基于”生態(tài)海綿城市”的中新天津生態(tài)城水系統(tǒng)規(guī)劃
導(dǎo)語中新天津生態(tài)城（以下簡稱生態(tài)城）是中新兩國政府致力于建設(shè)經(jīng)濟(jì)蓬勃、社會和諧、環(huán)境友好、資源節(jié)約的城市，使之成為可持續(xù)發(fā)展的楷模。中新合作建設(shè)生態(tài)城的宗旨是：實(shí)現(xiàn)人與人和諧共存、人與經(jīng)濟(jì)活動(dòng)和諧共存、人與環(huán)境和諧共存，使之成為可持續(xù)發(fā)展的范例。生態(tài)城水系統(tǒng)規(guī)劃結(jié)合”生態(tài)海綿城市”理念，通過運(yùn)用徑流控制、污染消減、水資源利用、低影響開發(fā)、水生態(tài)保護(hù)與修復(fù)等技術(shù)手段，因地制宜，合理規(guī)劃，促進(jìn)生態(tài)型海綿城市水系統(tǒng)規(guī)劃的發(fā)展與示范。
文章來源：第十屆中國城鎮(zhèn)水務(wù)發(fā)展國際研討會 論文
基于”生態(tài)海綿城市”的中新天津生態(tài)城水系統(tǒng)規(guī)劃
1. 引言
近年來, 隨著國家和地方推廣建設(shè)海綿城市的政策密集發(fā)布，全國各地宣起規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)海綿城市的熱潮。海綿城市的本質(zhì)——解決城鎮(zhèn)化與資源環(huán)境的協(xié)調(diào)和諧，讓城市“彈性適應(yīng)”環(huán)境變化與自然災(zāi)害，由此轉(zhuǎn)變排水防澇思路1，一是，保護(hù)水資源，突破傳統(tǒng)的“以排為主”的城市雨水管理理念，吸納盡可能多的水資源，為城市所利用。二是，防治水污染，通過滲、滯、蓄、凈、用、排等多種生態(tài)化技術(shù)，減少雨洪初期雨水對水體的污染。三是，減輕洪澇災(zāi)害影響，通過減少徑流系數(shù)的方式，使較大降雨量得到就地吸納，降低城市內(nèi)澇的影響。中新天津生態(tài)城是中新兩國政府合作項(xiàng)目,2007年11月18日，溫家寶總理與新加坡李顯龍總理共同簽署了在中國天津建設(shè)生態(tài)城的框架協(xié)定。中新天津生態(tài)城致力于建設(shè)經(jīng)濟(jì)蓬勃、社會和諧、環(huán)境友好、資源節(jié)約的城市，使之成為可持續(xù)發(fā)展的楷模。生態(tài)城規(guī)劃中應(yīng)體現(xiàn)以人為本、社會和諧的目標(biāo)，提出社會和諧、環(huán)境友好、資源節(jié)約，“能復(fù)制、能實(shí)行、能推廣”的生態(tài)城市發(fā)展模式。針對生態(tài)城狀況，將海綿城市理念因地制宜地融入中新天津生態(tài)城水系統(tǒng)規(guī)劃編制中，促進(jìn)了生態(tài)城的建設(shè)與和諧發(fā)展。
2. 生態(tài)城總體規(guī)劃與水系統(tǒng)規(guī)劃
生態(tài)城總體規(guī)劃為生態(tài)城海綿城市的規(guī)劃建設(shè)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。生態(tài)城在總體規(guī)劃過程中，給、排水及水系統(tǒng)等專項(xiàng)規(guī)劃就同步跟進(jìn)，配合協(xié)調(diào)，從而相得益彰，促進(jìn)生態(tài)城的高標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)規(guī)劃建設(shè)。生態(tài)城總體規(guī)劃面積為34.2km2,規(guī)劃人口為15萬。整個(gè)規(guī)劃對城市原有生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)，最大限度地保護(hù)原有的河流、湖泊、濕地等水生態(tài)敏感區(qū)，留有足夠涵養(yǎng)水源，應(yīng)對較大強(qiáng)度降雨的林地、草地、湖泊、濕地，維持城市開發(fā)前的自然水文特征。并規(guī)劃以清凈湖和薊運(yùn)河故道水體為核心，以慧風(fēng)溪等六條河道為生態(tài)走廊，并延伸至各地塊的水系統(tǒng)整體布局，整個(gè)生態(tài)城規(guī)劃控制濕地的凈損失為零，所有這一切，為海綿城市的規(guī)劃建設(shè)奠定良好的基礎(chǔ)。
整個(gè)生態(tài)城的水系統(tǒng)規(guī)劃，將生態(tài)城的給水、雨水、污水、再生水以及水系所有涉水系統(tǒng)融為一體，規(guī)劃致力于雨水控制調(diào)蓄、水資源利用、水污染治理、水環(huán)境改善，構(gòu)建成一個(gè)安全、健康、高效的水環(huán)境系統(tǒng)。整個(gè)水環(huán)境構(gòu)建圍繞點(diǎn)源污染的消減、面源污染的減排、內(nèi)源污染的控制以及水環(huán)境生態(tài)改善展開進(jìn)行，通過補(bǔ)水換水、污染消減、水體循壞、改善生態(tài)等手段,使整個(gè)水系統(tǒng)達(dá)到高標(biāo)準(zhǔn)目標(biāo)建設(shè)要求，達(dá)到改善水體水質(zhì)的目的。
整個(gè)水系統(tǒng)規(guī)劃與海綿城市相關(guān)的控制指標(biāo)如下：
①雨水管網(wǎng)設(shè)計(jì)重現(xiàn)期達(dá)3年一遇。
②單場三年一遇降雨（日降雨95mm）不外排，控制年雨水徑流量>85%。
③年均雨水利用量達(dá)570萬m3，非常規(guī)用水指標(biāo)達(dá)60%,大大超過兩國協(xié)議（50%）要求。
④規(guī)劃水體水質(zhì)指標(biāo)達(dá)到Ⅳ類。
⑤低影響開發(fā)面積達(dá)4.98k㎡,占生態(tài)城整個(gè)面積的14.6%。
3. 徑流量的管控
生態(tài)城地處的濱海新區(qū)，是一個(gè)高鹽堿、高地下水位、冬季較寒冷而降雨集中（6~9月降雨達(dá)年降雨85%左右）的地區(qū)。高種植及維護(hù)成本的綠色屋頂在本區(qū)推廣幾無可能；整個(gè)濱海新區(qū)綠化種植排鹽系統(tǒng)的出路往往是雨水管網(wǎng)收集系統(tǒng)，這樣導(dǎo)致雨水中含鹽分過高（>3000mg/l）,即使源頭規(guī)劃雨水調(diào)蓄池也會因?yàn)榫G化排鹽的接入雨水難于利用，由此,水系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)置雨水調(diào)蓄池也不合時(shí)宜；生態(tài)城淤泥質(zhì)土壤滲透系數(shù)<10-4,如不改良土壤,促滲效果不佳，所有這一切給生態(tài)城海綿建設(shè)添加了不少難度 。
生態(tài)城水系統(tǒng)規(guī)劃除源頭管控雨水徑流外，更為關(guān)鍵的是，生態(tài)城結(jié)合總體規(guī)劃及城市豎向規(guī)劃因地制宜地形成了清凈湖及薊運(yùn)河故道為核心，以六條生態(tài)走廊為骨架，以規(guī)劃3年一遇的雨水管道為枝椏的大、小排水系統(tǒng)格局，并輔之以城市豎向規(guī)劃，將超標(biāo)準(zhǔn)的降雨通過地塊—道路—生態(tài)走廊—六條溪流的排泄通道最終排入薊運(yùn)河故道或清凈湖。整個(gè)生態(tài)城規(guī)劃雨水徑流管控路線圖見圖3-1。
圖3-1 生態(tài)城規(guī)劃雨水徑流管控路線圖
生態(tài)城管控15~20%路面為透水路面，所有慢行系統(tǒng)及停車位均采用透水鋪裝，通過整個(gè)綠化系統(tǒng)土壤改良，借助綠化排鹽盲管，促滲雨水；3年一遇的雨水管網(wǎng)設(shè)計(jì)同時(shí)給雨水提供了較大的調(diào)蓄容積，也保障了小排水系統(tǒng)的需求；生態(tài)城不設(shè)有下凹式立交等交通樞紐，也防止了由于客水而導(dǎo)致的局部水災(zāi)隱患；而整個(gè)生態(tài)城規(guī)劃水域面積4.21km2和2.4 km2濱水濕地，規(guī)劃根據(jù)季節(jié)不同對水位控制不同，雨季水位較冬季水位低0.5m,整個(gè)水系雨季調(diào)蓄能力高達(dá)297.0萬m3，控制超3年一遇降雨（95.1mm降雨；變徑流系數(shù)，徑流深72.9mm)不外排，從而達(dá)到控制年雨水徑流量>85%的目標(biāo)。整個(gè)生態(tài)城大排水系統(tǒng)能抵御50年一遇降雨需求，雨水通過薊運(yùn)河故道及清凈湖等水體調(diào)蓄錯(cuò)峰后，最終外排至薊運(yùn)河。
4. 徑流污染的控制
生態(tài)城水系統(tǒng)規(guī)劃對徑流污染的控制主要集中在源頭及末端。整個(gè)生態(tài)城綠化排鹽系統(tǒng)為源頭雨水徑流污染的控制提供了良好的條件，圖4-1 為綠化排鹽系統(tǒng)斷面圖。生態(tài)城雨水利用綠化系統(tǒng)濾滲、盲管收集后通過雨水管網(wǎng)排入雨水泵站。生態(tài)城水系統(tǒng)規(guī)劃雨水分五個(gè)分區(qū)（圖4-2），除低影響開發(fā)的生態(tài)核片區(qū)及濱水空間雨水靠自流排入水系外，其余雨水（超標(biāo)準(zhǔn)雨水主要通過道路直接排入水體）均通過雨水泵站（4座，每分區(qū)一座）提升后排入水系，這樣整個(gè)生態(tài)城面源污染最終通過徑流轉(zhuǎn)化為點(diǎn)源污染，集中于雨水泵站外排。而生態(tài)城水系統(tǒng)規(guī)劃在雨水泵站中特別設(shè)置一臺專用泵，該泵既可將雨水提升至污水系統(tǒng)中又可以將雨水提升至濱湖濕地，并可切換出路。當(dāng)降雨量相對較小時(shí)，雨水往往可以儲存在雨水管網(wǎng)中，依靠專用泵利用污水處理廠低谷時(shí)逐步將雨水處理后再作為生態(tài)用水或其它用途利用；降雨較大時(shí)，初期雨水被提升至每個(gè)雨水泵站所對應(yīng)的濱湖濕地，儲存處理（濕地儲存能力滿足10mm降雨需求），雨水通過濕地處理后排入水體利用；只有當(dāng)雨水降雨較大時(shí)（超過管網(wǎng)及濕地的處理、儲存能力）雨水才直接通過泵站提升排入河道（2014年，生態(tài)城起步區(qū)雨水泵站僅開啟一次直接對河道排放），整個(gè)雨水徑流污染控制技術(shù)路線見圖4-3。低影響開發(fā)區(qū)域及濱湖空間的雨水徑流污染主要通過綠化濾滲、截污后排入水體。整個(gè)水系統(tǒng)通過以上措施可控制>50%的徑流污染。
圖4-3 雨水徑流污染控制技術(shù)路線圖
5. 雨水資源的利用
生態(tài)城地處鹽堿地，由于綠化排鹽系統(tǒng)的接入，雨水一般含鹽分較大，且北方城市降雨相對較少，雨水水質(zhì)較差，小區(qū)范圍內(nèi)收集、處理、利用雨水無論是成本因素還是管理維護(hù)均存在一定困難。而生態(tài)城水資源短缺、水環(huán)境較差，生態(tài)需水量較大，由此，雨水資源利用尤為必要。生態(tài)城雨水利用除源頭促滲、洗鹽、壓鹽外，關(guān)鍵是規(guī)劃雨水出路為雨水利用創(chuàng)造了條件。生態(tài)城雨水匯集至雨水泵站后出路有三，其一，通過濕地處理進(jìn)入水系補(bǔ)水；其二，通過進(jìn)入污水處理廠處理后作為再生水水源用于綠化灌溉、景觀補(bǔ)水利用；其三，當(dāng)降雨較大，雨水直接提升至水體作為生態(tài)水利用。整個(gè)生態(tài)城年均雨水利用約570萬m3。
6. 低影響開發(fā)
整個(gè)生態(tài)城，根據(jù)總體規(guī)劃布局及地形條件，選擇中心是清凈湖，四周被薊運(yùn)河包裹的低密度開發(fā)的生態(tài)核片區(qū)為低影響開發(fā)片區(qū)，其面積達(dá)4.98k㎡。整個(gè)區(qū)域由于地塊最遠(yuǎn)距水體距離<500m,整個(gè)區(qū)域綠化面積>50%,水面與地塊高差達(dá)1.5 m，這些，為區(qū)域低影響開發(fā)提供了有利條件，水系統(tǒng)規(guī)劃打破傳統(tǒng)雨水排放模式，在該區(qū)不設(shè)傳統(tǒng)雨水排放管道，通過微地形營造，采取分散式排水，借助滲透路面、綠化濾滲、淺溝排水、雨水調(diào)蓄、生態(tài)護(hù)岸截污、濕地處理等方式，隨坡就勢將雨水排入薊運(yùn)河故道河、清靜湖水體，達(dá)到控污、減排、低影響開發(fā)的目的。
7. 水生態(tài)的保護(hù)與修復(fù)
生態(tài)城水生態(tài)的保護(hù)與修復(fù)主要通過面源污染控制、補(bǔ)水換水、水體循壞、景觀生態(tài)修復(fù)、濕地凈化處理等途徑實(shí)現(xiàn)。通過開展生態(tài)護(hù)岸截留、低影響開發(fā)技術(shù)（透水路面、下滲地面、植草溝等）集成應(yīng)用降低雨水面源污染對故道水體水質(zhì)的影響；通過故道濕地、景觀與生態(tài)修復(fù)協(xié)同，構(gòu)建強(qiáng)化生態(tài)修復(fù)能力的水環(huán)境系統(tǒng)；結(jié)合水體補(bǔ)水換水，水體循環(huán)需求，通過水動(dòng)力模型對水質(zhì)、水量的動(dòng)態(tài)模擬確定多點(diǎn)補(bǔ)水規(guī)劃方案及水系循環(huán)的循環(huán)流量（10×104m3/d~15×104m3/d時(shí)最佳），提升水質(zhì)凈化效果，為水體的總體目標(biāo)（Ⅳ類水體）奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
結(jié)語
生態(tài)城水系統(tǒng)規(guī)劃依據(jù)水系統(tǒng)狀況，結(jié)合“生態(tài)海綿城市”的建設(shè)，前瞻性的分析雨水資源化的方向，構(gòu)建雨水利用及生態(tài)安全格局，因地制宜有效管控徑流、消減徑流污染、防止洪澇災(zāi)害發(fā)生、構(gòu)建雨水利用“生態(tài)海綿”地區(qū)，合理利用雨水，并通過低影響開發(fā)、水系補(bǔ)水換水、水體循環(huán)、生態(tài)濕地處理等措施，保護(hù)生態(tài)、修復(fù)水體，為后續(xù)生態(tài)城水系統(tǒng)建設(shè)提供指導(dǎo)，具有重大社會、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益，并能體現(xiàn)“能復(fù)制、能實(shí)行、能推廣”技術(shù)效應(yīng)。
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