一、前言

為全面貫徹“綠色奧運(yùn)、科技奧運(yùn)、人文奧運(yùn)”三個理念，北京奧林匹克公園中區(qū)重要景觀及龍形水系設(shè)計考慮了水資源的循環(huán)利用，把雨洪控制與利用納入到實(shí)際的建設(shè)中，以展示城市雨水排放新概念，實(shí)現(xiàn)雨水資源化。通過雨洪利用工程的設(shè)計與實(shí)施，一方面將提高本地水資源的利用率，緩解北京水資源缺乏與奧林匹克公園需水的供需矛盾，另一方面，也減輕奧林匹克公園及周邊防洪和排水壓力，對北京整體發(fā)展和綠色奧運(yùn)的實(shí)現(xiàn)具有重要意義。

奧林匹克公園坐落于北京市中軸線北端，它包括北區(qū)的森林公園，中區(qū)的奧運(yùn)場館和南區(qū)的民族大道，共三大部分。規(guī)劃總用地面積約1135ha，其中北區(qū)的森林公園680ha，中區(qū)291ha，南區(qū)164ha。奧林匹克公園中區(qū)除奧運(yùn)場館和建筑用地之外的公用區(qū)域，包含了地面景觀（中軸路+樹陣區(qū)）38.3ha、下沉花園5.0ha、休閑綠地23.7ha、水系18.0ha和市政道路兩側(cè)的人行道部分10.1ha，雨洪利用設(shè)計總面積約95ha，約占中區(qū)規(guī)劃用地面積的1/3。

二、雨洪利用設(shè)計

針對奧林匹克公園中心區(qū)的地形、地質(zhì)和規(guī)劃用地特點(diǎn)，在三大奧運(yùn)理念和節(jié)儉辦奧運(yùn)的指導(dǎo)下，因地制宜，分別采用不同的雨洪利用方式，滿足綠地灌溉用水需求和減少地面積水與外排徑流，達(dá)到緩解本區(qū)域內(nèi)防洪和水資源短缺的問題，以促進(jìn)生態(tài)環(huán)境效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會效益的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，實(shí)現(xiàn)本區(qū)域內(nèi)的水資源可持續(xù)利用。

（一）雨洪利用原則

提出了“下滲為主，適當(dāng)回收；先下滲凈化，再回收利用”的設(shè)計新理念。充分利用樹陣、廣場、非機(jī)動車道的雨水，補(bǔ)充綠地、水系的部分水量消耗。設(shè)計中首先考慮樹陣、綠地、市政交通道路、鋪裝地面的自然下滲，再考慮超標(biāo)準(zhǔn)的雨水就地回收，就近利用，在滿足雨洪利用設(shè)計的要求下，節(jié)省工程投資。充分利用水系，對雨水實(shí)施有效管理，蓄泄結(jié)合，以蓄為主，合理攔蓄雨水資源。減少區(qū)域內(nèi)因開發(fā)建設(shè)造成的降雨徑流系數(shù)的增大，嚴(yán)格控制外排水量。

（二）雨洪利用標(biāo)準(zhǔn)

作為奧林匹克公園的重要景觀，綜合考慮其地塊的特性及其對雨水的涵養(yǎng)能力，中軸樹陣區(qū)和市政道路人行道采用2年一遇24h降雨的雨洪利用標(biāo)準(zhǔn)；休閑綠地部分、下沉花園及其它區(qū)域采用5年一遇24h降雨的雨洪利用標(biāo)準(zhǔn)。各地塊徑流系數(shù)控制為1年一遇降雨外排水量的綜合徑流系數(shù)不超過0.1，2年一遇降雨外排水量的綜合徑流系數(shù)不超過0.3，5年一遇降雨外排水量的綜合徑流系數(shù)不超過0.5。

（三）雨洪利用形式

1.中軸路+樹陣區(qū)

區(qū)域內(nèi)的廣場、非機(jī)動車道及輕型車的鋪裝地面，均采用透水鋪裝。鋪裝面層采用新型環(huán)保的風(fēng)積沙透水磚，粘結(jié)找平層也同樣采用透水性較強(qiáng)的風(fēng)積沙，使其與面層緊密結(jié)合為一體，其下鋪設(shè)300mm厚級配碎石墊層，在級配碎石墊層內(nèi)鋪設(shè)全透型。另外在樹陣區(qū)和中軸路范圍內(nèi)，每各30~50m設(shè)計一條1.2x0.9m的支滲濾溝，收集周圍滲透到級配碎石墊層內(nèi)的雨水，再通過支滲濾溝內(nèi)的全透型排水軟管排入主滲濾溝，然后收集到集水池，供周圍綠化噴灌使用。

透水墊層和排水軟管的鋪設(shè)，有雙向排水的功能，一方面便于雨水下滲、收集和利用，另一方面當(dāng)?shù)叵滤簧仙龝r作為排水管，避免地下水頂托地面鋪裝。

樹陣區(qū)內(nèi)每棵樹之間為透水的硬質(zhì)鋪裝，為達(dá)到滲水收集的目的，在設(shè)計中把區(qū)別于其它鋪裝顏色的一種鋪裝做成透水的溝槽收集雨水，溝槽由透水磚和透水墊層鋪裝而成，其下埋設(shè)透水管。雨水可以緩慢滲入土壤灌溉樹陣內(nèi)的樹木，從而減少灌溉量甚至不需人工灌水。多余的入滲雨水通過地下埋設(shè)的收集管道收集后引入專門的蓄水池存蓄，用于其它綠地灌溉。

中軸路考慮到行走重型車和整體美觀的需要，在中間21.0m范圍內(nèi)鋪設(shè)花崗巖，為了達(dá)到雨洪利用的目的，鋪裝縫隙采用透水縫隙，基層盡量采用無砂混凝土，基層下面鋪設(shè)級配碎石墊層。并在花崗巖鋪裝的兩側(cè)各設(shè)計了一條雨洪集水溝，集水溝用透水磚砌筑并于周邊的滲濾溝銜接，使下滲和排水溝收集的雨水相互滲透，形成完整的雨洪利用系統(tǒng)。集水溝內(nèi)還設(shè)置一定高度的擋水板，當(dāng)雨水超過設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)時，雨水才能外排。中軸路21.0m之外的區(qū)域仍采用透水鋪裝路面。

近鄰國家體育館的慶典廣場為大面積的花崗石鋪裝，面層及基層均不透水。為了減輕排水壓力和改善排水的水質(zhì)，在地面雨水口處設(shè)置棄流框，棄流框的容積可以存蓄3~4mm的初期降雨，框內(nèi)設(shè)有多層過濾網(wǎng)，初期雨水過濾后下滲，后期雨水集中排放到下游的集水池。

2.休閑綠地部分

綠地部分主要以雨水下滲為主，用綠地涵養(yǎng)水源，減少綠化灌溉。因此，全部采用下凹式綠地或帶增滲設(shè)施的下凹式綠地形式進(jìn)行雨洪利用。綠地比周圍路面或廣場下凹50～100mm，路面和廣場多余的雨水可經(jīng)過綠地入滲或外排。增滲設(shè)施采用滲濾框、滲槽、滲坑等多種形式。在大面積的綠地內(nèi)也設(shè)計了一定數(shù)量的雨水口，但雨水口高于綠地50～100mm，只有超過設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的雨水才能經(jīng)雨水口排入市政雨水管道。與水系連接的綠地部分，只在水岸邊設(shè)計下凹式濾溝，當(dāng)雨水較大時，從綠地流下的雨水先經(jīng)過濾溝過濾后再流入水系，保證了收集雨水的清潔度。

3. 下沉花園部分

下沉花園部分地下水位較高，下沉花園部分綠地雨水不宜全部入滲。因此，綠地下埋設(shè)全透型排水管，將下滲的雨水引入蓄水設(shè)施收集起來以備回用。綜合考慮美觀和雨洪利用問題，下沉廣場內(nèi)路面≥80％采用透水鋪裝。不透水路面坡向透水路面，雨水經(jīng)透水路面下滲、收集或外排。

4.市政交通道路

市政交通道路兩側(cè)人行道采用透水鋪裝地面，機(jī)動車道路為不透水硬化路面，在兩側(cè)設(shè)置環(huán)保型雨水口，將機(jī)動車道內(nèi)的初期雨水和較大的污染物攔截后排入下游管道。

5.龍形水系

龍形水系總長2.7km，水面寬度25~150m，總水面面積18300m2，其中70000m2為建造在地下空間之上，設(shè)計上也完全做成生態(tài)水系。通過水系生態(tài)護(hù)岸涵養(yǎng)、滲濾收集雨水，每年可節(jié)省水資源90000 m3。

（四）風(fēng)積沙透水磚的應(yīng)用

在本工程雨洪利用硬質(zhì)鋪裝的選材上，突破了采用常規(guī)砼透水磚和無砂混凝土墊層的做法，提出采用創(chuàng)新技術(shù)的做法——風(fēng)積沙透水磚和風(fēng)積沙結(jié)合層。這種新材料、新工藝的創(chuàng)新技術(shù)，提高了路面透水性能和解決了大塊透水磚抗折強(qiáng)度的問題，它的透水原理不是靠縫隙透水，而是靠破壞水的表面張力來透水，這樣，透水磚的表面可以做成光滑的質(zhì)感，不至于產(chǎn)生堵塞、失效的問題，大大優(yōu)先于普通無砂混凝土透水磚。這種新技術(shù)的透水磚還具有很強(qiáng)的可塑性，可在磚上繪制各種設(shè)計圖案，這樣解決了中軸路圖案鋪裝的問題，可替代中軸路部分花崗石鋪裝，提高雨洪利用效果。透水磚結(jié)合層也采用了風(fēng)積沙透水磚的材料，取代了無砂混凝土結(jié)合層。透水磚和結(jié)合層的主要材料是用沙漠中的風(fēng)積沙，是一種變廢為寶的新技術(shù)，這種材料的使用在雨水下滲的過程中還能起到很好的凈化過濾作用。

（五）雨水收集系統(tǒng)

1.滲濾系統(tǒng)

滲濾系統(tǒng)由透水鋪裝、多孔墊層、透水毛管、支滲濾溝、主滲濾溝組成。雨水通過多重過濾凈化，匯集到雨水集水池，回用水的水質(zhì)將滿足灌溉要求。

透水鋪裝結(jié)構(gòu)由風(fēng)積沙透水磚（或帶縫隙的不透水材料）、風(fēng)積沙黏結(jié)找平層、墊層構(gòu)成，墊層內(nèi)一定間距埋設(shè)全透型排水管。雨水通過透水磚、連接找平層、墊層、全透型排水管得到多重凈化。為保證面層透水磚的平整和路面整體的穩(wěn)定性，在墊層之上鋪墊50～80mm厚風(fēng)積沙黏結(jié)找平層，此層為現(xiàn)場鋪設(shè)，用化學(xué)方式固結(jié)，用機(jī)械方式夯實(shí)。

支滲濾溝為透水地面局部下降形成通長的滲濾溝槽，滲濾溝槽邊緣為無紡布反濾層，槽內(nèi)為單級配碎石，級配碎石內(nèi)埋設(shè)全透型排水管，雨水通過雨洪收集毛管匯入支滲濾溝。主滲濾溝的結(jié)構(gòu)基本同支滲濾溝，級配碎石內(nèi)埋設(shè)沖孔排水管，雨水通過支滲濾溝匯入主滲濾溝，再輸送到雨水集水池

2. 雨水集水池

對2年一遇、5年一遇60min、120min、240min、360min、720min、24h各個不同歷時的時段降雨量進(jìn)行收集容積的試算，取各計算結(jié)果的最大值為設(shè)計值。通過計算并考慮到地域分塊和就近利用的條件下，在地面景觀部分設(shè)8個集水池，下沉花園部分設(shè)2個集水池，雨水集水池的總?cè)萘繛?/span>7500m3。雨水集水池結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土獨(dú)立結(jié)構(gòu)，分散布置，在保證能順利收集來自主滲濾溝雨水的同時，使其盡量接近用水點(diǎn)。集水池內(nèi)設(shè)風(fēng)積沙滲濾墻一道，除了遮擋漂浮物之外，加強(qiáng)過濾，以保證吸水口的水質(zhì)絕對潔凈。集水池末端接灌溉用水系統(tǒng)，集水池的沖洗、排空均在該系統(tǒng)內(nèi)解決。

（六）雨水集水池的雨水水質(zhì)

雨水經(jīng)過下滲過濾后,水質(zhì)將得到極大改善。預(yù)測雨水集水池中有機(jī)物濃度（CODcr）低于30mg/L；SS的濃度為0mg/L；氨氮濃度<1mg/L左右，氨氮指標(biāo)優(yōu)于地表水III類水體標(biāo)準(zhǔn)，總磷（TP）濃度低于0.1mg/L，滿足地表水Ⅱ類水體標(biāo)準(zhǔn)。通過與生活雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（CJ25.1-89）和觀賞性水景類景觀用水的再生水水質(zhì)指標(biāo)（GB/T18921-2002）進(jìn)行對比，蓄水池中雨水水質(zhì)良好，能達(dá)到娛樂景觀回用水的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

（七）雨洪利用綜合指標(biāo)

表1  雨洪利用綜合指標(biāo)表

 三、結(jié)論

        歸納起來，北京奧林匹克公園中區(qū)雨洪利用設(shè)計，具有以下的創(chuàng)新點(diǎn)：     

        先下滲凈化、再收集回用的雨水收集技術(shù)。       

        不透水面層與透水墊層相結(jié)合的雨洪利用技術(shù)。

        風(fēng)積沙透水鋪裝技術(shù)，形成《風(fēng)積沙透水磚鋪裝標(biāo)準(zhǔn)》。

        完全不透水鋪裝、半透水鋪裝、全透水鋪裝聯(lián)合的雨水收集技術(shù)。

       下沉空間的高標(biāo)準(zhǔn)防汛與雨水利用相結(jié)合的技術(shù)；

       通過雨洪利用工程，涵養(yǎng)了地下水源和雨水的充分利用，達(dá)到了水資源循環(huán)利用的目的，使項目區(qū)內(nèi)的綜合徑流系數(shù)減少，避免或減少道路及廣場積水，方便行人，控制了污染物隨雨水到處蔓延，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益和社會效益。充分體現(xiàn)了“綠色奧運(yùn)、科技奧運(yùn)、人文奧運(yùn)”的理念，科技展示度高，具有示范意義。

作者簡介: 鄧卓智  教授級高工  北京市水利規(guī)劃設(shè)計研究院            

                  趙生成  工程師  北京市水利規(guī)劃設(shè)計研究院 

  使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環(huán)保網(wǎng)”