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    基于“海绵城市”的中新天津生态城水系统规划

    时间:2019-05-23

            近年来,随着国家和地方推广建设海绵城市的政策密集发布,全国各地宣起规划、设计、建设海绵城市的热潮。海绵城市的本质是解决城镇化与资源环境的协调和谐,让城市“弹性适应”环境变化与自然灾害,由此转变排水防涝思路:保护水资源、突破传统的“以排为主”的城市雨水管理理念、吸纳尽可能多的水资源,为城市所利用。二是,防治水污染,通过渗、滞、蓄、净、用、排等多种生态化技术,减少雨洪初期雨水对水休的污染。三是,减轻洪涝灾害影响,通过减少径流系数的方式,使较大降雨量得到就地吸纳,降低城市内涝的影响。
            中新天津生态城是中新两国政府合作项目,致力于建设经济蓬勃、社会和谐、环境友好、资源节约的城市,使之成为可持续发展的楷模。生态城规划体现以人为本、社会和谐的目标,提出环境友好、资源节约的生态城市发展模式。针对生态城状况,将海绵城市理念因地制宜地融入中新天津生态城水系统规划编制中、促进生态城的建设与和谐发展。
    生态城总体规划与水系统规划
            生态城总体规划为生态城海绵城市的规划建设奠定了坚实的基础。生态城在总体规划过程中,排水及水系统等专项规划就同步跟进,配合协从而相得益彰,促进生态城的高标准建设规划。生态城总体规划面积为34.2平方千米,规划人口为15万。整个规划对城市原有生态系统进行保护,最大限度地保护原有的河流、湖泊、湿地等水生态敏感区,留有足够涵养水源。应对较大强度降雨的林地、草地、湖泊、湿地,维持城市开发前的自然水文特征。并规划以清净湖和蓟运河故道水体为核心,以慧风溪等六条河道为生态走廊,并延伸至各地块的水系统整体布局,整个生态城规划控制湿地的净损失为零,所有这一切,为海绵城市的规划建设奠定良好的基础。
            整个生态城的水系统规划,将生态城的给水、雨水、污水、再生水以及水系所有涉水系统融为一体、规划致力于雨水控制调蓄、水资源利用,水污染治理、水环境改善,构建成一个安全、健康、高效的水环境系统。整个水环境构建围绕点源污染的消减、面源污染的减排、内源污染的控制以及水环境生态改善展开,通过补水换水、污染消减、水体循坏、改善生态等手段,使整个水系统达到高标准目标建设要求,达到改善水体水质的目的。
            整个水系统规划与海绵城市相关的控制指标如下:
            ①雨水管网设计重现期达3年一遇。
            ②单场三年一遇降雨(日降雨95mm)不外排,控制年雨水径流量>85%。
            ③年均雨水利用量达570万立方米,非常规用水指标达60%,大大超过两国协议(50%)要求。
            ④规划水体水质指标达到IV类。
            ⑤低影响开发面积达4.98平方千米,占生态城整个面积的14.6%。
    径流量的管控
            生态城地处的滨海新区、是一个高盐碱、高地下水位、冬季较寒冷而降雨集中(6-9月降雨达年降雨85%左右)的地区。高种植及维护成本的绿色屋顶在本区推广几无可能;整个滨海新区绿化种植排盐系统的出路往往是雨水管网收集系统,这样导致雨水中含盐分过高,即使源头规划雨水调蓄池也会因为绿化排盐的接入而难于利用。由此,水系统规划设置雨水调蓄池也不合时宜;生态城淤泥质土壤渗透系数小,如不改良上壤,促渗效果不佳,所有这一切给生态城海绵建设添加不少难度。
            生态城水系统规划除源头管控雨水径流外,更为关键的是,生态城结合总体规划及城市竖向规划因地制宜地形成以清净湖及蓟运河故道为核心、以六条生态走廊为骨架,以规划3年一遇的雨水管道为枝丫的大、小排水系统格局,并辅之以城市竖向规划,将超标准的降雨通过地块——道路——生态走廊——六条溪流的排泄通道最终排入蓟运河故道或清净湖。
            生态城管控15—20%路面为透水路面,所有慢行系统及停车位均采用透水铺装。通过整个绿化系统土壤改良,借助绿化排盐盲管,促渗雨水; 3年一遇的雨水管网设计同时给雨水提供了较大的调蓄容积,也保障了小排水系统的需求;生态城不设有下凹式立交等交通枢纽,也防止由于客水而导致的局部水灾隐患;而繁个生态城规划水域面积4.21平方千米和2.4平方千米滨水湿地,规划根据季节不同对水位控制不同,雨季水位较冬季水位低0.5m,整个水系雨季调蓄能力高达297.0万立方米,控制超3年一遇降雨(95.1mm降雨;变径流系数,径流深72.9mm)不外排,从而达到控制年雨水径流量>85%的目标。整个生态城大排水系统能抵御50年一遇降雨需求,雨水通过蓟运河故道及清净湖等水体调蓄错峰后,最终外排至蓟运河。
    径流污染的控制
            生态城水系统规划对径流污染的控制主要集中在源头及末端。整个生态城绿化排盐系统为源头雨水径流污染的控制提供了良好的条件。生态城雨水利用绿化系统滤渗、盲管收集后通过雨水管网排入雨水泵站。生态城水系统规划雨水分五个分区,除低影响开发的生态核片区及滨水空间雨水靠自流排入水系外,其余雨水(超标准雨水主要通过道路直接排入水体)均通过雨水泵站提升后排入水系,这样整个生态城面源污染最终通过径流转化为点源污染,集中于雨水泵站外排。而生态城水系统规划在雨水泵站中特别设置一台专用泵,该泵既可将雨水提升至污水系统中又可以将雨水提升至滨湖湿地,并可切换出路。当降雨量相对较小时,雨水往往可以储存在雨水管网中,依靠污水处理厂低谷时逐步将雨水处理后再作为生态用水或其它用途利用;降雨较大时,初期雨水被提升至每个雨水泵站所对应的滨湖湿地,储存处理(湿地储存能可满足10mm降雨需求),雨水通过湿地处理后排入水体利用;只有当雨水降雨较大时(超过管网及湿地的处理、储存能力)雨水才直接通过泵站提升排入河道。低影响开发区域及滨湖空间的雨水径流污染主要通过绿化滤渗、截污后排入水体。整个水系统通过以上措施可控制>50%的径流污染。
    雨水资源的利用
           生态城地处盐碱地。由于绿化排盐系统的接入,雨水一般含盐分较大,且北方城市降雨相对较少,雨水水质较差,小区范围内收集、处理、利用雨水无论是成本因素还是管理维护均存在一定困难。而生态城水资源短缺、水环境较差,生态需水量较大,由此,雨水资源利用尤为必要、生态城雨水利用除源头促渗、洗盐、压盐外,关键是规划雨水出路为雨水利用创造条件。生态城雨水汇集至雨水泵站后出路有三,其一,通过湿地处理进入水系补水;其二,通过污水处理厂处理后作为再生水水源用于绿化灌溉、景观补水利用;其三,当降雨较大,雨水直接提升至水体作为生态水利用。整个生态城年均雨水利用约570万立方米。
    低影响开发
           整个生态城,根据总体规划布局及地形条件,选择中心是清净湖,四周被蓟运河包裹的低密度开发的生态核片区为低影响开发片,其面积达4.98平方千米。
           整个区域由于地块最远距水体距离<500m,整个区域绿化面积>50%,水面与地块高差达1.5m,这些,为区域低影响开发提供了有利条件,水系统规划打破传统雨水排放模式,在该区不设传统雨水排放管道,通过微地形营造,采取分散式排水,借助渗透路面、绿化滤渗、浅沟排水、雨水调蓄、生态护岸截污、湿地处理等方式,随坡就势将雨水排入蓟运河故道河、清静湖水体,达到控污、减排、低影响开发的目的。
    水生态的保护与修复
           生态城水生态的保护与修复主要通过面源污染控制、补水换水、水体循坏、景观生态修复、湿地净化处理等途径实现。通过开展生态护岸截留、低影响开发技术(透水路面、下渗地面、植草沟等〕集成应用降低雨水面源污染对故道水体水质的影响;通过故道湿地、景观与生态修复协同,构建强化生态修复能力的水环境系统;结合水体补水换水、水体循环需求,通过水动力模型对水质、水量的动态模拟确定多点补水规划方案及水系循环的循环流量,提升水质净化效果,为水体的总体目标(IV类水体)奠定了坚实的基础。
           生态城水系统规划依据水系统状况,结合生态海绵城市的建设。前瞻性的分析雨水资源化的方向,构建雨水利用及生态安全格局。因地制宜有效管控径流、消减径流污染、防止洪涝灾害发生、构建雨水利,用“生态海绵”地区,合理利用雨水,并通过低影响开发、水系补水换水、水体循环、生态湿地处理等措施,保护生态、修复水体,为后续生态城水系统建设提供指导,具有重大社会、经济和环境效益,并能体现“能复制、能实行、能推广”的技术效应。

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