陳甜甜

（上海市園林設(shè)計研究總院有限公司，上海市200031）

0 引 言

郊野公園設(shè)計的首要理念為生態(tài)保護，親近自然，開發(fā)中應最大限度地減少對基地原有自然景觀元素的改變，植被、水體、建筑、設(shè)施等強調(diào)與原有場地環(huán)境的融合，在設(shè)計過程中更加契合低影響開發(fā)（Low Impact Development, LID）原則。隨著近年來水資源緊缺問題日益突顯，在公園建設(shè)過程中通常采用景觀水體及多種滲蓄結(jié)合的海綿設(shè)施對雨水進行收集，經(jīng)物理、生物處理后在項目內(nèi)實現(xiàn)回用[1]。

1 項目介紹

三十崗郊野公園位于合肥市三十崗鄉(xiāng)，北起三國城路，西至西島路，東臨汪堰支渠，南側(cè)為水源保護區(qū)-董鋪水庫。合肥市多年平均降雨量為981.8 mm[2]；多年平均水面蒸發(fā)量為703 mm[3]。降雨量年內(nèi)分配不均勻，汛期5～9月占降雨總量的62%，最大月降雨量415.3 mm（1980年7月），最大24 h 降雨量168 mm，最大72 h 降雨量244.3 mm，最大7 d 降雨量287.4 mm[4]。設(shè)計防洪標準采用10 a一遇[5]。

郊野公園示范區(qū)總面積225484 m2，東側(cè)以水系為主，水系最終匯流至下游董鋪水庫，西側(cè)以坡度較大的林地為主；中間的天然梯形斷面植草溝為現(xiàn)狀主要排水通道?；貎?nèi)的保留建筑經(jīng)簡單改造后作為公園內(nèi)的綜合服務建筑，現(xiàn)狀道路提升拓寬后作為公園內(nèi)的消防通道。其生活給水接自三國城路市政自來水，生活污水排入三國城路生活污水系統(tǒng)。平面圖如圖1 所示。

圖1 公園總平面圖

基地現(xiàn)狀植草溝西側(cè)為坡地，植被生長良好。主要開發(fā)原則是保留現(xiàn)狀，并進行少量景觀提升及點綴，場地雨水以自然散排為主，在山地新增一條植草溝，截留部分雨水匯入山地水塘。剩余地面徑流匯入現(xiàn)狀植草溝?，F(xiàn)狀植草溝為梯形斷面，頂寬2.0 m，底寬1.0 m，平均深度1.0 m，長約766 m，為現(xiàn)狀主要排水通道，植草溝內(nèi)雨水最終排入水塘，超過溢流水位后的雨水通過水塘的設(shè)施溢流至東側(cè)排水渠道。

基地內(nèi)共有水塘17 處，水塘現(xiàn)狀均為獨立水塘，水體環(huán)境容量有限、自凈能力弱，生態(tài)攔截凈化功能基本缺失，水體內(nèi)缺乏各類水生植物。前期水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果顯示其總氮指標為劣Ⅴ類，主要污染源為天然降雨、初次補水、湖體自身污染等，其次為地表徑流污染。通過水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果分析及污染負荷消減測算，該項目采用了先進的水生植物+ 水生動物結(jié)合生態(tài)處理工藝對污染的水體凈化，以達到下游董鋪水庫的III 類水排放要求?；貎?nèi)各項經(jīng)濟技術(shù)指標及地面徑流系數(shù)計算如表1 所列。

表1 項目用地指標及徑流系數(shù)計算表

采用加權(quán)平均法計算匯水面積內(nèi)陸地的雨量綜合徑流系數(shù)為ψ=0.168。合肥市暴雨強度計算公式[6]：

建立芝加哥降雨過程線模型[7]，對合肥市短歷時暴雨120 min 的雨型進行雨量分配，雨峰位置系數(shù)r取值0.40，計算得10 a 一遇暴雨120 min 的降雨厚度為h=80.667 mm，以此作為公園雨水調(diào)蓄設(shè)計暴雨強度。

2 水平衡系統(tǒng)方案

2.1 水系概況

各水塘平面位置及編號見圖2 所示。

圖2 水塘平面示意圖

1 號為進水塘，設(shè)置濾壩，進水管等設(shè)施。2 號～9 號塘為生態(tài)景觀塘，觀賞性強，要求水位維持穩(wěn)定；10 號～13 號塘為生態(tài)調(diào)蓄塘，觀賞性較弱，缺水季節(jié)允許有一定的水位落差。生態(tài)塘內(nèi)均設(shè)有生態(tài)水環(huán)境處理系統(tǒng)。14 號～17 號塘為自然調(diào)蓄塘，僅作為調(diào)蓄水池。各塘水深及水位設(shè)置如表2 所列。

表2 各水塘標高信息匯總表 單位：m

（1）水系一：

按低影響開發(fā)及雨水收集利用原則將現(xiàn)有1 號～17 號水塘劃分為三種不同的功能定位。 1 號～9 號生態(tài)景觀塘之間設(shè)有連通管，形成統(tǒng)一標高的水系一。作為公園內(nèi)主要景點之一，在豐水季節(jié)接納少量雨水，在水系西側(cè)植草溝設(shè)置雨水花園，地表徑流經(jīng)過初期截留，通過溢流方式匯入少量雨水，盡可能降低初期降雨對該水系形成的污染負荷。

（2）水系二：

10 號～13 號生態(tài)調(diào)蓄塘之間設(shè)有連通管形成水系二，定位為次要景觀帶。豐水季節(jié)存蓄部分雨水并向山地提升，缺水季節(jié)通過10 號塘設(shè)置的補水泵向水系一進行補水。水系西側(cè)植草溝收集地面徑流經(jīng)過一定的攔截凈化過程后溢流排入13 號水塘。并在13 號塘及植草溝末端設(shè)有溢流口，當雨量超過基地受納能力時，通過溢流口排入東側(cè)支渠。

（3）水系三：

14 號～17 號自然調(diào)蓄塘形成水系三。開發(fā)過程中均按現(xiàn)狀保留不做任何處理。16 號與17 號塘連通成一體，因地處基地高點，匯流雨水量少。豐水季節(jié)在水塘有庫存的前提下，通過11 號塘的補水泵提升部分雨水存至14 號塘。水系一水面標高高于水系二，且在3 號塘、9 號塘設(shè)溢流管，當水面持續(xù)升高超過高水位后溢流至水系二。雨季各水塘溢水水流方向示意如圖3 所示。

圖3 降雨水面流程示意圖

2.2 水體流程分析

在該項目內(nèi)設(shè)計了兩處補水泵井。2# 泵井為項目內(nèi)的水循環(huán)泵井，降雨量大，水體內(nèi)雨量充沛時，提升部分雨水至上游的水塘，進行雨水調(diào)蓄，減少外排水量。降雨量少，水系的水位降低時，優(yōu)先通過2#泵井從水系二對水系一進行補水。自我補水時，水流方向如圖4 所示。

圖4 自循環(huán)補水流程示意圖

1# 泵井為外河道取水泵井，當嚴重干旱無法實現(xiàn)自我補給時，建設(shè)單位向上游水利部門發(fā)出用水申請，汪堰支渠內(nèi)通過1# 泵井對項目內(nèi)進行補水。從河道取水時，水流方向如圖5 所示。

圖5 河道取水流程示意圖

3 雨水收集系統(tǒng)

3.1 水系降雨過程

基地雨水排水設(shè)計重現(xiàn)期為10 a 一遇暴雨下對應的2 h 短歷時降雨量為80.667 mm 時，各分區(qū)匯流情況如表3 所列。

表3 10 a 一遇降雨量計算表

故在10 a 一遇短歷時暴雨強度下，項目內(nèi)所有水系能夠完全存儲基地內(nèi)的雨水總量。發(fā)生最大24 h 降雨量168 mm 的降水時，各匯水分區(qū)匯流情況如表4 所列。

表4 歷史最大降雨量計算表

從表4 計算結(jié)果可以看出，在最大降雨時，水系一、水系二超過高水位，溢流水量V1=6412 m3，水系三各水塘均未達到高水位。

3.2 雨水收集

暴雨時各水塘水位大幅升高時，啟動水系二的循環(huán)補水泵，抽取部分雨水存至水系三14 號水塘。14 號塘最大可存蓄水量為V2= 2569 m3。實際配置兩臺耦合式潛水泵，單臺水泵流量為100 m3/h，不設(shè)備用泵，24 h 降雨過程中可充滿14 號塘剩余庫容。最終外排雨水量V3=V1-V2= 3843（m3）。

13 號水塘溢流排水管按水泵不開啟時的最不利情況，所有溢流水量全部外排情況考慮，并按10 a一遇重現(xiàn)期下的暴雨強度公式計算整個雨水流量進行校核，q=3806 m3/h，最終確定溢流管采用一根D1000 鋼筋混凝土溢流排水管，坡度0.002。利用多篦串聯(lián)的立篦雨水口組合，后接入雨水檢查井作為溢流構(gòu)筑物，雨水篦按溢流水位標高設(shè)計，頂面設(shè)檢修人孔，人孔以外區(qū)域根據(jù)景觀需要進行裝飾。

2# 泵井兼有雨水調(diào)蓄及生態(tài)補水回用功能，出水管設(shè)閥門井。打開閥門二，向水系一進行補水。水系三水塘在最低水位之上設(shè)有閘槽井，必要時可打開閘槽井對水系二進行補水。此時水系三，水系二水位均控制在低水位；保證水系一的水面標高，維持景觀效果。啟動1# 補水泵井，對水系一進行補水，水面標高升至高水位；之后通過溢流口簡接對水系二進行補水，水系二水位升高至常水位。根據(jù)各水塘面積及標高設(shè)定數(shù)值，可計算此時外河道總補水量Q5=16470 m3/h。補水時間按4 d 計，兩臺水泵同時補水，單臺水泵補水流量Q=85.8 m3/h。實際配置兩臺耦合式潛水泵，單臺水泵規(guī)格為Q=100 m3/h，同時工作，不設(shè)備用泵。

4 生態(tài)補水系統(tǒng)

在基地開發(fā)過程中，對1 號～9 號水塘的塘底塘進行防滲處理。其余水塘均有自然滲漏?；貎?nèi)綠化以保留現(xiàn)狀為主。不使用水系內(nèi)的水作為灌溉等其他用途。

采用水文水利計算方法中的水平衡法計算湖體補水量[8]。水塘滲透系數(shù)K=6.47×10-7/cm·s。全年水量計算如表5 所列。

表5 各水塘水量平衡計算表

根據(jù)表5，全年水系維持平衡共需補水量Q0=Q2+Q3-Q1= 97282.0 m3。

場地內(nèi)綠化面域全年平均降雨產(chǎn)流量Q5=F[綠化]×i×ψ=27723.7 m3，以下滲形式補充地下水。地表徑流全部收集入湖后如能實現(xiàn)在缺水季節(jié)全部回用至項目內(nèi)水系，即可直接節(jié)省補水量27723.7 m3。

由于降雨分布不均勻性及降雨隨機性，設(shè)計階段尚無法準確推求年雨水收集總量。對此，增加調(diào)蓄高度，在一定程度上有助于提高水系的調(diào)蓄能力，但應考慮不同水位下駁岸的景觀效果。該項目中選用0.20 m 作為調(diào)蓄高差。

5 總 結(jié)

郊野公園在建設(shè)中應堅持低影響開發(fā)原則，充分利用現(xiàn)狀地形，進行項目內(nèi)的水系規(guī)劃和雨水調(diào)蓄規(guī)劃，減少有組織排水構(gòu)筑物及設(shè)施，調(diào)動原地貌特色。

公園綠地中景觀水體的補水考慮應盡可能從節(jié)約水資源的角度出發(fā)，取自項目內(nèi)收集回用的雨水，設(shè)計適當?shù)姆桨高M行回用。實現(xiàn)良好的水量平衡體系保護地下水資源，實現(xiàn)雨洪調(diào)蓄功能。水體補水原則由景觀、生態(tài)水環(huán)境系統(tǒng)等用水需求方提出要求，由給排水專業(yè)進行綜合論證并優(yōu)化其運行機制，設(shè)計經(jīng)濟可行的補水技術(shù)方案。

在設(shè)計過程中，根據(jù)不同地區(qū)上位規(guī)劃文件導向選擇雨水設(shè)計重現(xiàn)期，并在合理條件下校核超過重現(xiàn)期時系統(tǒng)的排水能力，在合理范圍內(nèi)提高應對逐漸多發(fā)的極端氣象條件的能力。