基于水体自然净化的北京奥林匹克公园中心区雨水利用技术_邓卓智
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摘要 通过设计北京奥林匹克公园中心区雨水利用系统 , 对雨水回收利用技术进行了大量的研 究和技术攻关 , 在确保排水通畅的前提下 , 提出了 “水体自然净化的雨水利用 ”设计新理念 。 将透水 铺装区域 、绿地 、水系等各类用地统盘考虑 , 通过透水砖 、露骨料透水混凝土 、增渗设施等新型透水材 料 , 利用透水铺装和渗滤沟内的砂砾料和增渗设施净化雨水 。在收集雨水过程中 , 实现对水质进一 步净化 , 使收集的水质满足灌溉 、水景 、回灌地下的相关标准 , 节省了成本 , 建成了高标准的公园雨水 利用系统 , 对兑现 “绿色奥运 ”承诺和北京的水资源的循环利用具有重要意义 。
DO I :10.13789/j .cnki .wwe1964.2008.09.020
· 北京奥林匹克公园中心区设计专栏 ·
基于水体自然净化的北京奥林匹克公园中心区雨水利用技术
邓卓智 1 赵生成 1 宗复芃 2 冯永忠2
(1 北京市水利规划设计研究院 , 北 京 100044;2 北京新奥集团有限公司 , 北京 100029)
在地下商业屋顶板上进行种植绿化 , 当灌溉或
图 2 植物护岸
3 绿地雨水自然净化综合利用技术 3.1 下凹式绿地雨水利用技术
中心区绿地面积 22 hm2 。 绿地主要以雨 水下 渗为主 , 用绿地涵养水源 , 减少绿化灌溉 。因此 , 采 用下凹式绿地或带增渗设施的下凹式绿地形式进行 雨水利用 (见图 3)。 绿地比周 围路面或广场 下凹 50 ～ 100 mm, 路面和广场多余的雨水可经过绿地入
中心区跨水系市政交通道路两侧观景平台 , 面 积 5 000 m2 , 采用透水铺装地面 。采用开孔的钢筋 混凝土顶板结构和透水铺装 , 地面雨水可以直接下 渗 、过滤后流入水系 , 以减少排水设施和就近利用雨 水 。在传统不透水材料结构上实现透水功能是本工 程的一个创新 , 能更好地解决透水与保证结构安全 的矛盾 。跨水系平台雨水利用原理见图 1。
Keywords:Storm waterreclamation;Self-purification;Newpermeablematerial;BeijingOlympic CommonDomain
0 前言 雨水利用不仅是缓解北京市缺水局面 、减轻排
水和防洪压力的重要措施 , 也是实现和谐社会与宜 居城市的重要措施之一 。 因此 , 在北京奥林匹克公 园中心区的规划和设计中 , 将雨水 控制 与利 用纳入
图 1 跨水系平台雨水利用原理示意
2.2 兼备提高水质净化效率的生态护岸技术 作为水系系统的一部分 , 护岸影响着水体的清
洁度 。在奥林匹克公园中主要采取生态护岸形式 , 以生态防护为目的 , 采取自然形态的水岸处理方式 。 只在少部分为大量人群游憩活动提供服务的区域内
给水排水 Vol.34 No.9 2008 97
表 1 中心区雨洪利用及排水设计标准
序号
项目
1 总用地面积 中 轴 景 观 大 道
2 及庆典广场
3 树阵 4 休闲花园 5 水系东岸 6 四环衔接带绿地 7 娘娘庙 8 停车场 9 下沉花园 10 水系 11 其他用地
面积 /hm2 85.0
15.4
13.9 10.9
7.0 5.3 3.9 3.5 4.4 16.5 3.9
在设计中 , 把非透水铺装区域 、透水铺装区域 、 绿地 、水系等各类用 地统盘考虑 , 通过混凝土 透水 砖 、风积沙透水砖 、露骨料透水混凝土 、增渗设施等 新型透水材料 , 利用透水铺装和渗滤沟内的砂砾料 和增渗设施自然净化雨水 。 1 雨水利用设计标准
中心区用地性质 、雨洪利用及排水设计标准见 表 1。非透水铺装区域为 2 年一遇 24 h降雨 , 透水 铺装区域 、绿地及下沉空间等重点区域为 5年一遇 24 h降雨 。各地块径流系数控制为 1年一遇降雨外 排水量的综合径流系数不超过 0.1, 2年一遇降雨外 排水量的综合径流系数不超过 0.3, 5年一遇降雨外 排水量的综合径流系数不超过 0.5。
雨洪利用设计标准
排水设计 标准
5年一遇 24 h降雨量 10年一遇
5年一遇 24 h降雨量 5年一遇 24 h降雨量 5年一遇 24 h降雨量 2年一遇 24 h降雨量 2年一遇 24 h降雨量 2年一遇 24 h降雨量 5年一遇 24 h降雨量 5年一遇 24 h降雨量 5年一遇 24 h降雨量
5年一遇 2年一遇 2年一遇 2年一遇 2年一遇 2年一遇 50年一遇 5年一遇 2年一遇
关键词 雨水利用 水体自然净化 新型透水材料 北京奥林匹克公园中心区
Self-purificationtechniqueforstorm waterreclamation ofBeijingOlympicCommonDomain
DengZhuozhi1 , ZhaoShengcheng1 , ZongFupeng2 , FengYongzhong2
奥运中心区雨水利用范围 , 是指除奥运场馆和 建筑用地之外的公用区域 , 总面积约 85 hm2 , 包括 中轴景观大道 15.4 hm2 、树阵 13.9 hm2 、休闲花园
96 给水排水 Vol.34 No.9 2008
10.9 hm2 、水系东岸 7.0 hm2 、四环衔接带 5.3 hm2 、娘 娘庙 3.9 hm2 、停车场 3.5 hm2 、下沉花园 4.4 hm2 、水 系 16.5 hm2 、其他绿地 3.9 hm2。 中心区的地面铺装 区域 除 景观 大道 、广 场采 用 非透 水铺 装外 (面 积 19 hm2 ), 其他均采用透水地面铺装 (面积 17 hm2 )。
雨水径流有明显的初期冲刷作用 , 污染物主要 集中在初期的 1 ～ 4 mm雨量中 , 所以控制初期降雨 成为雨水利用系统的主要措施 。同时不同的下垫面 径流污染程度差异较大 , 天然降雨 、绿地径流水质相 对较好 , 广场 、路面雨水径流污染比较严重 。通过对 雨水利用技术的攻关 , 在设计中 提出了 “水体 自然 净化的雨水利用 ” 设计新理念 , 先下渗净化 , 再回收 利用 , 解决了对收集雨水进行净化的高成本问题 , 完 善了雨水利用系统 。
2 龙形水系雨水自然净化综合利用技术 中心区水系南起北四环路 , 北至辛店村路 , 总长
约 2.7 km, 水 面 宽 度 18 ～ 130 m, 总 水 面 面 积 16.5 hm2 。东岸为微 地形绿 化 、西 岸为 湖边西 路 。 与水系连接的绿地部分 , 只在水岸边设计下凹式渗 滤沟 , 当雨水较大时 , 从绿地流下的雨水先经过滤沟 过滤后再流入水系 , 保证了来自百度文库集雨水的清洁度 。 湖 边西路设置透水路 面 , 雨水经 渗滤 、收 集后排入水 系 , 水系为自然水景系统 , 收集的雨水在自然水景系 统中得到进一步的净化 , 达到景观 Ⅲ类水体的标准 。 通过水系信息化调度调蓄雨水 、生态护岸涵养 、渗滤 收集雨水 , 就近利用 , 每年可节省 9万 m3 的补水量 。 2.1 跨水系平台雨水利用技术
渗或外排 。 增渗设施采用 PP透水片材 、PP透水型 材 、PP透水管材以及渗滤框 、渗槽 、渗坑 、渗井等多 种形式 。在大面积的绿地内也设计了一定数量的有 滞蓄功能的 LDPE渗滤型雨水口 , 雨水口高于绿地 50 mm, 只有超过雨洪利用标准的雨水才能经雨水 口排入市政雨水管道 。 通过地形设计 , 增强渗水能 力 , 起到了水质净化的要求 。
采取硬质材料砌筑护岸 。 这种做法不但可以提高水 系统的水体质量 , 也可以保证水体的景观效果达到 最优 , 使岸边的雨水收集得以净化入水 。 同时水岸 边设计下凹式渗滤沟 , 当雨水较大时 , 从绿地流下的 雨水先经过滤沟过滤后再流入水系 , 保证了收集雨 水的清洁度 。
采用形态各异的生态护岸 , 可促进地表水和地 下水的交换 , 滞洪补枯 、调节水位 , 恢复河中动植物 的生长 , 利用动植物自身的功能净化水体 。 这种护 岸既能稳定河床 , 又能改善生态和美化环境 , 尽量采 用植物固坡的形式 , 减少堤防硬化 , 使河岸趋于自然 形态 。 构筑浅水湾 , 种植芦苇 、菖蒲 、水葱等高等级 的水生植物和水柳等根系较为发达的树种等植物 , 以植物作为护堤措施 , 增加水生动物生存空间 , 为鱼 儿 、青蛙 、螺蛳 、大蚌等提供栖息 、产卵 、繁衍 、避难的 场所 , 从而更好地形成河流生物链 。水边植物可以 削减波浪对河道的冲刷 , 有利于堤防保护和生态环 境的改善 。 采用的生态护岸材料纹理和亮度富于变 化 , 综合使用这些材料 , 结合植物配置 , 可以营造丰 富多彩的水边景观 。 本工程的生态护岸在原有技术 基础上进行了改进 , 做到里刚外美 , 很好地解决防洪 与生态的矛盾 , 并增强自 然水质净化的目的 。 图 2 为中心区植物护岸图片 。
科技支撑计划 项目 “奥运 场区 雨洪 资源 利用 技术 集成 与示 范 ” (2007BAC22B01)。
到实际建设 , 采用规模化的雨水利用系统 , 建设雨水 利用示范工程 , 以展示城市雨水排放新概念 , 实现雨 水资源化 。 让人们对雨 水利用的 意义有直 观的认 识 , 了解简单易行的雨水利用技术 , 从而把雨水利用 推广到今后的城市建设中 。
(1.BeijingInstitueofWater, Beijing100044 , China; 2 .BeijingNewOlympicGroupCo., Ltd., Beijing100029 , China)
Abstract:Inthisresearch, thestormwaterreclamationsystem ofBeijingOlympicGommonDomain wasinvestigated, thestorm waterreclamation techniquewasdiscussed, and the conceptof“ selfpurificationtechniqueforstormwaterreclamation” wasproposedonthepremiseoffreedrainage.Byusing permeablebrick, exposedpermeableconcreteandotherpermeablematerial, perviouspavementandsand gravelinpercolatingditchandotherperviousfacilitieswereintroducedtopurifythestorm water.Inthe processofstorm watercollection, furtherpurificationwasperformedtoreachthestandardsofirrigation, waterscapeandgroundwaterrecharge.Thisdesignnotonlysavedcostsbutalsoproducedahighqualitystorm waterutilizationsystem, whichissignificantforundertakingthepromiseof“ GreenOlympics” andthe recycleofwaterresourcesinBeijingCity.
图 3 下凹式绿地
3.2 休闲花园观众席草地雨水利用技术 在休闲花园内有 2片总面积 2.08 hm2 作为祥
云剧场观众席的草地 , 其基 层设置沙质土壤 层 、PP 透水片材 、PP透水型材等透水材料 , 满足在低标准 雨水时不至于草地积水而影响观众的进入和驻留 。 超标准雨水通过带排水口的 LDPE渗滤框滞蓄 , 并 通过渗滤管排入水系和雨水收集池 , 在收集的过程中 雨水通过渗滤沟 、渗滤管等渗滤措施实现水质净化 。 疏排水渗滤支线的间隔距离根据埋深 、土壤渗透系 数等因素计算确定 , 间隔距离一般为覆土深度的 2 ～ 3倍 。图 4为休闲花园观众席草地雨水利用原理 。 3.3 地下商业屋顶绿化雨水利用技术
DO I :10.13789/j .cnki .wwe1964.2008.09.020
· 北京奥林匹克公园中心区设计专栏 ·
基于水体自然净化的北京奥林匹克公园中心区雨水利用技术
邓卓智 1 赵生成 1 宗复芃 2 冯永忠2
(1 北京市水利规划设计研究院 , 北 京 100044;2 北京新奥集团有限公司 , 北京 100029)
在地下商业屋顶板上进行种植绿化 , 当灌溉或
图 2 植物护岸
3 绿地雨水自然净化综合利用技术 3.1 下凹式绿地雨水利用技术
中心区绿地面积 22 hm2 。 绿地主要以雨 水下 渗为主 , 用绿地涵养水源 , 减少绿化灌溉 。因此 , 采 用下凹式绿地或带增渗设施的下凹式绿地形式进行 雨水利用 (见图 3)。 绿地比周 围路面或广场 下凹 50 ～ 100 mm, 路面和广场多余的雨水可经过绿地入
中心区跨水系市政交通道路两侧观景平台 , 面 积 5 000 m2 , 采用透水铺装地面 。采用开孔的钢筋 混凝土顶板结构和透水铺装 , 地面雨水可以直接下 渗 、过滤后流入水系 , 以减少排水设施和就近利用雨 水 。在传统不透水材料结构上实现透水功能是本工 程的一个创新 , 能更好地解决透水与保证结构安全 的矛盾 。跨水系平台雨水利用原理见图 1。
Keywords:Storm waterreclamation;Self-purification;Newpermeablematerial;BeijingOlympic CommonDomain
0 前言 雨水利用不仅是缓解北京市缺水局面 、减轻排
水和防洪压力的重要措施 , 也是实现和谐社会与宜 居城市的重要措施之一 。 因此 , 在北京奥林匹克公 园中心区的规划和设计中 , 将雨水 控制 与利 用纳入
图 1 跨水系平台雨水利用原理示意
2.2 兼备提高水质净化效率的生态护岸技术 作为水系系统的一部分 , 护岸影响着水体的清
洁度 。在奥林匹克公园中主要采取生态护岸形式 , 以生态防护为目的 , 采取自然形态的水岸处理方式 。 只在少部分为大量人群游憩活动提供服务的区域内
给水排水 Vol.34 No.9 2008 97
表 1 中心区雨洪利用及排水设计标准
序号
项目
1 总用地面积 中 轴 景 观 大 道
2 及庆典广场
3 树阵 4 休闲花园 5 水系东岸 6 四环衔接带绿地 7 娘娘庙 8 停车场 9 下沉花园 10 水系 11 其他用地
面积 /hm2 85.0
15.4
13.9 10.9
7.0 5.3 3.9 3.5 4.4 16.5 3.9
在设计中 , 把非透水铺装区域 、透水铺装区域 、 绿地 、水系等各类用 地统盘考虑 , 通过混凝土 透水 砖 、风积沙透水砖 、露骨料透水混凝土 、增渗设施等 新型透水材料 , 利用透水铺装和渗滤沟内的砂砾料 和增渗设施自然净化雨水 。 1 雨水利用设计标准
中心区用地性质 、雨洪利用及排水设计标准见 表 1。非透水铺装区域为 2 年一遇 24 h降雨 , 透水 铺装区域 、绿地及下沉空间等重点区域为 5年一遇 24 h降雨 。各地块径流系数控制为 1年一遇降雨外 排水量的综合径流系数不超过 0.1, 2年一遇降雨外 排水量的综合径流系数不超过 0.3, 5年一遇降雨外 排水量的综合径流系数不超过 0.5。
雨洪利用设计标准
排水设计 标准
5年一遇 24 h降雨量 10年一遇
5年一遇 24 h降雨量 5年一遇 24 h降雨量 5年一遇 24 h降雨量 2年一遇 24 h降雨量 2年一遇 24 h降雨量 2年一遇 24 h降雨量 5年一遇 24 h降雨量 5年一遇 24 h降雨量 5年一遇 24 h降雨量
5年一遇 2年一遇 2年一遇 2年一遇 2年一遇 2年一遇 50年一遇 5年一遇 2年一遇
关键词 雨水利用 水体自然净化 新型透水材料 北京奥林匹克公园中心区
Self-purificationtechniqueforstorm waterreclamation ofBeijingOlympicCommonDomain
DengZhuozhi1 , ZhaoShengcheng1 , ZongFupeng2 , FengYongzhong2
奥运中心区雨水利用范围 , 是指除奥运场馆和 建筑用地之外的公用区域 , 总面积约 85 hm2 , 包括 中轴景观大道 15.4 hm2 、树阵 13.9 hm2 、休闲花园
96 给水排水 Vol.34 No.9 2008
10.9 hm2 、水系东岸 7.0 hm2 、四环衔接带 5.3 hm2 、娘 娘庙 3.9 hm2 、停车场 3.5 hm2 、下沉花园 4.4 hm2 、水 系 16.5 hm2 、其他绿地 3.9 hm2。 中心区的地面铺装 区域 除 景观 大道 、广 场采 用 非透 水铺 装外 (面 积 19 hm2 ), 其他均采用透水地面铺装 (面积 17 hm2 )。
雨水径流有明显的初期冲刷作用 , 污染物主要 集中在初期的 1 ～ 4 mm雨量中 , 所以控制初期降雨 成为雨水利用系统的主要措施 。同时不同的下垫面 径流污染程度差异较大 , 天然降雨 、绿地径流水质相 对较好 , 广场 、路面雨水径流污染比较严重 。通过对 雨水利用技术的攻关 , 在设计中 提出了 “水体 自然 净化的雨水利用 ” 设计新理念 , 先下渗净化 , 再回收 利用 , 解决了对收集雨水进行净化的高成本问题 , 完 善了雨水利用系统 。
2 龙形水系雨水自然净化综合利用技术 中心区水系南起北四环路 , 北至辛店村路 , 总长
约 2.7 km, 水 面 宽 度 18 ～ 130 m, 总 水 面 面 积 16.5 hm2 。东岸为微 地形绿 化 、西 岸为 湖边西 路 。 与水系连接的绿地部分 , 只在水岸边设计下凹式渗 滤沟 , 当雨水较大时 , 从绿地流下的雨水先经过滤沟 过滤后再流入水系 , 保证了来自百度文库集雨水的清洁度 。 湖 边西路设置透水路 面 , 雨水经 渗滤 、收 集后排入水 系 , 水系为自然水景系统 , 收集的雨水在自然水景系 统中得到进一步的净化 , 达到景观 Ⅲ类水体的标准 。 通过水系信息化调度调蓄雨水 、生态护岸涵养 、渗滤 收集雨水 , 就近利用 , 每年可节省 9万 m3 的补水量 。 2.1 跨水系平台雨水利用技术
渗或外排 。 增渗设施采用 PP透水片材 、PP透水型 材 、PP透水管材以及渗滤框 、渗槽 、渗坑 、渗井等多 种形式 。在大面积的绿地内也设计了一定数量的有 滞蓄功能的 LDPE渗滤型雨水口 , 雨水口高于绿地 50 mm, 只有超过雨洪利用标准的雨水才能经雨水 口排入市政雨水管道 。 通过地形设计 , 增强渗水能 力 , 起到了水质净化的要求 。
采取硬质材料砌筑护岸 。 这种做法不但可以提高水 系统的水体质量 , 也可以保证水体的景观效果达到 最优 , 使岸边的雨水收集得以净化入水 。 同时水岸 边设计下凹式渗滤沟 , 当雨水较大时 , 从绿地流下的 雨水先经过滤沟过滤后再流入水系 , 保证了收集雨 水的清洁度 。
采用形态各异的生态护岸 , 可促进地表水和地 下水的交换 , 滞洪补枯 、调节水位 , 恢复河中动植物 的生长 , 利用动植物自身的功能净化水体 。 这种护 岸既能稳定河床 , 又能改善生态和美化环境 , 尽量采 用植物固坡的形式 , 减少堤防硬化 , 使河岸趋于自然 形态 。 构筑浅水湾 , 种植芦苇 、菖蒲 、水葱等高等级 的水生植物和水柳等根系较为发达的树种等植物 , 以植物作为护堤措施 , 增加水生动物生存空间 , 为鱼 儿 、青蛙 、螺蛳 、大蚌等提供栖息 、产卵 、繁衍 、避难的 场所 , 从而更好地形成河流生物链 。水边植物可以 削减波浪对河道的冲刷 , 有利于堤防保护和生态环 境的改善 。 采用的生态护岸材料纹理和亮度富于变 化 , 综合使用这些材料 , 结合植物配置 , 可以营造丰 富多彩的水边景观 。 本工程的生态护岸在原有技术 基础上进行了改进 , 做到里刚外美 , 很好地解决防洪 与生态的矛盾 , 并增强自 然水质净化的目的 。 图 2 为中心区植物护岸图片 。
科技支撑计划 项目 “奥运 场区 雨洪 资源 利用 技术 集成 与示 范 ” (2007BAC22B01)。
到实际建设 , 采用规模化的雨水利用系统 , 建设雨水 利用示范工程 , 以展示城市雨水排放新概念 , 实现雨 水资源化 。 让人们对雨 水利用的 意义有直 观的认 识 , 了解简单易行的雨水利用技术 , 从而把雨水利用 推广到今后的城市建设中 。
(1.BeijingInstitueofWater, Beijing100044 , China; 2 .BeijingNewOlympicGroupCo., Ltd., Beijing100029 , China)
Abstract:Inthisresearch, thestormwaterreclamationsystem ofBeijingOlympicGommonDomain wasinvestigated, thestorm waterreclamation techniquewasdiscussed, and the conceptof“ selfpurificationtechniqueforstormwaterreclamation” wasproposedonthepremiseoffreedrainage.Byusing permeablebrick, exposedpermeableconcreteandotherpermeablematerial, perviouspavementandsand gravelinpercolatingditchandotherperviousfacilitieswereintroducedtopurifythestorm water.Inthe processofstorm watercollection, furtherpurificationwasperformedtoreachthestandardsofirrigation, waterscapeandgroundwaterrecharge.Thisdesignnotonlysavedcostsbutalsoproducedahighqualitystorm waterutilizationsystem, whichissignificantforundertakingthepromiseof“ GreenOlympics” andthe recycleofwaterresourcesinBeijingCity.
图 3 下凹式绿地
3.2 休闲花园观众席草地雨水利用技术 在休闲花园内有 2片总面积 2.08 hm2 作为祥
云剧场观众席的草地 , 其基 层设置沙质土壤 层 、PP 透水片材 、PP透水型材等透水材料 , 满足在低标准 雨水时不至于草地积水而影响观众的进入和驻留 。 超标准雨水通过带排水口的 LDPE渗滤框滞蓄 , 并 通过渗滤管排入水系和雨水收集池 , 在收集的过程中 雨水通过渗滤沟 、渗滤管等渗滤措施实现水质净化 。 疏排水渗滤支线的间隔距离根据埋深 、土壤渗透系 数等因素计算确定 , 间隔距离一般为覆土深度的 2 ～ 3倍 。图 4为休闲花园观众席草地雨水利用原理 。 3.3 地下商业屋顶绿化雨水利用技术