谝延醒芯亢蛧液＞d城市試點(diǎn)建設(shè)實(shí)踐，筆者結(jié)合大西安中央公園的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)了基于區(qū)域雨洪調(diào)控的中央公園海綿系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。

2 中央公園的區(qū)域雨洪調(diào)蓄功能

城市雨洪調(diào)控的根本目的是通過雨水設(shè)施截留、儲(chǔ)存地表徑流，減少進(jìn)入城市排水管道系統(tǒng)的雨水徑流量，起到錯(cuò)峰排洪、緩解城市內(nèi)澇、降低下游洪水峰值流量的作用。綠地是市政公用設(shè)施的重要組成部分，根據(jù)綠地規(guī)模、位置的不同，其承擔(dān)的海綿功能主要分為“源頭減排、中途傳輸、末端調(diào)蓄”3個(gè)層面。相較于傳統(tǒng)綠地，中央公園具有透水下墊面大、綠色空間比例高、與城市水系統(tǒng)關(guān)系緊密等優(yōu)勢(shì)，將其作為區(qū)域調(diào)蓄空間，消納不同設(shè)計(jì)降雨條件下的雨水徑流，與城市其他排水防澇設(shè)施共同構(gòu)成城市雨洪調(diào)控系統(tǒng)，應(yīng)是更好發(fā)揮中央公園綜合功能的重點(diǎn)。

3 中央公園海綿系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 中央公園海綿系統(tǒng)目標(biāo)

中央公園所承擔(dān)的區(qū)域雨洪調(diào)控職能是通過構(gòu)建公園海綿系統(tǒng)完成水安全、水生態(tài)、水環(huán)境、水資源4個(gè)目標(biāo)而實(shí)現(xiàn)的。

3.1.1 水安全目標(biāo)

中央公園的設(shè)計(jì)應(yīng)與排水防澇規(guī)劃、海綿城市專項(xiàng)規(guī)劃相協(xié)調(diào)，采用灰綠結(jié)合的調(diào)蓄系統(tǒng)，承接周邊匯水區(qū)域內(nèi)的雨水徑流，充分發(fā)揮其區(qū)域雨洪調(diào)蓄功能。

3.1.2 水生態(tài)目標(biāo)

中央公園要充分發(fā)揮下墊面優(yōu)勢(shì)，降低雨水徑流的流速及流量[10]，明確海綿城市相關(guān)規(guī)劃提出的區(qū)域徑流總量控制指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)綠地對(duì)中小型降雨控制的同時(shí)，最大限度地收納公園外部徑流。

3.1.3 水環(huán)境目標(biāo)

中央公園應(yīng)對(duì)收納的周邊區(qū)域客水進(jìn)行預(yù)處理，保證進(jìn)入公園的雨水徑流水質(zhì)；充分發(fā)揮綠色雨水設(shè)施的凈化功能，有必要的應(yīng)增加人工濕地，保證公園排入下游管渠或河流的水質(zhì)達(dá)標(biāo)。

3.1.4 水資源目標(biāo)

中央公園的海綿系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)最大限度地收集和利用公園自身徑流、外部客水，以及利用中水等非常規(guī)水資源，減少外調(diào)用水。依托公園調(diào)蓄水體，結(jié)合濕地等凈化設(shè)施，實(shí)現(xiàn)水系循環(huán)凈化，保障公園的持續(xù)性水源。

3.2 中央公園海綿系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容

3.2.1 雨水徑流控制設(shè)計(jì)

中央公園的雨水徑流控制應(yīng)抓住豎向設(shè)計(jì)這一關(guān)鍵手段，通過地形和水景營造，控制自身雨水徑流，保證中小型降雨條件下公園內(nèi)的雨水不外排。以匯水分區(qū)為單元，采用容積法或模型計(jì)算法分解徑流控制指標(biāo)[11]，通過設(shè)置與景觀相結(jié)合的綠色基礎(chǔ)設(shè)施，實(shí)現(xiàn)雨水徑流消納。

3.2.2 雨水徑流傳輸設(shè)計(jì)

中央公園的豎向設(shè)計(jì)要與周邊場(chǎng)地豎向條件銜接，保證公園周邊雨水管渠和外部場(chǎng)地的雨水有效匯入。將公園潛在的集水區(qū)設(shè)置成具備蓄滯功能的景觀水體，結(jié)合豎向設(shè)計(jì)布局傳輸型雨水設(shè)施，利用自然匯流導(dǎo)入集水區(qū)，最大限度地減少雨水管網(wǎng)的使用。

3.2.3 雨水徑流調(diào)蓄設(shè)計(jì)

中央公園的調(diào)蓄空間一般與主要景觀水體結(jié)合，核心在于水量核算與水位設(shè)計(jì)：根據(jù)上位規(guī)劃給出的溢流管網(wǎng)標(biāo)高確定調(diào)蓄水體的極限水位；通過公園承接的最大極限蓄水量計(jì)算調(diào)蓄深度和豐水位；通過模擬管渠設(shè)計(jì)重現(xiàn)期下的降雨量計(jì)算匯入公園的調(diào)蓄水量，最終得出公園調(diào)蓄水量和水系常水位。

3.2.4 水系凈化系統(tǒng)設(shè)計(jì)

中央公園的水系凈化系統(tǒng)旨在保障入園和園區(qū)的水質(zhì)，包括外部客水、地表雨水徑流和園區(qū)水系循環(huán)凈化處理：通過預(yù)處理設(shè)施，凈化公園收納的外部客水；通過生態(tài)傳輸設(shè)施，凈化公園自身產(chǎn)流；設(shè)置人工濕地，凈化用于水系補(bǔ)水的再生水。

4 中央公園海綿系統(tǒng)設(shè)計(jì)——以大西安中央公園為例

4.1 區(qū)域條件分析

4.1.1 建設(shè)背景

2015年西咸新區(qū)被確立為國家首批海綿試點(diǎn)城市，灃西新城是海綿城市建設(shè)試點(diǎn)區(qū)。西咸新區(qū)總體規(guī)劃和海綿城市專項(xiàng)規(guī)劃中明確提出，中央綠廊為灃西新城最大的城市綠核和雨洪調(diào)蓄空間，要圍繞中央綠廊打造世界級(jí)城市的中央生態(tài)區(qū)。大西安中央公園位于灃西新城中央綠廊的中心位置，占地面積達(dá)148hm2。

4.1.2 場(chǎng)地條件

灃西新城屬西北干旱半干旱氣候區(qū)，年均降雨量520mm，年均蒸發(fā)量1 289mm，雨量集中在7—9月，月均蒸發(fā)量明顯大于降水量。土壤基層以風(fēng)積黃土為主，黃土濕陷性等級(jí)偏低；土壤滲透性較好，滲透系數(shù)在10-6～10-5m/s。區(qū)域水資源豐沛，西側(cè)有渭河、東部有灃河，南側(cè)有沙河。公園位于渭河一級(jí)階地強(qiáng)富水區(qū)，淺層地下水位平均埋深一般在10～15m。

中央公園周邊以高密度的商務(wù)區(qū)和居住區(qū)建設(shè)為主，要求中央公園結(jié)合排水管網(wǎng)規(guī)劃發(fā)揮雨洪調(diào)蓄功能(圖1)。

圖1 大西安中央公園區(qū)位圖

4.2 大西安中央公園海綿系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)

4.2.1 水安全目標(biāo)

對(duì)接上位海綿城市建設(shè)和城市雨水工程的相關(guān)規(guī)劃，協(xié)調(diào)消納接入場(chǎng)地的12處市政雨水排口的客水。海綿系統(tǒng)設(shè)計(jì)還需滿足內(nèi)澇防治標(biāo)準(zhǔn)，承接周邊地塊50年一遇內(nèi)的超標(biāo)雨水徑流。

4.2.2 水生態(tài)目標(biāo)

以《灃西新城中心綠廊海綿城市系統(tǒng)方案》確定的源頭減排指標(biāo)為依據(jù)，通過場(chǎng)地豎向設(shè)計(jì)公園場(chǎng)地內(nèi)年徑流總量控制率達(dá)到90%的控制目標(biāo)。

4.2.3 水環(huán)境目標(biāo)

充分考慮上位水系規(guī)劃，構(gòu)建中央公園的水質(zhì)保障措施，建立徑流滯蓄凈化、客水預(yù)處理、再生水凈化和水系循環(huán)等水質(zhì)保障系統(tǒng)，促使水系連通，提高水系自凈能力，保障公園水系水質(zhì)滿足地表水Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)。

4.2.4 水資源目標(biāo)

收集公園自身徑流，將客水、再生水作為公園水系生態(tài)補(bǔ)水的主要水源。確定中央調(diào)蓄湖體作為公園綠地灌溉和道路澆灑的水源，實(shí)現(xiàn)雨水資源利用量不低于17萬m3/年的目標(biāo)。

4.3 不同層級(jí)雨水控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在灃西新城建設(shè)初期啟動(dòng)大西安中央公園的設(shè)計(jì)，使公園建設(shè)與新城開發(fā)統(tǒng)籌協(xié)調(diào)。為充分發(fā)揮中央公園的雨洪調(diào)蓄功能，以中央綠廊匯水分區(qū)為單元，結(jié)合上位規(guī)劃統(tǒng)籌區(qū)域海綿系統(tǒng)，分別從雨水管網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)(應(yīng)對(duì)3年一遇降雨)、內(nèi)澇防治標(biāo)準(zhǔn)(應(yīng)對(duì)50年一遇內(nèi)降雨)和超標(biāo)雨水溢流標(biāo)準(zhǔn)(大于50年一遇降雨)3個(gè)層級(jí)，銜接綠廊水系、市政雨水總排口客水、道路行泄通道超標(biāo)雨水，建立中央綠廊地區(qū)雨洪滯蓄系統(tǒng)(圖2)，構(gòu)建區(qū)域“大海綿體”。

圖2 大西安中央公園客水匯水分區(qū)(作者改繪自《灃西新城中心綠廊海綿城市系統(tǒng)方案》)

4.3.1 雨水管網(wǎng)設(shè)計(jì)條件下的徑流控制

在雨水管網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)條件下(3年一遇降雨)，將公園接入新城核心區(qū)的12個(gè)雨水排口管底標(biāo)高設(shè)計(jì)為384.5m，低于公園地面平均標(biāo)高388.0m。設(shè)計(jì)方案綜合考慮安全與景觀效果，將雨水排口通過自流、溢流提升和水泵提升3類銜接方式，引入公園調(diào)蓄水體。公園自身雨水徑流通過優(yōu)化場(chǎng)地豎向設(shè)計(jì)，依地勢(shì)布置傳輸型植草溝、旱溪、凈化渠等綠色雨水設(shè)施替代雨水管網(wǎng)，設(shè)施過水能力滿足3年一遇降雨標(biāo)準(zhǔn)，最大限度將雨水徑流引入中心水體補(bǔ)充水源。

4.3.2 內(nèi)澇防治目標(biāo)下的徑流控制設(shè)計(jì)

在內(nèi)澇防治條件下(50年一遇降雨)，公園將承接216.18hm2匯水區(qū)內(nèi)的20.4萬m3超標(biāo)雨水(圖3)。按照過水?dāng)嗝嬗?jì)算旱溪規(guī)模，在公園內(nèi)部設(shè)置寬4m、深0.8～1.5m的旱溪，有效對(duì)接周邊道路的行泄通道，引導(dǎo)超標(biāo)雨水匯至公園水系。

圖3 中央公園行泄通道超標(biāo)雨水匯水范圍

4.3.3 超標(biāo)雨水溢流條件下的應(yīng)對(duì)設(shè)計(jì)

在超標(biāo)雨水溢流條件下(大于50年一遇降雨)，公園將通過天府路、天雄東路的DN1500mm退水管渠，將超過內(nèi)澇防治條件的超標(biāo)雨水通過退水管排至東側(cè)灃河，保障城市排澇安全。

4.4 以豎向?yàn)橹鲗?dǎo)的雨水傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)

中央公園現(xiàn)狀地勢(shì)平坦，場(chǎng)地南北距離1 200m，最大高差僅為10m，坡度不足1%，豎向設(shè)計(jì)需打破現(xiàn)有平坦的地勢(shì)變化，營造關(guān)中地區(qū)“大山大水”的山水格局。與傳統(tǒng)公園地形高于周邊場(chǎng)地不同，在環(huán)丘地形外部設(shè)置一圈低洼地帶，以保證公園綠地低于市政路，外部徑流可自流進(jìn)入公園?；贏rcGIS軟件對(duì)公園內(nèi)部徑流進(jìn)行分析，識(shí)別公園內(nèi)的集水區(qū)和潛在積水點(diǎn)，通過多次修正復(fù)核，構(gòu)建合理的山水空間。

通過豎向核算，將整個(gè)公園以環(huán)丘山脊線為界，分為直接匯入和間接匯入2個(gè)匯水區(qū)域：直接匯入?yún)^(qū)面積為87.42hm2，占整個(gè)匯水分區(qū)的59.1%，地表徑流都可以通過自流匯入公園水系；間接匯入?yún)^(qū)面積為60.58hm2，占整個(gè)匯水分區(qū)的40.9%，需要通過傳輸設(shè)施匯入水系，或在區(qū)域內(nèi)解決自身雨水徑流。

根據(jù)上位規(guī)劃確定公園自身的源頭減排雨水系統(tǒng)下的年徑流總量控制率為90%，對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)降雨量為24.1mm。在2個(gè)大的匯水區(qū)框架下，劃分出11個(gè)子匯水片區(qū)，以各個(gè)片區(qū)為單元，采用容積法分解計(jì)算各子匯水片區(qū)的徑流控制目標(biāo)(園區(qū)可滯蓄徑流總?cè)莘e為7.0萬m3)，并設(shè)置對(duì)應(yīng)調(diào)蓄容積的源頭減排設(shè)施(圖4)：按照地表生態(tài)雨水組織路徑和徑流分布，沿山體道路邊側(cè)布置凈化渠，對(duì)山體雨水徑流凈化輸送；沿公園道路及鋪裝場(chǎng)地外圍設(shè)置植草溝對(duì)雨水進(jìn)行匯集、輸送和初步凈化；在植草溝低點(diǎn)設(shè)置下凹綠地，將雨水徑流進(jìn)一步滯留、下滲、凈化，削減地表徑流污染物；通過溢流管道將下凹綠地內(nèi)的超標(biāo)雨水排至公園水系，經(jīng)過生態(tài)駁岸和濱水濕地的過濾凈化后，最終匯入河道及中心調(diào)蓄湖體。

圖4 中央公園豎向設(shè)計(jì)(4-1)、徑流分析(4-2)和匯水分區(qū)(4-3)劃定

4.5 基于水位計(jì)算的雨水徑流調(diào)蓄系統(tǒng)設(shè)計(jì)

中央公園作為灃西新城最重要的雨洪調(diào)蓄空間，需確定不同雨水控制條件下的水位高程，預(yù)留足夠的調(diào)蓄空間(圖5)。

圖5 中央公園水位設(shè)計(jì)

1)極限水位。

根據(jù)《灃西新城雨水工程專項(xiàng)規(guī)劃》設(shè)定的50年一遇溢流管道標(biāo)高386.1m，確定公園調(diào)蓄水體的極限水位為386.0m，保證公園50年一遇降雨條件下的雨水不外排。

2)豐水期水位。

通過計(jì)算公園50年一遇降雨條件下的超標(biāo)雨水量，可得出極限水位與豐水位的水位差，進(jìn)而確定公園的豐水位。超標(biāo)雨水量包括客水匯入量和場(chǎng)地匯入量，計(jì)算公式如下：

式中，V客為匯入公園水系的客水徑流量(m3)；H設(shè)為50年一遇設(shè)計(jì)降雨量(127.7mm)；H控為20年一遇設(shè)計(jì)降雨量(104.9mm)；F客為公園周邊地塊匯水面積(hm2)。經(jīng)計(jì)算，公園周邊地塊匯水面積為216.18hm2，通過行泄通道匯入中央公園的超標(biāo)雨水量為4.93萬m3。

式中，V場(chǎng)為場(chǎng)地徑流量(m3)；H設(shè)為50年一遇設(shè)計(jì)降雨量(127.7mm)；H控為場(chǎng)地源頭的年徑流總量控制率88%所對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)降雨量(21.8mm)；F匯為公園場(chǎng)地匯水面積(hm2)；F水為公園水系面積(hm2)。經(jīng)計(jì)算，公園匯水面積為109.63hm2，水系面積為31.58hm2，公園內(nèi)地表徑流匯入中央公園水系的徑流量為15.64萬m3。

在滿足50年一遇設(shè)計(jì)降雨條件時(shí)，按照以下公式計(jì)算公園水系的調(diào)蓄空間：

雨季不考慮公園內(nèi)綠地灌溉、道路澆灑的雨水利用量和湖底滲漏量。經(jīng)計(jì)算，公園水系在該工況下的蓄水空間為20.41萬m3，水位高度為1.4m，因此豐水位為384.6m。

3)常水位。

計(jì)算中央公園3年一遇雨水管網(wǎng)條件下的調(diào)蓄水量，可得出豐水位和常水位的水位差，進(jìn)而確定公園的常水位。調(diào)蓄水量等于12個(gè)雨水排口的客水匯入量與公園自身的徑流量之和減去蒸發(fā)量和滲漏量，計(jì)算公式如下：

式中，V徑為公園場(chǎng)地徑流匯入量(m3)；H設(shè)為3年一遇設(shè)計(jì)降雨量(45mm)；H控為公園場(chǎng)地源頭年徑流總量控制率90%對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)降雨量(24.1mm)；F場(chǎng)為公園場(chǎng)地匯水面積(hm2)；F水為公園水系面積(hm2)。經(jīng)計(jì)算，公園客水匯入量為9.8萬m3，公園自身徑流為4.0萬m3，蒸發(fā)量為1 647m3，湖底滲漏量取1 142m3(按10-7m/s的滲透系數(shù)計(jì))，則調(diào)蓄水量為13.50萬m3，對(duì)應(yīng)公園水系豐水期淹沒水深為0.6m，計(jì)算得出常水位為384.0m，低于市政雨水總排口384.5m的管底標(biāo)高，可保證雨水正常匯入。

4)枯水期水位。

根據(jù)水量平衡計(jì)算，公園一年需要在3和11月進(jìn)行2次補(bǔ)水。北園從3月集中補(bǔ)水后，直至6月底水體損耗量約16.31萬m3；南園從11月集中補(bǔ)水后，直至2月底水體損耗量約2.62萬m3，分別為一年2次補(bǔ)水中的最不利條件，由此計(jì)算得出最不利枯水條件下的水位下降為1.0m，因此枯水位為383.0m。

5)水底標(biāo)高。

綜合考慮中央公園湖體的景觀、生態(tài)及海綿功能，設(shè)定湖體的基流水深為2.0m，計(jì)算得出水底標(biāo)高為381.0m，高于地勘得出的374.0～380.0m地下水深度，滿足建設(shè)條件。

4.6 生態(tài)科學(xué)的水系凈化系統(tǒng)設(shè)計(jì)

根據(jù)公園水系設(shè)計(jì)及場(chǎng)地條件，建立生態(tài)科學(xué)的水質(zhì)保障體系，從客水排口凈化、濕地凈化和水系循環(huán)3個(gè)層面，系統(tǒng)構(gòu)建公園水質(zhì)保障方案，保證公園水體水質(zhì)。

4.6.1 客水排口凈化

針對(duì)管渠高程過低的市政雨水總排水口，利用截流井對(duì)初期雨水進(jìn)行棄流處理，設(shè)定徑流深度5mm的棄流量，棄流部分匯至蓄水設(shè)施，利用泵站排至市政污水管網(wǎng)。管渠高程適宜的雨水總排口利用豎向協(xié)調(diào)方式，分別通過自流、溢流提升和水泵提升，將完成棄流處理的客水匯入地表生態(tài)凈化渠進(jìn)一步凈化并最終匯入湖體(圖6)。

圖6 客水凈化處理設(shè)施設(shè)計(jì)流程

4.6.2 濕地凈化

考慮西北半干旱地區(qū)缺水及水污染問題，公園制定了水系補(bǔ)水和濕地凈化的保障措施。凈化濕地主要用于公園再生水補(bǔ)水水源和公園自身水系循環(huán)水的凈化。

中央公園遠(yuǎn)期通過再生水補(bǔ)水，北園日均補(bǔ)水量4 000m3/d，南園日均補(bǔ)水量1 000m3/d。北園為水系核心區(qū)，在夏季溫度較高時(shí)，若維持中心湖體水質(zhì)滿足要求，需通過內(nèi)部循環(huán)過濾措施，15d循環(huán)換水一次，最大循環(huán)水量2.5萬m3/d；南園同樣通過內(nèi)部循環(huán)，15d循環(huán)換水一次，最大循環(huán)水量2 500m3/d。參照北京奧林匹克森林公園補(bǔ)水濕地設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)人工濕地的速率系數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算法，確定南、北園分別布設(shè)0.9和4.5hm2的功能型凈化濕地(50%垂直潛流濕地和50%水平潛流濕地)(圖7)，濕地出水水質(zhì)達(dá)到地表Ⅳ類水標(biāo)準(zhǔn)后可進(jìn)入公園中心水系。

圖7 中央公園雨水排口處理設(shè)施分布

4.6.3 水系循環(huán)

為了保障水系的流動(dòng)性，避免富營養(yǎng)化，達(dá)到“流水不腐”的要求，在水環(huán)境系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，制定了外部循環(huán)、內(nèi)部循環(huán)和局部小循環(huán)3套循環(huán)凈化方案(圖8)：通過外部再生水補(bǔ)水，銜接公園東西兩側(cè)綠廊水源補(bǔ)給，達(dá)到綠廊水系整體循環(huán)的效果；在水系死角分布位置，設(shè)置提升水泵和暗管，利用功能型濕地循環(huán)凈化措施構(gòu)建水系內(nèi)部循環(huán)路徑。公園將在15d完成一次內(nèi)部循環(huán)換水，維持水系內(nèi)部自凈能力；局部布置曝氣裝置，保持水系局部水體的自凈能力。

圖8 中央公園水系循環(huán)凈化布置

5 結(jié)語

本文基于我國新城建設(shè)過程中，大型中央公園在城市生態(tài)安全格局中作用突顯，而風(fēng)景園林專業(yè)在量化設(shè)計(jì)方法上與水專業(yè)協(xié)同不足的現(xiàn)實(shí)問題，探討了中央公園雨洪調(diào)控的技術(shù)路徑，將污水廠處理后的中水作為公園水系重要的補(bǔ)水水源，使中水通過公園濕地、綠地再凈化，回到自然水系統(tǒng)循環(huán)，這也是我國面對(duì)水資源短缺而采取的重要舉措。以大西安中央公園為例，總結(jié)歸納了中央公園海綿系統(tǒng)設(shè)計(jì)在不同降雨條件下應(yīng)達(dá)到的目標(biāo)，從徑流過程著手提出雨水徑流“控制-傳輸-調(diào)蓄-凈化”流程設(shè)計(jì)的通用技術(shù)方法，構(gòu)建以區(qū)域雨洪調(diào)控為核心，中水再利用回歸自然循環(huán)為主線，依托基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和科學(xué)模型的海綿系統(tǒng)，最終實(shí)現(xiàn)保障區(qū)域水安全、凈化水環(huán)境、優(yōu)化水生態(tài)、節(jié)約水資源的風(fēng)景園林理水目標(biāo)(圖9)。

圖9 中央公園海綿系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

注：文中圖片除注明外，均由作者繪制。

致謝：誠摯感謝大西安中央公園項(xiàng)目組全體成員對(duì)于本文的支持。