1、戴水道海绵城市实例分享 天津文化中心 生态排水防涝系统设计 目前世界上很多国家和地区已经认识到了雨洪管理的价值，采用各种技术、设备和措施对雨洪进行利用、控制和管理。天津作为一个资源性缺水和饱受内涝之苦的城市，在旧城区改造和重新规划开发时对排水防涝系统提出了更高的要求。本文详细介绍了天津文化中心生态排水防涝系统的原理、组成和设计过程。这一工程遵循水敏城市设计理念，在设计和应用中得到较好的实践和验证。 项目概况 天津位于中纬度亚欧大陆东岸，北温带东亚季风盛行的地区，位属暖温带半湿润大陆季风型气候，四季分明，春季多风，干旱少雨；夏季炎热，雨水集中；秋季气爽，冷暖适中；冬季寒冷，干燥少雪。天津市文化中
2、心位于天津市河西区，西侧与迎宾馆和天津大礼堂毗邻，总面积约 90 公顷，地理位置见图 1。 图 1 天津市文化中心地理位置 原为天津乐园，为市中心较为开放的公共区域，周边市政雨水管网排水能力低于 1 年一遇水平。但由于原有大面积透水性较好的绿地和水面，径流产量较小，雨水基本不外排。开发前地块透水情况见图 2。 图 2 天津市文化中心开发前下垫面情况， 2002年 开发后地块规划情况见图 3-图 3.2，开发后场地中约 56 万平方米为不透水新建区，包括了 43 万平方米硬质屋顶和铺装，如果不采用任何雨洪管理措施，势必产生成倍洪峰，严重威胁这一城市核心地带的安全。 图 3 天津市文化中心规划平面
3、图， 2009年 文化 中心规划图图 3.1 天津市文化中心规划效果图， 2009年 图 3.2 天津市文化中心建成后中心湖区鸟瞰 基于提升雨洪应对能力的重要性和迫切性，文化中心的雨水排水系统设计标准需要合理提高。在这种形势下，一套具有雨洪收集、预处理净化、调蓄和强排结合的综合排水防涝系统经过多轮论证后被采纳。 海绵城市设计理念 传统的雨水排放方式无法灵活应对地块开发后径流增加的问题。原因是径流扩大量往往会大大增加雨水管网及配套设施的规模和造价，破坏自然水循环模式后容易造成内涝，还有附带的面源污染问题。 本项目创造性地提出水敏城市（即海绵城市）设计的理念（见图 4），即将城市雨洪管理与城市空间
4、开发相结合的解决方案，运用先进的雨水收集理念，场地内大部分暴雨径流经雨水收集系统收集、过滤、流动进入中心湖存储再利用并得到循环净化。 同时得益于调蓄沟的削峰功能，场地内的洪涝风险得到有效控制。创新性水敏城市设计作为本次工程设计最重要的理念具有以下综合性的目标： 提高排水防涝的标准 在高密度的城市中心区域改善自然条件和微气候 节约市政排水基础设施的投资和维护费用 作为生态基础设施整合入城市发展之中 图 4 海绵城市设计理念 生态排水防涝设计标准 该项目中设计标准参考室外 排水设计规范 2中相关规定和德国新加坡先进案例的做法引入适合城市中心地块的排水防涝标准：按照雨水管渠设计重现期采取特大城市中心
5、城区 3-5 年的标准，雨水调蓄排放标准为三年一遇两小时降雨历时开发后外排径流峰值不超过开发前的径流峰值，中心湖体最高水位和常水位之间容纳 100 年一遇暴雨可不漫溢。 概念设计流程 降雨发生后，内排区域屋顶、道路和绿地的雨水将被不同形式的排水沟、入流井和雨水管道汇集，经过沉淀井的预过滤和沉淀，进入地下模块化调蓄沟里。在调蓄沟中，水流得到滞留，雨水峰值变小，并通过终端设置的泵房送至生态净化群落，经过净化过后进入中心湖中储存。流程见图 5。外排区域的雨水也会经过收集和沉淀的过程，最后通过调蓄沟滞留后流入市政管网。 图 5 雨水系统流程示意图 场地排水分区划定 根据场地整体布局和竖向规划，整个场地
6、可划分为 22 个排水分区流域。其划分范围见图 6。其中内排（排入调蓄沟和中心湖后再溢流入市政管网）和外排（排入调蓄沟后进入市政管网）面积分别占场地总面积的 53%和 47%。 图 6 排水分区 管网和设施基本布局 经过各分区计算和分析后，设施初步布局见图 7。 图 7 排水防涝设施布局方案 其系统主要组成包括： 缝隙式排水沟： V 型横截面缝隙式排水沟和盖板排水沟采用树脂混凝土成品排水沟，能够将雨水高效的收集。 沉淀井：通常状况下雨水初期径流夹杂杂质及异物，无法达到进入泵井、管道和湖体要求的纯净度，预处理是非常必要的。 调蓄沟：调蓄沟的主体为具有骨架结 构的 “蓄水模块箱 ”，其使用高强度的
7、合成物质制造，有着很强的承压能力和超过传统蓄水设施的空间利用率。 中心湖：中心湖面积 97900m2，设计常水位 2.2m，三年一遇最高水位 2.5m，最低水位 2.1m。 通过调蓄沟和中心湖的串联调蓄， 3 年一遇暴雨情况下，雨水外排的量将由 14.2m3/s减少至 0.75m3/s。百年一遇暴雨情况下，依靠中心湖和岸顶标高之间浮动空间（ 0.9 米）亦可保证降雨不外溢，从而保证场地在极端降雨情况下的防涝安全。为了维护中心湖的水质，水体通过自然净化群落以 400m3/h 的流量进行循环净化，长 期达到地表水 III 类水质标准。湖体的循环净化系统示意见图 8。 图 8 中心湖循环净化系统示意
8、图 实施与运营 2011 年初天津文化中心生态水系统工程进入施工实施阶段，经过一年的紧张建设于2012 年 5 月雨季来临前投入使用。调蓄沟的施工场景见图 9。 图 9 模块化调蓄沟施工 2012 年 7 月 26 日天津发生了一场罕见的特大暴雨，市中心 24 小时平均降雨量高达147mm。文化中心场地在极端天气的考验面前，排水情况良好，调蓄设施发挥了应有的作用，截至上午 10 时约 4 万多方径流被收集和蓄留，中心湖湖面上升约 40cm（图10）。湖面水位在连续的降雨过程中缓慢上升，在降水后期湖水位超过最高设计洪水位后，紧急溢流阀门自动启动，以限量错峰的形式排入外部市政管网。 图 10 雨水
9、系统遭受暴雨考验 通过长时间运行后的情况统计，文化中心排水防涝系统能够对大到强降雨过程做到有效的调蓄，对小到中雨做到中心湖无外排。另一方面，为了满足中心湖对日常景观水位的要求，除利用中水水源进行补给外，雨水收集补给量占全年补水总量的 40%，实现了对水资源的节约。 生态水系统和景观基础设施的结合在天津市中心创造了一处优秀品质和生态友好的场所。这一水敏城市设计项目在 2012 年获得了天津市政府颁发的杰出设计奖项，尤其是通过蓄水体和雨水景观营造的滨水空间，已经成为广大市民休闲的好去处，也向市民提供了一个了解生态水文和培养节约用水意识的示范平台（图 11、图 12）。 图 11 蓄水体形成的滨水空
10、间 图 12 蓄水体形成的滨水空间 天津文化中心生态排水防涝工程中 明确了排水防涝的标准和功能，对于雨水收集、净化和再利用的问题进行了多方面的设计 。所有不透水表面上的雨水都经雨水收集系统被收集和预处理，在入湖流程中由沉淀井等设备过滤、由模块化调蓄沟调蓄、最后生态群落净化之后被储存起来进行再利用。 经过一段时间运行，证明此套系统能够为城市带来良好的生态效益和经济效益，也能够为国内其他类似的市政排水和雨洪利用工程提供一定借鉴作用 。 图 13 滨水海棠步道 图 14 园区内的景观空间 图 15 市民休闲步道 2013 年 3 月 25 日，国务院正式发布 “国务院办公厅关于做好城市排水防涝设施建
11、设工作的通知 ”（国办发 201323 号文），通知指出了城镇排水设 施合理确定标准和探索新型措施的迫切性。 作为缺水城市和防涝重点地区，天津文化中心开拓了雨水综合利用的新方式，为应对城市内涝风险指明了一个可行性的新方向，在近年气候变化明显、各大城市频受暴雨灾害的趋势下有着显著的意义。 作者 : 戴水道设计 Atelier Dreiseitl Beijing 北京市朝阳区东三环中路 39 号建外 SOHO 9 号楼 2706 室 邮编 100022 北京 P.R. China 电话 : +86 / 10 / 5869 8469 传真 : +86 / 10 / 5869 8463 电子邮件 :
