李良鈺　陳凱　甄斌

摘要：

根據(jù)武漢園博園辦展的主題、原則、目標(biāo)，對(duì)園區(qū)天然水體、人工湖體及自然降水等水資源進(jìn)行綜合規(guī)劃。園區(qū)結(jié)合展園地形、植被分布特點(diǎn)，充分利用自然降水作為人工湖及綠化用水水源，并以天然水體為后備水源，構(gòu)建生態(tài)草溝、生態(tài)小溪、人工濕地、雨水花園等多種形式的海綿體系，實(shí)現(xiàn)雨水入滲、調(diào)蓄、回用。本工程節(jié)水率超過40%，同時(shí)水資源的生態(tài)利用方式增強(qiáng)了景觀效果，顯著降低雨水徑流外排負(fù)荷。

關(guān)鍵詞：水資源，雨水回用，雨水調(diào)蓄，年徑流總量控制率，生態(tài)草溝，人工濕地，綠化灌溉，節(jié)水率

1.項(xiàng)目概況

第十屆中國(guó)（武漢）國(guó)際園林博覽會(huì)位于武漢市研口區(qū)、東西湖區(qū)和江漢區(qū)城市集中建設(shè)區(qū)內(nèi)主城區(qū)與新城區(qū)結(jié)合部，規(guī)劃總用地231ha，其中綠地面積168ha，水體面積8ha，道路/廣場(chǎng)等鋪裝面積40ha，建筑占地11ha，其他用地4ha，如圖一。

園博會(huì)的主場(chǎng)地坐落于已停運(yùn)的金口垃圾場(chǎng)，張公堤及三環(huán)線橫穿園區(qū)，場(chǎng)地東北角與城中湖金銀湖相接。場(chǎng)地周邊與市政道路相鄰，市政道路上均有市政給排水管線。三環(huán)線以南的場(chǎng)地建有城市雨水箱涵，三環(huán)線以北的場(chǎng)地也建有城市雨水箱涵以及城市污水箱涵。

本項(xiàng)目功能以園林景觀為主，綠化面積占總用地面積的72.7%，對(duì)區(qū)域生態(tài)環(huán)境的改善有明顯正效益。

2.目的和依據(jù)

2.1目的

園博園海綿體系構(gòu)建是根據(jù)國(guó)家關(guān)于建設(shè)海綿城市、綠色建筑、節(jié)水型城市的要求，按照?qǐng)@博園綠色、生態(tài)的辦展理念，結(jié)合園區(qū)內(nèi)外各種水資源的相互關(guān)系，對(duì)園區(qū)水資源進(jìn)行綜合調(diào)配、利用的實(shí)踐，以求做到對(duì)水資源的合理利用，構(gòu)建低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)水資源綜合效益最大化。

園博園海綿體系構(gòu)建首先要做到園區(qū)內(nèi)部與外部的水資源消耗和補(bǔ)充的平衡。園博園對(duì)水資源的消耗主要是建筑內(nèi)的生活用水、室外綠化和道路澆灑用水、室外水景用水（含蒸發(fā)、滲透水量）等，園博園水資源的補(bǔ)充主要是天然降水、市政給水以及附近天然湖泊的補(bǔ)水。經(jīng)過用水量分析計(jì)算，通過采取多種技術(shù)手段，可以實(shí)現(xiàn)園區(qū)內(nèi)水量平衡。

園博園海綿體系構(gòu)建將在園區(qū)內(nèi)建立一個(gè)低影響開發(fā)的雨水系統(tǒng)。構(gòu)建低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)就是根據(jù)園區(qū)自然地理?xiàng)l件、水文地質(zhì)特點(diǎn)、水資源稟賦狀況、降雨規(guī)律、水環(huán)境保護(hù)與內(nèi)澇防治要求，利用自然排水系統(tǒng)，采用多種生態(tài)排水設(shè)施和技術(shù)手段，充分發(fā)揮綠地、道路、水系等對(duì)雨水的吸納、蓄滲和緩釋作用，緩解場(chǎng)地內(nèi)澇，削減城市徑流污染負(fù)荷，節(jié)約水資源，保護(hù)和改善園區(qū)進(jìn)而改善城市生態(tài)環(huán)境。

園博園海綿體系構(gòu)建還通過一系列技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)水資源綜合效益最大化。水資源綜合效益體現(xiàn)在：充分利用雨水等非傳統(tǒng)水源進(jìn)行綠化、沖洗道路等用途，減少對(duì)市政自來水的消耗；對(duì)場(chǎng)區(qū)雨水進(jìn)行下滲、調(diào)蓄，涵養(yǎng)地下水，減小對(duì)市政管網(wǎng)的沖擊負(fù)荷；通過采用生態(tài)技術(shù)，保持楚水的水質(zhì)穩(wěn)定；采取生態(tài)措施攔截、降低雨水面源污染；水資源利用設(shè)施與景觀相配合、相結(jié)合，烘托了展會(huì)綠色氛圍等。

2.2依據(jù)

根據(jù)住房城鄉(xiāng)建設(shè)部《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南》對(duì)我國(guó)各地區(qū)對(duì)年徑流總量控制率的要求，武漢市屬于IV區(qū)，年徑流總量控制率應(yīng)在70%～8 5%之間。按照《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》三星的要求，對(duì)非傳統(tǒng)水源的使用率，當(dāng)作為綠化、沖洗道路時(shí)使用率不小于80%。原水經(jīng)凈化處理后作為綠化、沖洗道路時(shí)的水質(zhì)，應(yīng)滿足城市雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)用于景觀時(shí)，還應(yīng)滿足景觀用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

3.園博園管網(wǎng)和海綿體系

3.1綠化和道路澆灑給水系統(tǒng)

3.1.1水源：

水源來自于園區(qū)收集的雨水，經(jīng)初期處理后排至南區(qū)楚水，湖水經(jīng)過水處理工藝后加壓供園區(qū)綠化和道路澆灑用途，干旱年份楚水應(yīng)急補(bǔ)水引下銀湖湖水補(bǔ)給。

3.1.2用水量：

綠化澆灑按1升/m2·日，道路澆灑按2升/m2·日標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

園博會(huì)園區(qū)最高日綠化和道路澆灑用水量為2264 m3/d。

3.1.3給水管網(wǎng)：

南北區(qū)分別沿園區(qū)一級(jí)園路敷設(shè)DN200綠化管路，供各場(chǎng)地綠化和道路澆灑。

3.2排水系統(tǒng)

3.2.1生活污水水量：

最高日排水量2809m3/d。

3.2.2生活污水排水系統(tǒng)：

園博內(nèi)的污水根據(jù)地勢(shì)，按照就近排放的原則排入市政管網(wǎng)。南區(qū)按建筑單體分為三個(gè)區(qū)域重力式排水，北區(qū)根據(jù)建筑的位置，散點(diǎn)式重力排放，園區(qū)各單體分散設(shè)置化糞池，經(jīng)過處理后的污水排入周邊市政道路上的污水管網(wǎng)。如圖三。

3.3雨水收集排放系統(tǒng)

3.3.1雨水計(jì)算參數(shù)：

采用漢口地區(qū)暴雨強(qiáng)度公式計(jì)算，暴雨強(qiáng)度按表一取值場(chǎng)地雨水根據(jù)地塊的不同取不同的降雨歷時(shí)，設(shè)計(jì)重現(xiàn)期為5年；

徑流系數(shù)：景觀用地為0.3，水體為1.0，展園為0.6，各建筑地塊為0.8。

3.3.2雨水水量：

雨水水量按各個(gè)地塊劃分匯水面積，根據(jù)不同地塊的使用性質(zhì)確定其徑流系數(shù)，南區(qū)雨水排水量為16451L/s，北區(qū)雨水排水量為14122L/s。

3.3.3雨水調(diào)蓄：

本項(xiàng)目的年徑流總量控制率按70%考慮，所在地武漢地區(qū)的設(shè)計(jì)控制雨量為24m m，雨水有效調(diào)滯容積為V=55440m3。

本項(xiàng)目低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)主要體現(xiàn)為雨水的入滲、滯蓄、調(diào)蓄和收集回用。由于園區(qū)70%以上為生態(tài)綠地，下墊面基本都是種植土，滲透性良好。

雨水滲透量Ws=aKJAsTs=41688m3。

式中：

Ws-滲透量，m3；

a-綜合安全系數(shù)，a=0.6；

K-土壤滲透系數(shù)，K=5.79×10-5m/s；

J-水力坡降，J=1.0；

As-有效滲透面積，As=200×104m2；

Ts-滲透時(shí)間，ts=600s；

楚水水體調(diào)蓄容積為

V1=Fh=11400x0.8=9120m3。

式中：

V1-調(diào)蓄容積，m3；

F-水面面積，F(xiàn)=11400m2；

h-調(diào)蓄水位，h=0.8m；

其它雨水調(diào)蓄設(shè)施的容積V2=V-Ws-V1=4632m3；采用雨水花園的方式進(jìn)行雨水調(diào)蓄，共設(shè)24各雨水花園，每個(gè)雨水花園調(diào)蓄容積不小于V3，

V3：V2/24=193 m3。

通過雨水滲透、楚水蓄積、雨水花園調(diào)蓄，園區(qū)可達(dá)到70%雨水年徑流總量控制率的要求。

3.3.4雨水管網(wǎng)：

南區(qū)地形四周高中間低，形成了楚水。南區(qū)雨水系統(tǒng)根據(jù)地勢(shì)收集場(chǎng)地雨水，經(jīng)生態(tài)攔污后排入楚水。楚水溢流的雨水則排入城市雨水箱涵。收集到楚水的雨水，既作為生態(tài)景觀水體，同時(shí)也作為雨水資源利用的水源，經(jīng)處理達(dá)到城市雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)后用作整個(gè)園區(qū)的綠化和道路澆灑。

北區(qū)山體上設(shè)置生態(tài)草溝，收集山體雨水，通過三環(huán)線聯(lián)通橋排至南區(qū)楚水，用作楚水的補(bǔ)水水源。

3.3.5水量平衡

根據(jù)各地塊收集的雨水用作綠化和道路澆灑之用做水量平衡分析，南區(qū)可利用的雨水量全年有6個(gè)月能夠滿足綠化和道路澆灑的需求。6月雨水盈虧達(dá)到最大盈值，為67074m3，日均約為2236m3；12月雨水盈虧達(dá)到最大虧值，為-14865m3，日均約為496m3。當(dāng)雨水系統(tǒng)處于最大盈值月份時(shí)，雨水系統(tǒng)通過夢(mèng)澤湖設(shè)置的溢流口排出多余雨水，溢流口設(shè)計(jì)溢流量為1.5m3/s；當(dāng)雨水系統(tǒng)處于最大虧值月份時(shí)，雨水系統(tǒng)采取從下銀湖取水進(jìn)行應(yīng)急補(bǔ)水，補(bǔ)水設(shè)計(jì)流量為100m3/h。

北區(qū)山體上設(shè)置生態(tài)草溝，收集山體雨水，通過三環(huán)線聯(lián)通橋排至南區(qū)楚水，用作楚水的補(bǔ)水水源。

3.4海綿體系

園博園功能以園林景觀為主，綠化面積占總用地面積的72.7%，面源污染主要成分為固體顆粒物，而重金屬、有機(jī)物、農(nóng)藥等成分相對(duì)城市市區(qū)面源污染成分顯著較少。園區(qū)雨水較為清潔，做好初期雨水?dāng)r污凈化，提高雨水含氧量，就可作為夢(mèng)澤湖補(bǔ)水的良好水源。為了確保楚水水質(zhì)，除了采取無動(dòng)力的生態(tài)措施以外，還采用了主動(dòng)水質(zhì)保持水處理構(gòu)筑物。（如表二：水量平衡表）

控制面源污染和雨水滯蓄的海綿體系主要有①采用雨水花園（圖四）、生態(tài)濕地（圖五）、生態(tài)草溝等方式，通過植物、土壤的攔截、吸附、吸收作用，降低雨水顆粒物含量，降低BOD等污染負(fù)荷和削減雨水徑流負(fù)荷；②在雨水入湖口設(shè)置生態(tài)攔污池，通過沉淀、級(jí)配填料過濾及水生植物的吸收進(jìn)一步去除雨水中的固體顆粒物和污染物；③采用STCC碳系水體生態(tài)修復(fù)工藝和清水型生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建兩項(xiàng)新技術(shù)，以保證楚水水質(zhì)，保障雨水資源利用的最大效益。

根據(jù)景觀水體的自然形狀及地勢(shì)，砌造人工堤壩，堤壩形成寬頂堰，寬頂堰過流水股狀態(tài)主要與流量有關(guān)，流量小時(shí)水股貼堰壁下淌，當(dāng)流量達(dá)到起拋流量時(shí)，水股即脫離堰壁拋入空中，形成景觀瀑布和生態(tài)小溪。為了滿足人們觀賞的要求，還在湖面中央設(shè)置大型燈光噴泉水景。瀑布和噴泉在改善夢(mèng)澤湖景區(qū)環(huán)境的同時(shí)，亦起到了增加水中溶解氧（DO）含量，使水活化且降低水溫的作用。

為保持楚水水質(zhì)，采用了STCC碳系水體生態(tài)修復(fù)工藝這一新技術(shù)（圖六）。該工藝是一種多種介質(zhì)填料的曝氣生物濾池技術(shù)，采用天然材料和廢棄材料作為填料，組成復(fù)合填料床，通過特殊的曝氣系統(tǒng)在填料床中形成好氧、缺氧和厭氧交替的環(huán)境，達(dá)到脫氮和除磷的目的。該工藝流程為自然流動(dòng)式，全程采用淹沒式折回曝氣生物濾池結(jié)構(gòu)，設(shè)備采用封閉地埋式，具有占地面積較小，污泥量少，臭氣和噪聲等二次污染較少的優(yōu)點(diǎn)，較好地處理了水處理構(gòu)筑物與周邊環(huán)境的關(guān)系。

清水型生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建技術(shù)是為保持楚水水質(zhì)而采用的另一項(xiàng)新技術(shù)。通過構(gòu)建水生植物群落、底棲動(dòng)物、魚類群落等完整的水生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，增加水體景觀功能，將營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在水環(huán)境中重新分配，防止水體富營(yíng)養(yǎng)化，降低景觀湖水水質(zhì)惡化的風(fēng)險(xiǎn)，建立景觀湖清水型生態(tài)系統(tǒng)。主要工程內(nèi)容包括：沉水植物群落構(gòu)建工程、魚類群落構(gòu)建工程和底棲動(dòng)物群落構(gòu)建工程。

3.5雨水資源利用的應(yīng)急補(bǔ)水系統(tǒng)

園博園南區(qū)的楚水以北區(qū)天然湖下銀湖作為應(yīng)急補(bǔ)充水源。

根據(jù)人楚水初次充水流量及雨水不足時(shí)的補(bǔ)水量，確定取水流量為2000m3/d。

取水流程為：下銀湖-取水頭部-引水管-格柵間-吸水井-水泵。水處理工藝流程：原水-原水泵-氣浮設(shè)備-中間水池-過濾水泵-過濾器-消毒-清水池。

原水經(jīng)提升泵提升至氣浮設(shè)備內(nèi)，同時(shí)由加藥裝置投加PAC、PAM藥劑，經(jīng)溶氣水釋放，使原水中的懸浮物絮凝后迅速上升，然后由刮渣機(jī)去除浮渣，氣浮出水自流進(jìn)入中間水池，再經(jīng)過濾水泵提升至過濾器內(nèi)過濾，進(jìn)一步去除水中的懸浮物及其它雜質(zhì)。原水水質(zhì)為V類，處理后水質(zhì)指標(biāo)達(dá)到《城市污水再生利用景觀環(huán)境用水水質(zhì)》（GB/T18921-2002）中觀賞性景觀環(huán)境用水湖泊類或水景類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

3.6雨水資源利用系統(tǒng)

園博園南區(qū)的楚水作為雨水資源利用水源。

園博會(huì)園區(qū)最高日綠化和道路澆灑用水量為2264 m3/d。

水處理工藝流程：原水-原水泵-氣浮設(shè)備-中間水池-過濾水泵-過濾器-消毒-清水池

經(jīng)處理后到達(dá)《城市污水再生利用城市雜用水水質(zhì)》（GB/T18920-2002）城市綠化用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。水處理采用自動(dòng)曝氣符合介質(zhì)精濾水處理機(jī)，處理能力為150 m3/h，設(shè)備根據(jù)濾層含污量自動(dòng)調(diào)整反沖洗周期，自動(dòng)實(shí)施反沖洗，反沖洗時(shí)間不大于2分鐘，反沖洗強(qiáng)度32L/s·m2。消毒設(shè)備采用次氯酸鈉發(fā)生器，采用濕式自動(dòng)投加方式，投加量為2mg/L。綠化灌溉加壓泵采用變頻加壓設(shè)備，流量為45L/s，揚(yáng)程60m。

4.結(jié)語

4.1本項(xiàng)目通過對(duì)水資源進(jìn)行綜合規(guī)劃，采用雨水作為非傳統(tǒng)水源，作為園區(qū)綠化和道路澆灑用途。園區(qū)總用水量為5451 m3/d，其中非傳統(tǒng)水源用作綠化、洗車機(jī)道路澆灑用水量為2264 m 3/d，節(jié)水率為41.5%，具有顯著經(jīng)濟(jì)效益；非傳統(tǒng)水源作為綠化和道路澆灑等用途的使用率達(dá)到100%，充分利用了雨水資源。

4.2園區(qū)通過綠地雨水入滲、人工湖水體接納、雨水花園蓄積等方式，達(dá)到并超過70%年徑流總量控制率的要求，實(shí)現(xiàn)了雨水低影響開發(fā)，削減了雨水徑流負(fù)荷和污染負(fù)荷，減輕了園區(qū)內(nèi)雨水對(duì)市政管網(wǎng)的沖擊。

4.3園區(qū)采取雨水花園、跌水、生態(tài)草溝、生態(tài)攔污池、生態(tài)水處理等多種生態(tài)處理措施和設(shè)施，將降低面源污染、控制人工湖水質(zhì)與配合景觀設(shè)計(jì)結(jié)合起來，既充分利用了水資源，又起到了烘托園博會(huì)主題的效果。

4.4園博園海綿體系的構(gòu)建，就是針對(duì)園區(qū)地下水涵養(yǎng)、雨水資源利用、雨水徑流污染控制、排水能力提升與內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)防控等問題，從“源頭減排、過程控制、系統(tǒng)治理”著手，通過園區(qū)規(guī)劃、建設(shè)的管控，綜合采用“滲、滯、蓄、凈、用、排”等工程技術(shù)措施，控制園區(qū)雨水徑流，實(shí)現(xiàn)低影響開發(fā)建設(shè)，最大限度地減少由于開發(fā)建設(shè)行為對(duì)原有自然水文特征和水生態(tài)環(huán)境造成的破壞，將園區(qū)建設(shè)成“自然積存、自然滲透、自然凈化”的“海綿體”，使園區(qū)能夠像海綿一樣，適應(yīng)環(huán)境變化和應(yīng)對(duì)自然災(zāi)害等方面具有良好的“彈性”，豐水期吸水、蓄水、滲水、凈水，枯水期將蓄存的水“緩釋”并加以利用，從而實(shí)現(xiàn)“修復(fù)水生態(tài)、涵養(yǎng)水資源、改善水環(huán)境、提高水安全、復(fù)興水文化”的多重目標(biāo)。

枯水期將蓄存的水“緩釋”并加以利用，從而實(shí)現(xiàn)“修復(fù)水生態(tài)、涵養(yǎng)水資源、改善水環(huán)境、提高水安全、復(fù)興水文化”的多重目標(biāo)。