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天津生态城:雨水综合利用典范

发布时间:2016-06-25 09:24

1、天津生态城雨水系统规划
结合天津生态城主要功能区构成,规划形成“一核三片,多级驱动”。一核,即生态城主中心;三片,即北部产业聚集片区、中部旅游主题片区、南部文化主题片区。并依据陆域与水域分布情况,规划雨水分区分为两类雨水排放区域。
为满足生态城区域用水,生态城在建设之初就确立了地表水、地下水等常规水源与再生水、雨水、海水淡化水等非常规水源相结合的水资源供应体系,其中地表水由汉沽水厂、津滨水厂和开发区水厂提供;地下水由岳龙地下水源地提供;再生水由区内营城再生水厂和旅游区再生水厂提供;雨水由区内雨水集蓄利用系统提供;海水淡化水由北疆海水淡化厂提供。雨水被定为继地表水、地下水、再生水之后的城市第四水源。
①雨水自排区域
充分结合天津生态城丰富水域特点,减少雨水泵站规模、数量,降低日后运行维护管理费用,邻近水域的小面积建设地块以及临水绿地考虑雨水自流入周边水系,定为雨水自排区域。
②雨水泵站系统
除上述区域外,天津生态城内其他陆域均属于雨水泵站强排区域。结合区域内水系位置、用地性质、路网布局以及分期建设情况,泵站强排区域共分为14个雨水泵站系统,各系统内雨水均由各系统内雨水泵站提升后外排至周边水系。
2、天津生态城雨水综合利用规划思路
天津生态城的规划以节水为核心,注重雨水资源的优化配置和循环利用,建立广泛的雨水处理收集系统,实施雨水资源化利用工程,实现雨水的处理与综合利用。雨水综合利用将突破传统的雨水收集排放模式,结合区域规划特点,在保障雨水排放安全的基础上进行雨水资源化利用。贯彻落实低影响开发(LID)理念,建立屋面-路面、屋面-绿地、湿地---景观河渠---区域河道等雨水集蓄利用系统,经分散处理利用后的多余雨水直接进入水体,作为生态补水或用于景观及绿化用水等。
3、天津生态城雨水处理与综合利用途径
天津生态城雨水的处理收集与排放系统的首要目的是为了防止洪涝灾害的发生,以保障城市的安全,主要考虑通过社区细胞内屋面雨水集蓄利用系统、雨水渗透系统、雨水的综合存蓄系统进行综合调蓄利用,进而达到以调峰、蓄滞、收集利用为主,以外排为辅的城市排水体系。
天津生态城雨水综合利用设施主要有屋顶集雨系统、低势绿地、植被浅沟、透水铺装、雨水花园、人工湿地等工程技术措施,经处理后的雨水可以补充地下水,或作为景观用水与市政杂用水。天津生态城通过雨水资源的收集、渗透、储存、调蓄、处理、涵养地下水以及外排技术路线的实施,充分体现了海绵城市“渗、滞、蓄、净、用、排”的建设要求,通过各类技术的组合应用,实现了径流总量控制、径流峰值控制、径流污染控制、雨水资源化利用等目标。
4、天津生态城雨水利用建设现状
4.1.雨水收集利用
天津生态城利用区域全部道路、广场、绿地、屋面等场地收集雨水,在这些场地中集成应用低势绿地、植被浅沟、透水铺装、雨水花园等技术,实现对雨水的综合处理与利用,并兼顾调峰和蓄滞功能。
①路面雨水收集利用
生态城道路采用铺设渗透路面、草坪砖、生态砂基透水砖等,达到将雨水入渗地下的目的。部分雨水通过透水路面渗透到地下,可以对地下水起到补给作用。另外,具有一定吸附性的土石料可以对雨水中所含的污染物等杂质起到一定的吸附作用。庭院、停车场、广场等集雨区主要采用嵌草铺装的地面材料,增加雨水下渗量,减小雨水径流系数,保证城市排水安全,便利出行。
生态城道路雨水的收集充分利用道路绿化带,使之成为道路径流渗透与污染物截留的第一道屏障。道路采用三条绿化带分隔机动车道与非机动车道,非机动车道设置为5  m,每个绿化带的宽度都设置为3 m。绿化带高程控制在道路高程以下100 mm,设计为低势绿地或植被浅沟。道路雨水通过径流流入两侧的绿化带内,由设置在绿地内的雨水口收集后经雨水管道输送至雨水泵站。
中央分隔带铺设防渗土工布,防止雨水渗入路面结构,雨水通过绿化带中设置的渗沟排出,渗沟每隔100  m左右设置一道横管,横管出水口直接接入雨水井。根据不同需求在侧分带中每10~25  m设置一个雨水井,每个雨水井两侧都设置雨水收水口,收水口中内置雨水箅子进行雨水收集。道路雨水收集井全部设置在机动车道两侧绿化隔离带内,采用隐蔽式盖板,既能很好地收集雨水还能保证道路交通安全级面层、基层的结构稳定,在施工过程中也按照规划实现了道路无井盖及慢行系统中采用隐形井盖。
②绿地雨水收集利用
在小区及公园绿地设计上,生态城利用地势起伏变化,形成下凹绿地,以利于滞留、调蓄,以达到市政雨水汇流的洪峰交错,降低终点泵站的过流­­­­量,延长雨水径流时间,达到了储存雨水的目的;同时在这些区域适当建设地下储水池,且每个储水池都配套建有一套雨水净化设施,通过简单的处理即可就近回用作城市绿化用水。
③屋面雨水收集利用
屋面雨水污染较少、水质较好,经简单处理即可用于灌溉、保洁或补充景观用水。
屋面雨水的利用以单体建筑物为单位,采取就地收集、就地处理、就地利用的原则,屋面雨水经过收集系统后进行初期弃流、沉淀、过滤,然后进入储水罐,最终回用于小区的市政杂用。生态城内国家动漫产业综合示范园建设综合性、全覆盖的雨水收集系统,雨水全部汇入园区内部公园沉淀和净化,既可补充景观用水,也可用于绿化灌溉,园区雨水回收率达80%。
4.2.绿地景观工程
生态城起步区形成了“一带一轴六片”的绿地系统。“一带”指“动漫园-南部次中心-科技园商业带”,这条商业带还串联了第二社区中心、万科社区公园、商业街、美食城、轮滑公园等配套项目,是起步区商业氛围最浓、最具有活力的区域。“一轴”指生态谷,以绿化为主,提供静谧的休闲、漫步场所。“六片”指起步区内三个已建和三个在建设的配套设施集中区域,每片都以社区中心、社区公园为核心,服务周边居民。公园休闲区的大面积绿地可以滞留更多的初期雨水,使其径流总量相应减小,一定程度上延缓了径流,使产污量减小。绿地表面对径流产生滞留作用的同时也吸附了很多径流中的污染物,这使得其径流中污染物的含量较低,污染物的产生量也较小。
4. 3.生态水系修复工程
生态城在保护修复自然湿地的同时,实施了与水生态修复、绿化景观建设相结合的人工湿地工程。仅3年时间,先后修复性建设了蓟运河故道示范段、慧风溪公园、永定洲公园等人工湿地,慧风溪生态廊道修复。
另外,在每个雨水泵站的出口都规划建设人工湿地,过滤并降低雨水中污染物含量,对初期雨水收集、处理后汇入清净湖和蓟运河故道,作为景观水体补水。人工湿地处理系统有预处理单元,采用增加厌氧水解酸化池的方法来有效去除悬浮物,且将大分子难降解有机物降解成小分子物质,以便优化后续处理,从而使出水水质更优,湿地系统运行更加稳定,应用年限更长。
4. 4.景观补水工程
生态城景观水体主要包括清净湖、蓟运河故道和慧风溪,水域面积为417  hm2,水体约1 400×104 m3。由于天津地区水蒸发量大,下渗量大,降雨量小,景观水需求量大,绿化景观用水接近总用水量的1/2,景观用水费用接近绿化养管费用的1/2。绿化景观补水是节水的重要领域,生态城大规模利用污水厂一级A出水、雨水、过境水和再生水,作为景观补水,实现水资源循环利用,减少源水使用比例,降低景观用水费用。生态城景观补水主要用于弥补水系蒸发和水系渗透,以及水体更新,以确保景观水质达标。生态城水系生态用水量约为2 750×104 m3/a,雨水经过处理利用后全部作为景观补水,约占生态总用水量的20%,年均近550×104 m3,可节约费用4 000万元,取得了良好的经济效益。
天津生态城公用事业运行维护中心已于2013年5月正式投入使用,是智能化管理平台的运行载体,中心将排水、供水、污水处理、水质监测、道路、桥梁、燃气、热力、环卫、交通等16个专业集成,实现了对整个生态城的高效管理。通过智能化管理平台的实施,生态城建成了水环境管理专网,并投入使用,连接了生态城环保、市政、水务等多家公司,保证了水环境运行数据传输、运行监测、应急指挥的信息化需要,连接了生态城污水厂、雨污水泵站、防汛管理等业务系统,实现了排水、雨污水泵站以及水环境各类运行数据的实时监测与动态报警,并根据预案进行调度指挥,形成了高效的闭环管理。
5、建议
生态城建设过程中,通过上述技术的应用以及实际工程的实施,大大削减了雨水中的污染物,充分利用了雨水资源,进而提高了水资源的利用率,补充了地下水,起到了调蓄雨水洪峰的作用,但建设和管理过程中仍存在一些问题。
①绿色屋顶系统可以截留、阻滞、吸收、贮存和净化雨水,它还可以改善城市生态环璄、调节小气候、减少径流、丰富城市景观。在生态城的建设中应着重推广,可以将绿色屋顶和雨水收集系统综合到建筑设计中。
②借助智能化管理平台,充分利用信息化手段,加强小区、广场、道路、泵站等各市政设施的运行管理,同时要及时对各设施进行清理与维护。
③道路雨水收集系统中,目前生态城仅仅设置了隐藏的雨水箅子,不能有效阻止大颗粒物进入雨水管道,致使管道有时会被堵塞。因此,雨水口应设置截污挂篮,防止大颗粒物进入雨水管道,同时旱季进入雨水口的垃圾等能够被挂篮收集,从而避免管道内积累的垃圾对雨水的污染。
④人工湿地纳污能力有限,要对人工湿地接纳污染物的浓度阈值进行分析,对进入人工湿地的初期雨水浓度进行实时监测,初期雨水中污染物浓度超过人工湿地接纳阈值时,应将初期雨水存储于储水池中,储水池中的初期雨水在污水排放低峰期经污水泵站排入污水厂进行处理。
⑤因为低势绿地、植被浅沟、透水铺装等技术单元对雨水水质处理效果较差,不适合单独使用来净化雨水径流污染,应作为一种预处理措施与其他生态措施联合使用。

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