地下污水處理廠中水公園景觀化設(shè)計(jì)探討

地下污水處理廠中水公園景觀化設(shè)計(jì)探討

隨著我國(guó)城市規(guī)模的擴(kuò)大，污水處理廠的建設(shè)也逐漸加快。為了防止污染廢水，廢水處理廠通常建在城市地下。近年來(lái),地下污水處理廠地上景觀與城市公園結(jié)合的設(shè)計(jì)形式,作為一種創(chuàng)新式的城市公園綠地設(shè)計(jì)逐漸被應(yīng)用于城市建設(shè)當(dāng)中。關(guān)于地下式污水處理廠的地上景觀與城市公園相結(jié)合的設(shè)計(jì),國(guó)內(nèi)外已有相關(guān)探索,例如馬來(lái)西亞Pantai污水處理廠、深圳市布吉污水處理廠、江蘇金港污水處理廠、昆明第十一水質(zhì)凈化廠都是將主要構(gòu)筑物布置在地下,地面為主題公園,從根本上改變了“園外調(diào)水與園內(nèi)治污”的傳統(tǒng)模式,將污水處理設(shè)施與景觀綠地相結(jié)合,既可以促使污水處理廠周圍環(huán)境質(zhì)量的提高,又可以使地面公園成為具有生態(tài)和景觀價(jià)值的教育基地莫琳等提出將綠地和水系作為要素,利用雨水的生態(tài)作用建設(shè)“綠色海綿”,打造城市休閑綠地的理念水作為城市發(fā)展和人類生存的核心要素1鄭州中水公園景觀設(shè)計(jì)1.1再生水利用工程鄭州市是最早利用再生水的城市之一。據(jù)統(tǒng)計(jì),鄭州市主城區(qū)污水處理廠每日生產(chǎn)再生水約177萬(wàn)t,每天的利用量達(dá)到25萬(wàn)t,廣泛運(yùn)用在工業(yè)生產(chǎn)、市政雜用、景觀河道等方面。正是這些再生水利用工程為南三環(huán)中水公園的建設(shè)提供了豐富的經(jīng)驗(yàn)。根據(jù)《鄭州市再生水利用規(guī)劃(2011—2020年)》,南三環(huán)污水處理廠再生水處理量為10萬(wàn)m1.2雨水資源總量測(cè)算鄭州市屬于嚴(yán)重缺水城市,同時(shí)又是季節(jié)性內(nèi)澇嚴(yán)重的城市,每年的降水量主要集中在6—9月。2017年最新數(shù)據(jù)顯示,鄭州市市區(qū)建成面積443.04km文獻(xiàn)式中:Q為理論上的雨水資源總量,m鄭州市2015年最新暴雨強(qiáng)度計(jì)算公式為式中:q為暴雨強(qiáng)度,L/(s·hm雨水設(shè)計(jì)流量的計(jì)算公式為:式中:Q為雨水設(shè)計(jì)流量,L/s;Ψ為雨水流入雨水截流管道的徑流系數(shù),根據(jù)鄭州市中水公園的用地比例進(jìn)行加權(quán)平均,經(jīng)測(cè)算取為0.44;F為匯水面積,中水公園的匯水面積為6.4643hm根據(jù)植草溝水力停留時(shí)間與平均流速的計(jì)算可知,鄭州市中水公園內(nèi)植草溝和滲井的設(shè)計(jì)可以滿足園內(nèi)徑流雨水的預(yù)處理,去除大顆粒的污染物并進(jìn)行導(dǎo)排與下滲,在暴雨重現(xiàn)期為3a的暴雨強(qiáng)度內(nèi),雨水不需要外排。1.3中水公園區(qū)域現(xiàn)狀鄭州市南三環(huán)地下污水處理廠的地上部分是兼容雨水、污水處理及街頭綠化的中水公園,該公園既有生態(tài)教育功能,又有科普展示功能(圖1)。中水公園總面積為64643.77m中水公園主要分為污水凈化科普區(qū)、雨水生態(tài)濕地區(qū)、休閑活動(dòng)北區(qū)、休閑活動(dòng)?xùn)|區(qū)4個(gè)部分(圖2)。污水凈化科普區(qū)位于污水處理廠主箱體的上部,該區(qū)域運(yùn)用規(guī)則式的處理手法,使用樹陣、草坪、水池等構(gòu)成要素2廢水處理生態(tài)工程2.1水生態(tài)工程處理流程作為20世紀(jì)70年代發(fā)展起來(lái)的一種新型生態(tài)污水處理技術(shù),人工濕地可以通過基質(zhì)的過濾吸附、離子交換、植物吸收等方式實(shí)現(xiàn)對(duì)污水的有效凈化,從而被廣泛運(yùn)用到城市公園中。鄭州市南三環(huán)中水公園水生態(tài)工程正是通過人工濕地凈化技術(shù),融合海綿城市的設(shè)計(jì)理念,采用多類型濕地處理流程,運(yùn)用分級(jí)過濾的生態(tài)手段對(duì)再生水進(jìn)行進(jìn)一步的凈化;同時(shí),將功能性的濕地景觀化處理,讓中水公園形成獨(dú)特的景觀風(fēng)貌。水生態(tài)工程的具體處理過程如圖3所示。水塘主要分為水平潛流人工濕地、表面流人工濕地和調(diào)蓄塘。水平潛流人工濕地主要為預(yù)處理設(shè)施,起到沉淀大顆粒懸浮物的作用;表面流人工濕地主要通過植物的吸附作用達(dá)到凈化再生水的目的;調(diào)蓄塘具有調(diào)蓄水體的作用。中水公園濕地用水主要用于補(bǔ)充蒸發(fā)、滲透、濕塘補(bǔ)水及其他水量損失。根據(jù)測(cè)算,濕地維持水面穩(wěn)定日需水總量為969.36m2.2沉降效果差為了有效提升南三環(huán)中水公園人工濕地的污水處理效果,依據(jù)污染物的組成成分、填料、濕生植物、水力時(shí)間等一般表面流人工濕地的凈化效果高于自然濕地處理系統(tǒng),沉降效果略低于潛流人工濕地;但潛流人工濕地由多個(gè)填料床構(gòu)成,容易發(fā)生堵塞現(xiàn)象。中水公園水平潛流人工濕地主要運(yùn)用黃菖蒲、花葉蘆竹等挺水植物,這類水生植物根系發(fā)達(dá),在碎石下形成一個(gè)龐大的過濾網(wǎng)進(jìn)行初步過濾,可較好地吸收、分解污水里的污染物質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。而表面流人工濕地內(nèi)種植蘆葦、石菖蒲、黃菖蒲、荷花、睡蓮,能夠有效沉降懸浮顆粒及污染物,且由濕塘內(nèi)的植物、微生物進(jìn)行分解凈化,可有效防止人工濕地的堵塞2.3生態(tài)駁岸的使用根據(jù)廣場(chǎng)景觀的整體風(fēng)格,南三環(huán)中水公園岸線規(guī)劃為自然親水式生態(tài)駁岸(圖4),與傳統(tǒng)的駁岸相比,其在景觀環(huán)境營(yíng)造、生態(tài)效應(yīng)以及親水性方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)。生態(tài)駁岸不僅對(duì)水生植物的生長(zhǎng)、繁衍具有良好的作用,而且對(duì)建設(shè)生態(tài)型城市的公共空間、人工水景具有指導(dǎo)意義,同時(shí)也具有一定的固堤、抗洪作用。岸線設(shè)計(jì)為草坡入水、防腐木平臺(tái)、親水平臺(tái)等多種形式,在沿岸游人聚集頻繁的地方采用硬質(zhì)材料砌筑駁岸,滿足人們的親水需求。駁岸局部通過藝術(shù)置石、濕生植物來(lái)點(diǎn)綴水景空間,這樣既可以減緩水體流速,利于流沙沉積;同時(shí)也可吸收水中的懸浮物,凈化水體。2.4水景凈化中的水生動(dòng)物營(yíng)造研究表明,水生植物與水生動(dòng)物共生能有效地依靠微生物的硝化和反硝化作用,為微生物提供吸附、棲息空間,促進(jìn)水體凈化中水公園選用了大量能凈化水體中COD、BOD在水生動(dòng)物方面,放養(yǎng)具有觀賞和除污作用的水生動(dòng)物(如黑魚、鯽魚、鯉魚等),可形成包括微生物、植物、動(dòng)物在內(nèi)的綜合生態(tài)系統(tǒng),既起到綜合治理水體的作用,又能增加公園景觀的觀賞性、參與性與趣味性。3雨水利用生態(tài)工程3.1低影響開發(fā)設(shè)施布局低影響開發(fā)的設(shè)計(jì)原理:主要運(yùn)用分散的、小規(guī)模的源頭控制形式和處理技術(shù),使暴雨時(shí)造成的徑流和污染得到有效調(diào)控,使開發(fā)地區(qū)盡可能恢復(fù)成開發(fā)前的原始水循環(huán)狀態(tài)。南三環(huán)中水公園的雨水管理系統(tǒng)中引入的低影響開發(fā)技術(shù)設(shè)施可分為滯留設(shè)施、傳導(dǎo)設(shè)施、調(diào)蓄設(shè)施3類(圖5),其在公園中的具體布局如圖6所示。雨水滯留帶為滯留滲透設(shè)施,主要聚集雨水進(jìn)入園區(qū),一般沿園區(qū)的道路、廣場(chǎng)布置。這樣不僅緩阻了雨水徑流的產(chǎn)生,而且達(dá)到了消減雨水徑流和減少?gòu)搅魑廴镜哪康?同時(shí)也具有凈化雨水、補(bǔ)充地下水的作用。植草溝為種植植被的景觀性地表溝渠,通過收集、輸送和排放雨水這3個(gè)步驟達(dá)到截流與凈化水質(zhì)的效果濕塘為永久性的景觀水體,能夠調(diào)蓄徑流、凈化雨水,和滯留池的設(shè)計(jì)原理類似,雨水沉淀后通過植物進(jìn)行過濾,故而具有良好的環(huán)境效益和生物凈化作用。3.2雨水收集導(dǎo)排南三環(huán)中水公園場(chǎng)地內(nèi)的雨水通過收集,最后匯入濕塘進(jìn)行利用。主要包括3個(gè)方面:(1)道路的雨水收集利用,公園大部分鋪設(shè)生態(tài)型透水地面,有利于雨水下滲、回補(bǔ)地下水,同時(shí)也可通過道路兩邊的雨水口收集雨水,將其排到場(chǎng)地內(nèi)的人工濕地,經(jīng)過處理過后供景觀水體和綠化灌溉使用。(2)在建筑屋頂修建排水明溝,將雨水進(jìn)行收集導(dǎo)排,進(jìn)入園區(qū)的低影響開發(fā)系統(tǒng)。(3)公園內(nèi)部綠地的雨水收集利用,主要結(jié)合綠地現(xiàn)狀地形的變化特點(diǎn),充分利用中水公園綠地積蓄的雨水,使其匯入水塘,通常下凹綠地的蓄滲效果最佳;利用公園內(nèi)的河流水系收集雨水,并通過植物配置設(shè)置植物凈化區(qū);在不易形成水景的地區(qū),設(shè)置地下大型蓄水池,進(jìn)行雨水收集及儲(chǔ)蓄。4地下污水處理廠地下景觀水生態(tài)的應(yīng)用探究在環(huán)境建設(shè)迅速發(fā)展、水資源日益匱乏的今天,南三環(huán)中水公園水生態(tài)景觀設(shè)計(jì)對(duì)城市污水和天然雨水的凈化使用,不僅能有效地提高水資源的利用率,節(jié)約公園綠地用水量,還能創(chuàng)造出生態(tài)的、可持續(xù)發(fā)展的人居環(huán)境。雖然公園在水生植物的配植數(shù)量、水生植物對(duì)水質(zhì)的提升效果、冬季景觀環(huán)境營(yíng)造等問題上還需要更深入的研究,但是南三環(huán)污水處理廠將污水處理廠地上景觀與城市公園建設(shè)的創(chuàng)新結(jié)合,使再生水和雨水