天津文化中心生態(tài)排水防澇系統(tǒng)景觀設(shè)計

　　目前世界上很多國家和地區(qū)已經(jīng)認(rèn)識到了雨洪管理的價值，采用各種技術(shù)、設(shè)備和措施對雨洪進(jìn)行利用、控制和管理。天津作為一個資源性缺水和飽受內(nèi)澇之苦的城市，在舊城區(qū)改造和重新規(guī)劃開發(fā)時對排水防澇系統(tǒng)提出了更高的要求。本文詳細(xì)介紹了天津文化中心生態(tài)排水防澇系統(tǒng)的原理、組成和設(shè)計過程。這一工程遵循水敏城市設(shè)計理念，在設(shè)計和應(yīng)用中得到較好的實踐和驗證。

　　項目概況

　　天津位于中緯度亞歐大陸東岸，北溫帶東亞季風(fēng)盛行的地區(qū)，位屬暖溫帶半濕潤大陸季風(fēng)型氣候，四季分明，春季多風(fēng)，干旱少雨；夏季炎熱，雨水集中；秋季氣爽，冷暖適中；冬季寒冷，干燥少雪。天津市文化中心位于天津市河西區(qū)，西側(cè)與迎賓館和天津大禮堂毗鄰，總面積約90公頃。

　　原為天津樂園，為市中心較為開放的公共區(qū)域，周邊市政雨水管網(wǎng)排水能力低于1年一遇水平。但由于原有大面積透水性較好的綠地和水面，徑流產(chǎn)量較小，雨水基本不外排。

　　開發(fā)后場地中約56萬平方米為不透水新建區(qū)，包括了43萬平方米硬質(zhì)屋頂和鋪裝，如果不采用任何雨洪管理措施，勢必產(chǎn)生成倍洪峰，嚴(yán)重威脅這一城市核心地帶的安全。

　　基于提升雨洪應(yīng)對能力的重要性和迫切性，文化中心的雨水排水系統(tǒng)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)需要合理提高。在這種形勢下，一套具有雨洪收集、預(yù)處理凈化、調(diào)蓄和強(qiáng)排結(jié)合的綜合排水防澇系統(tǒng)經(jīng)過多輪論證后被采納。

　　海綿城市設(shè)計理念

　　傳統(tǒng)的雨水排放方式無法靈活應(yīng)對地塊開發(fā)后徑流增加的問題。原因是徑流擴(kuò)大量往往會大大增加雨水管網(wǎng)及配套設(shè)施的規(guī)模和造價，破壞自然水循環(huán)模式后容易造成內(nèi)澇，還有附帶的面源污染問題。本項目創(chuàng)造性地提出水敏城市（即海綿城市）設(shè)計的理念，即將城市雨洪管理與城市空間開發(fā)相結(jié)合的解決方案，運(yùn)用先進(jìn)的雨水收集理念，場地內(nèi)大部分暴雨徑流經(jīng)雨水收集系統(tǒng)收集、過濾、流動進(jìn)入中心湖存儲再利用并得到循環(huán)凈化。

　　同時得益于調(diào)蓄溝的削峰功能，場地內(nèi)的洪澇風(fēng)險得到有效控制。創(chuàng)新性水敏城市設(shè)計作為本次工程設(shè)計最重要的理念具有以下綜合性的目標(biāo)：
　　• 提高排水防澇的標(biāo)準(zhǔn)
　　• 在高密度的城市中心區(qū)域改善自然條件和微氣候
　　• 節(jié)約市政排水基礎(chǔ)設(shè)施的投資和維護(hù)費(fèi)用
　　• 作為生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施整合入城市發(fā)展之中

　　生態(tài)排水防澇設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

　　該項目中設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)參考《室外排水設(shè)計規(guī)范》中相關(guān)規(guī)定和德國新加坡先進(jìn)案例的做法引入適合城市中心地塊的排水防澇標(biāo)準(zhǔn)：按照雨水管渠設(shè)計重現(xiàn)期采取特大城市中心城區(qū)3-5年的標(biāo)準(zhǔn)，雨水調(diào)蓄排放標(biāo)準(zhǔn)為三年一遇兩小時降雨歷時開發(fā)后外排徑流峰值不超過開發(fā)前的徑流峰值，中心湖體最高水位和常水位之間容納100年一遇暴雨可不漫溢。

　　概念設(shè)計流程

　　降雨發(fā)生后，內(nèi)排區(qū)域屋頂、道路和綠地的雨水將被不同形式的排水溝、入流井和雨水管道匯集，經(jīng)過沉淀井的預(yù)過濾和沉淀，進(jìn)入地下模塊化調(diào)蓄溝里。在調(diào)蓄溝中，水流得到滯留，雨水峰值變小，并通過終端設(shè)置的泵房送至生態(tài)凈化群落，經(jīng)過凈化過后進(jìn)入中心湖中儲存。外排區(qū)域的雨水也會經(jīng)過收集和沉淀的過程，最后通過調(diào)蓄溝滯留后流入市政管網(wǎng)。

　　場地排水分區(qū)劃定

　　根據(jù)場地整體布局和豎向規(guī)劃，整個場地可劃分為22個排水分區(qū)流域。其中內(nèi)排（排入調(diào)蓄溝和中心湖后再溢流入市政管網(wǎng)）和外排（排入調(diào)蓄溝后進(jìn)入市政管網(wǎng)）面積分別占場地總面積的53%和47%。

　　管網(wǎng)和設(shè)施基本布局

　　其系統(tǒng)主要組成包括：
　　• 縫隙式排水溝：V型橫截面縫隙式排水溝和蓋板排水溝采用樹脂混凝土成品排水溝，能夠?qū)⒂晁咝У氖占?br /> 　　• 沉淀井：通常狀況下雨水初期徑流夾雜雜質(zhì)及異物，無法達(dá)到進(jìn)入泵井、管道和湖體要求的純凈度，預(yù)處理是非常必要的。
　　• 調(diào)蓄溝：調(diào)蓄溝的主體為具有骨架結(jié)構(gòu)的“蓄水模塊箱”，其使用高強(qiáng)度的合成物質(zhì)制造，有著很強(qiáng)的承壓能力和超過傳統(tǒng)蓄水設(shè)施的空間利用率。
　　• 中心湖：中心湖面積97900m2，設(shè)計常水位2.2m，三年一遇最高水位2.5m，最低水位2.1m。

　　通過調(diào)蓄溝和中心湖的串聯(lián)調(diào)蓄，3年一遇暴雨情況下，雨水外排的量將由14.2m3/s減少至0.75m3/s。百年一遇暴雨情況下，依靠中心湖和岸頂標(biāo)高之間浮動空間（0.9米）亦可保證降雨不外溢，從而保證場地在極端降雨情況下的防澇安全。為了維護(hù)中心湖的水質(zhì)，水體通過自然凈化群落以400m3/h的流量進(jìn)行循環(huán)凈化，長期達(dá)到地表水III類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

　　實施與運(yùn)營

　　2011年初天津文化中心生態(tài)水系統(tǒng)工程進(jìn)入施工實施階段，經(jīng)過一年的緊張建設(shè)于2012年5月雨季來臨前投入使用。

　　2012年7月26日天津發(fā)生了一場罕見的特大暴雨，市中心24小時平均降雨量高達(dá)147mm。文化中心場地在極端天氣的考驗面前，排水情況良好，調(diào)蓄設(shè)施發(fā)揮了應(yīng)有的作用，截至上午10時約4萬多方徑流被收集和蓄留，中心湖湖面上升約40cm。湖面水位在連續(xù)的降雨過程中緩慢上升，在降水后期湖水位超過最高設(shè)計洪水位后，緊急溢流閥門自動啟動，以限量錯峰的形式排入外部市政管網(wǎng)。

　　通過長時間運(yùn)行后的情況統(tǒng)計，文化中心排水防澇系統(tǒng)能夠?qū)Υ蟮綇?qiáng)降雨過程做到有效的調(diào)蓄，對小到中雨做到中心湖無外排。另一方面，為了滿足中心湖對日常景觀水位的要求，除利用中水水源進(jìn)行補(bǔ)給外，雨水收集補(bǔ)給量占全年補(bǔ)水總量的40%，實現(xiàn)了對水資源的節(jié)約。

　　生態(tài)水系統(tǒng)和景觀基礎(chǔ)設(shè)施的結(jié)合在天津市中心創(chuàng)造了一處優(yōu)秀品質(zhì)和生態(tài)友好的場所。這一水敏城市設(shè)計項目在2012年獲得了天津市政府頒發(fā)的杰出設(shè)計獎項，尤其是通過蓄水體和雨水景觀營造的濱水空間，已經(jīng)成為廣大市民休閑的好去處，也向市民提供了一個了解生態(tài)水文和培養(yǎng)節(jié)約用水意識的示范平臺。

　　天津文化中心生態(tài)排水防澇工程中明確了排水防澇的標(biāo)準(zhǔn)和功能，對于雨水收集、凈化和再利用的問題進(jìn)行了多方面的設(shè)計。所有不透水表面上的雨水都經(jīng)雨水收集系統(tǒng)被收集和預(yù)處理，在入湖流程中由沉淀井等設(shè)備過濾、由模塊化調(diào)蓄溝調(diào)蓄、最后生態(tài)群落凈化之后被儲存起來進(jìn)行再利用。經(jīng)過一段時間運(yùn)行，證明此套系統(tǒng)能夠為城市帶來良好的生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益，也能夠為國內(nèi)其他類似的市政排水和雨洪利用工程提供一定借鑒作用。

　　2013年3月25日，國務(wù)院正式發(fā)布“國務(wù)院辦公廳關(guān)于做好城市排水防澇設(shè)施建設(shè)工作的通知”（國辦發(fā)[2013]23號文），通知指出了城鎮(zhèn)排水設(shè)施合理確定標(biāo)準(zhǔn)和探索新型措施的迫切性。作為缺水城市和防澇重點地區(qū)，天津文化中心開拓了雨水綜合利用的新方式，為應(yīng)對城市內(nèi)澇風(fēng)險指明了一個可行性的新方向，在近年氣候變化明顯、各大城市頻受暴雨災(zāi)害的趨勢下有著顯著的意義。