基于“生態(tài)海綿城市”構(gòu)建的雨水利用規(guī)劃研究

　　宏觀上，將整個規(guī)劃區(qū)按照現(xiàn)有水域和綠地分布分為南北兩區(qū)，不同匯水面雨水經(jīng)初期截污措施后優(yōu)先下滲補充地下水源，多余雨水以重力流方式匯集至南北兩區(qū)的水系中。其中北區(qū)以現(xiàn)有晾水池為調(diào)蓄池接納未滲透的雨水，南區(qū)以現(xiàn)有景觀湖泊為調(diào)蓄池，并在水系周邊的公共綠地中建設生態(tài)濕地景觀，構(gòu)造親水空間，起到美化環(huán)境和凈化水質(zhì)的雙重功效。發(fā)生暴雨時溢流雨水通過防洪渠排除。

　　微觀上，將位于長安街兩側(cè)的地塊作為示范區(qū)，對其進行雨水利用詳細規(guī)劃設計，其中示范區(qū)1為綜合商業(yè)用地，示范區(qū)2為商業(yè)和公共綠地組合用地(該區(qū)域內(nèi)含有景觀水體)，通過對典型地塊的優(yōu)化設計，探討全區(qū)雨水利用的技術(shù)體系及控制指標。

　　3.2設計計算

　　3.2.1綜合滲透系統(tǒng)

　　示范區(qū)1為綜合商業(yè)用地，匯水面由屋面、綠地、道路和廣場組成，區(qū)域內(nèi)無大面積水域，無景觀補水需求，因此本區(qū)雨水利用系統(tǒng)設計為“屋頂綠化+高位花壇+透水鋪裝+低勢綠地+植被淺溝、滲透溝”的雨水綜合滲透利用系統(tǒng)。屋面徑流經(jīng)屋面綠化截留凈化后再流經(jīng)高位花壇(內(nèi)填滲透性能好、凈化能力強的人工混合土)進行滲透凈化。道路雨水一部分經(jīng)透水鋪裝直接滲透，一部分與屋面雨水一起通過低勢綠地，流入滲透淺溝;雨量較大時，雨水沿著淺溝進入滲透溝下滲;超過滲透能力的雨水排入市政雨水管網(wǎng)。

　　為確定雨水利用措施的最佳方案，綜合北京市已有的工程設計經(jīng)驗，分析屋頂綠化改造比例、綠地改造比例、滲透鋪裝比例以及設計零排放降雨量對經(jīng)濟成本的影響。具體優(yōu)化分析計算如下。

　　(1)     固定綠地改造和鋪裝改造比例分別為20%和30%、考察屋頂綠化和設計零排放降雨量對經(jīng)濟成本的影響，結(jié)果見表2。

　　由表2可見，屋頂綠化改造比例的提高，對提高地塊零排放降雨量的作用較小，且隨改造比例增加所有經(jīng)濟指標都相應增加，因此需適當降低屋頂綠化比例以節(jié)省成本。

　　(2)     固定綠地改造和屋頂綠化比例分別為20%和10%、考察透水鋪裝和設計零排放降雨量對經(jīng)濟成本的影響。結(jié)果表明，與屋頂綠化相似，透水鋪裝改造比例的提高，對提高地塊零排放降雨量的作用不明顯，且隨改造比例增加所有經(jīng)濟指標都相應增加。

　　(3)     固定透水鋪裝和屋頂綠化比例分別為30%和10%、考察綠地改造和設計零排放降雨量對經(jīng)濟成本的影響，結(jié)果見表3。

　　由表3可見，與屋頂綠化和透水鋪裝不同，綠地改造比例的提高，對提高地塊設計零排放降雨量的作用明顯，且隨改造強度增加，噸水綜合利用和噸水維護成本有所降低，表明提高綠地改造比例可提高零排放降雨量和降低經(jīng)濟成本。本結(jié)論從蓄水量及經(jīng)濟最優(yōu)方面驗證了學界關(guān)于綠地是城市雨水利用最佳效益獲取場所的論述［8－10］。

　　通過對三種影響因素及各種經(jīng)濟指標的綜合分析，針對示范區(qū)的雨水利用綜合滲透系統(tǒng)，綠地改造25%左右、設計零排放降雨量35mm左右是最佳雨水利用改造措施方案。

　　3.2.2以景觀水體為核心的綜合利用系統(tǒng)

　　示范區(qū)2是公共綠地和商業(yè)綜合用地，區(qū)內(nèi)有景觀水體，因此規(guī)劃構(gòu)建“以景觀水體為核心的綜合利用系統(tǒng)”。屋面雨水先經(jīng)屋頂綠化截留凈化后再流經(jīng)建筑物周邊雨水花壇等設施進行滲透凈化。凈化后的雨水再流經(jīng)設置于景觀水池中的人工濕地，出水水質(zhì)可符合景觀水體的水質(zhì)要求，經(jīng)濕地處理后排入景觀水池。多余雨水通過綠地滲透系統(tǒng)進行下滲補充地下水。

　　與綜合滲透系統(tǒng)一樣，采取同樣方式優(yōu)化分析最佳方案，結(jié)論與綜合滲透系統(tǒng)一致:屋頂綠化和透水鋪裝改造比例的提高不能提高零排放降雨量且增加經(jīng)濟成本，綠地是最經(jīng)濟的雨水利用場所。

　　經(jīng)濟性分析表明:總凈增造價、年折舊費用、單位面積凈增造價、噸水投資折舊和年維護費用都按照改造比例增加而增加，但噸水維護費用和噸水利用綜合成本隨改造比例的提高變化曲線如圖3和圖4所示。

　　綜上分析，針對“以景觀水體為核心的綜合利用系統(tǒng)”，綠地改造11%左右、設計零排放降雨量40mm左右是最佳雨水利用改造方案。

　　3.2.3規(guī)劃區(qū)綜合方案計算

　　以示范區(qū)的設計計算結(jié)論為依據(jù)，規(guī)劃全區(qū)雨水利用方案，按照雨水利用強度等級，提出4種方案，具體見表4。針對4種方案進行經(jīng)濟性及滯留雨水量分析，結(jié)果見表5。

　　按照4種方案考察不同利用方案情況下，全區(qū)可滯留的降雨量、零排放標準及雨水利用率等指標，方案3為最佳方案。后期土地一級和二級開發(fā)利用需以此改造比例為標準進行不同性質(zhì)地塊雨水利用設施建設。

　　4“生態(tài)海綿”效益分析

　　上文已構(gòu)建了“生態(tài)海綿”地區(qū)評價指標，利用這一指標體系進行規(guī)劃方案的綜合效益分析，4種規(guī)劃方案的經(jīng)濟性分析見表5，最佳方案3時，規(guī)劃區(qū)可滯留98mm降雨量，相當于規(guī)劃區(qū)3年重現(xiàn)期以上的降雨量都可被“海綿”吸收，雨水利用率可達90%(表6)。

　　結(jié)合全區(qū)水域的調(diào)蓄和滲透補充地下水，方案3實施后可節(jié)約水資源量202.47萬m3，雨水經(jīng)綠地滲透和生態(tài)濕地等雨水利用設施凈化，大大減輕了雨水中污染物對環(huán)境的污染，根據(jù)北京市雨水污染物濃度的監(jiān)測值和凈化設施凈化能力，預計方案3實施后可減少COD外排量101萬t，這對生態(tài)環(huán)境的保護具有重大意義。

　　5結(jié)語

　　長期以來，城市涉水規(guī)劃中雨水排除與利用規(guī)劃均未被以單項規(guī)劃進行，且雨水利用規(guī)劃與其他專項規(guī)劃之間缺少有機聯(lián)系。將雨水資源化思想融入城市規(guī)劃、水系統(tǒng)規(guī)劃、環(huán)境規(guī)劃及綜合防災等規(guī)劃中，對未來城市健康、可持續(xù)的發(fā)展具有重要意義。

　　未來可以“生態(tài)海綿”地區(qū)構(gòu)建為借鑒，創(chuàng)新雨水利用規(guī)劃理念，進一步完善雨水利用規(guī)劃的法規(guī)、管理政策、盡可能將雨水利用規(guī)劃由非傳統(tǒng)規(guī)劃改變?yōu)榉ǘㄒ?guī)劃，引導社會認識雨水利用的重要性，加大相關(guān)研究和實踐的投入，從法律、經(jīng)濟和教育等方面提供保障，創(chuàng)造適合我國雨水利用的技術(shù)和藝術(shù)。

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