[專業(yè)文獻(xiàn)]住區(qū)雨水利用與景觀水體水質(zhì)保障工程設(shè)計(jì)實(shí)例

1、1 工程概況北京近郊某住宅小區(qū)，一期總占地面積11.4ha，按徑流系數(shù)不同劃分，各部分組成與比例見(jiàn)表1。經(jīng)計(jì)算，包括人工水體在內(nèi)的綜合徑流系數(shù)為0.695，不包括人工水體時(shí)的綜合徑流系數(shù)為0.65。該小區(qū)一期住宅包括48棟36層高級(jí)別墅和公寓，還有會(huì)所、幼兒園等公建。大部分別墅和公園后院均為下沉式庭院，周邊無(wú)市政雨污水管線，生活水源為自備地下水源井，生活污水經(jīng)中水站處理后用于綠地澆灌等雜用水。在園區(qū)北側(cè)和西側(cè)各有一條排洪渠。地面平均設(shè)計(jì)高程為32.533.5m。表1 某住區(qū)一期工程用地一覽Tab.1 Land distribution of the 1st phase of a residen

2、tial area用地類型面積（ha）徑流系數(shù)居住區(qū)用地建筑用地面積(含公建0.3ha)5.10.9道路用地面積1.60.9綠地（含公共綠地1.2ha）面積3.30.15水體面積(含人工水道0.2ha)1.41.0總計(jì)11.40.695工程目標(biāo)：在保障景觀水體水質(zhì)的前提下最大限度地節(jié)約用水，合理利用水資源，減少運(yùn)行成本，實(shí)現(xiàn)雨/污水資源化，同時(shí)兼顧景觀、防洪與生態(tài)，滿足綠色住宅小區(qū)對(duì)水資源、水景觀和水環(huán)境的整體要求12。 2 水量平衡2.1水量平衡計(jì)算依據(jù)1）19951999北京某區(qū)月均降雨量、月均蒸發(fā)量；2）北京園林部門(mén)統(tǒng)計(jì)月均綠化用水量或綠化用水量預(yù)測(cè)；降雨量、蒸發(fā)量和綠化用水量的對(duì)比見(jiàn)圖

3、1。由于該小區(qū)采用了較多的高爾夫球場(chǎng)綠化用草，耗水量較大，綠化用水量均按120mm/月計(jì)算。圖1 降雨量、蒸發(fā)量和綠化用水量對(duì)比圖Fig.1 Comparison among rainfall, evaporation and green belt sprinking3）徑流雨水量按下式計(jì)算：1×H×A××其中：- 徑流系數(shù)；H - 降雨量；A徑流面積（m2）；-季節(jié)折減系數(shù)，取0.85；-初期雨水棄流系數(shù)，取0.873。4）根據(jù)北京地區(qū)的降雨和該住區(qū)綠化等特點(diǎn)，水量平衡計(jì)算僅計(jì)算310月份，共計(jì)8個(gè)月；5)其它損失量按用水量的10計(jì)。平衡計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2

4、。 2.2 結(jié)果分析當(dāng)人工水體采用不同水源時(shí)將出現(xiàn)不同的補(bǔ)水方案。本文分析以下兩種情況： （1） 湖水優(yōu)先采用雨水，不足時(shí)用中水或地下水補(bǔ)充。 該住區(qū)人工湖蒸發(fā)、綠化、噴灑道路和損耗用水量共計(jì)59735 m3，而年均雨水徑流量為40655 m3，即若徑流雨水全部被收集利用的話，徑流雨水可以解決以上幾項(xiàng)用途68.1的水源。 當(dāng)僅用雨水作為人工湖水源時(shí)，保持人工湖常水位，所計(jì)算8個(gè)月中，7、8兩月需向外排水，排水量分別是7826 m3和2152m3，其余月份均需向湖中補(bǔ)水，每月需補(bǔ)水量見(jiàn)表2，年共需補(bǔ)水量為29059 m3，當(dāng)7、8月份水不外排時(shí)年共需補(bǔ)水量為19081 m3。人工湖水源

5、不足時(shí)用中水補(bǔ)充。特殊情況下才使用地下水補(bǔ)水。中水作為補(bǔ)充水源時(shí)，為保障湖水水質(zhì)，中水應(yīng)進(jìn)行深度處理，達(dá)到景觀用水的要求。中水可供回用的水量為117.2 m3/d，310月份共計(jì)可供水量32816 m3，可以滿足人工湖補(bǔ)水要求。111月份共計(jì)水量14064 m3需另行考慮出路。（2）湖水補(bǔ)水首先考慮中水，不足時(shí)用雨水補(bǔ)充。若中水出水全部入湖，全年中水水量為42192 m3，可以滿足以上幾項(xiàng)需水量70.6%的水源。為了有利于湖水水質(zhì)保障，縮短湖水的循環(huán)周期，以上幾項(xiàng)用水均以湖中取水。此時(shí)，雨水可以作為補(bǔ)充水源，收集水量為17543 m3，即可僅收集該住區(qū)43%徑流表面的雨水。其余57徑流表面的雨

6、水外排。 結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)地實(shí)際情況分析，為了最大限度地利用雨水資源，首先考慮使用雨水作為湖水地補(bǔ)充水源，第二水源為中水。即徑流雨水盡量收集，為保證湖水水質(zhì)，收集時(shí)盡量采用凈化和棄流設(shè)施（采用棄流和低勢(shì)綠地后徑流雨水量會(huì)相應(yīng)減少）；鑒于雨水的隨機(jī)性，為了維持景觀要求，中水需經(jīng)深度處理達(dá)到景觀用水要求方可入湖。冬季中水建議通過(guò)人工湖調(diào)蓄，超過(guò)調(diào)蓄量時(shí)排放。3 人工水體調(diào)蓄能力分析首先對(duì)原設(shè)計(jì)人工湖的調(diào)蓄功能進(jìn)行分析。人工湖面積為12000m2，水深0.63.0m，可調(diào)蓄0.4m，調(diào)蓄容量為4800m3。另外，該住區(qū)還有面積為2000m2的人工水道，平均水深0.45m，可調(diào)蓄0.3m 表2 住區(qū)水量平衡表

7、Tab.2  Water quantity balance of residential area月份降雨量與徑流量蒸發(fā)量綠化用水量噴灑道路用水量用水量小計(jì)其他損失量（按用水量的10計(jì)）總用水量入湖雨水量總用水量保持常水位時(shí)需補(bǔ)水量獲外排水量月均入湖徑流雨水量月均湖體蒸發(fā)量月均綠化用水量月均噴灑道路用水量mmm3mmm3mmm3mmm3m3m3m3m3m3(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(4)+(6)+(8)(10)(9)×10%(11)=(9)+(10)(12)=(2)-(11)(13)35.9407139.819571203960152406157

8、6166773-6366需補(bǔ)水6366m3418.51274206.2288712039601524070877097796-6522需補(bǔ)水6522m3547.13247256358415039601524077847788562-5315需補(bǔ)水5315m3668.24701235.7330012039601524075007508250-3549需補(bǔ)水3549m37226.415606205.22873120396015240707370777807826需外排7826m38134.99299164.12297120396015240649765071472152需外排2152m3956.3

9、3881140.5196712039601524061676176784-2903需補(bǔ)水2903m31032.52240131.4184012039601524060406046644-4404需補(bǔ)水4404m3合計(jì)589.804065514792070596031680120192054305543159736-19081共需補(bǔ)水29059 m3；7、8月份水不外排時(shí)需補(bǔ)水19081m3蓄容量為600m3。則水體調(diào)蓄總?cè)莘e為5400m3,即相當(dāng)于一次調(diào)蓄能力為日降雨量78mm（約相當(dāng)于北京地區(qū)1.5年重現(xiàn)期）。不同重現(xiàn)期湖水水位分析與安全性評(píng)價(jià)見(jiàn)表3。根據(jù)以上分析，原設(shè)計(jì)人工湖可以滿足重新期

10、為1.5年的暴雨的調(diào)蓄能力。但考慮到該區(qū)域外圍目前市政管線尚不完善，可以適當(dāng)增大湖的調(diào)蓄能力。途徑包括：適當(dāng)降低湖的常水位深度，將湖的常水位按30.00進(jìn)行設(shè)計(jì)。為了不破壞湖與周邊建筑物的景觀效果，沿建筑物附近設(shè)立了31.60m的高水位區(qū)。同時(shí)，在近湖周邊建立多功能緩沖區(qū)；超過(guò)設(shè)計(jì)能力時(shí)通過(guò)溢流管外排。 4、景觀水體水質(zhì)保障4.1總體方案指導(dǎo)思想：在進(jìn)行水量平衡分析的基礎(chǔ)上，以人工湖為核心，以自然凈化、生態(tài)修復(fù)、截污截流、循環(huán)利用為關(guān)鍵技術(shù)，以水質(zhì)保障與生態(tài)景觀、雨污水資源化、防洪調(diào)蓄等相結(jié)合為目的進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)，保持整個(gè)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)和可持續(xù)性。依據(jù)工程目標(biāo)和設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想提出了如圖2所示的工藝流程

11、：圖2 景觀水體水質(zhì)保障工藝流程圖Fig.2 Flow chart of water quality control for landscape water body4.2雨水收集、輸送與污染控制系統(tǒng)屋面雨水就近匯入建筑附近的低勢(shì)綠地，低勢(shì)綠地按低于路面510cm控制，達(dá)到明顯消減雨水徑流量、去除初期雨水污染物和節(jié)約綠化用水的目的。低勢(shì)綠地應(yīng)有溢流口與排放雨水的淺溝連通，或有自然坡面通向排水溝，避免局部過(guò)量積水。路面和停車場(chǎng)雨水首先匯入附近低勢(shì)綠地、條狀截污帶或路邊植被淺溝，對(duì)初期雨水徑流進(jìn)行截流、截污后輸送排放。對(duì)污染量較大的區(qū)域，在排水管（渠）內(nèi)設(shè)置初期雨水自動(dòng)棄流裝置，將污染的初期雨水分

12、流，排入小區(qū)污水管系進(jìn)入中水處理站。小區(qū)內(nèi)的雨水排出劃分為北區(qū)、中區(qū)、南區(qū)三個(gè)區(qū)域，南區(qū)和中區(qū)分別通過(guò)兩個(gè)入口排入人工湖，由于北區(qū)下沉小院太深，且距人工湖太遠(yuǎn)，可以考慮將雨水直接排放至北側(cè)明渠。南區(qū)和中區(qū)的雨水重力排入人工湖，管線按重現(xiàn)期P=5年設(shè)計(jì)。 4.3 湖區(qū)自然凈化系統(tǒng)在湖區(qū)北部和湖心島兩處分別設(shè)置生態(tài)凈化區(qū)，北區(qū)包括可以交替使用的人工土植被快速滲濾床和人工平流濕地，主要處理對(duì)象是中水和循環(huán)凈化湖水。因中水處理站出水仍含有少量污染物，尤其是N、P，對(duì)人工湖是潛在的威脅。設(shè)計(jì)的土壤/植物凈化系統(tǒng)是依靠具有強(qiáng)凈化能力的人工混合土壤、植物根系和土壤中豐富的生物種群對(duì)中水做進(jìn)一步深度處理，使其

13、達(dá)到優(yōu)良水質(zhì)。在對(duì)湖水循環(huán)的同時(shí)，對(duì)湖內(nèi)的污染物進(jìn)一步吸收凈化。凈化區(qū)呈自然坡地，生長(zhǎng)繁密的植物，構(gòu)成一幅自然景觀，注重與水景觀的有機(jī)結(jié)合，達(dá)到一舉多得的目的。湖心島凈化區(qū)主要針對(duì)湖體循環(huán)水設(shè)置人工土植被快速滲濾床，解決湖體死角的循環(huán)凈化，根據(jù)水質(zhì)情況間歇運(yùn)行。在雨水干管集中入湖處設(shè)置雨水前置塘，種植有耐水沖和凈化能力較強(qiáng)的水生植物。起到沉淀、截污、生物凈化等作用。4.4 景觀水循環(huán)與湖體生態(tài)凈化系統(tǒng)為了增強(qiáng)人工湖水的循環(huán)，縮短置換時(shí)間，設(shè)置循環(huán)水泵，按循環(huán)周期7天計(jì)，則湖的循環(huán)流量為：湖面面積1.2萬(wàn)m2,湖深按平均2.0m計(jì)，則湖的容積2.4萬(wàn)m3,循環(huán)流量為3429 m3/d143 m3

14、/h。在湖體中設(shè)置五處循環(huán)泵坑（其中兩處備用），分別往北部?jī)艋瘏^(qū)循環(huán)供水、湖心島凈化區(qū)循環(huán)供水，同時(shí)還兼有往上游高水位（31.60m處湖面）供水循環(huán)和溢流排洪功能。在湖中和湖邊設(shè)置水生植物區(qū)，也可根據(jù)情況需要在湖內(nèi)增設(shè)植物浮島，旨在改善湖本身的生態(tài)功能，提供一定自凈能力，為各種水生植物和鳥(niǎo)類提供必要的棲息場(chǎng)所，使人工湖更具生機(jī)，也達(dá)到改善湖體景觀的效果。4.5 湖底設(shè)計(jì)和生態(tài)堤岸人工湖底采用LDPE防滲膜。為了保證不同種類底植物能生存，湖底高程、湖底回填材料等要求應(yīng)與植物的要求相適應(yīng)。堤岸設(shè)計(jì)采用了多種堤岸相結(jié)合的方式，包括草皮入水、水生植物階梯形駁岸、透水駁岸、石砌駁岸和跌水駁岸等。其方式的選擇應(yīng)首先考慮的主要因素包括：周邊地形、道路、水生植物種植、凈化功能和景觀要求等。4.6 小區(qū)防洪系統(tǒng) 在雨水截流和充分利用景觀湖調(diào)蓄能力的基礎(chǔ)