體育公園水系統協同設計
來源：GRAF海綿城市雨水管理（微信號：GRAF-RINA）
本文已獲得原創授權
摘要
項目旨在通過梳理整個場地的雨水管理，以科學合理的海綿城市設計有效地對場地徑流雨水進行管理，同時將注重資源節約，合理選擇LID設施及其組合系統，保持場地開發前后水文特征基本不變，促進雨水儲存、滲透和凈化。
關鍵詞
公園；體育；雨水鏈；
項目時間：
2017.11
項目地點：
廣東珠海
項目面積：
8公頃
合作單位：
上海市政設計研究總院
項目負責人：
李明將、陳鑫
項目團隊：
徐高峰（項目協調）黃黎暉（水利專業負責人）黃源源（生態海綿設計）金劍（生態景觀設計負責人）楊華天（生態景觀設計師）李云霞（模型模擬計算）王金泉（污水處理負責人）
項目背景
項目擬建為體育公園，北側及東側有幾處較為集中的居住區，金灣區政府位于項目東側，地塊南側有藝術學院與城市職業技術學院。地塊周邊交通便利，北側南側出入口附近均有公交停靠點。
整個場地較有明顯的梯級關系，湖體為天然的海綿蓄水體，景觀設計后，整個場地的海綿城市雨水管理以就地消納，水質改善回用為主，保障最終從LID設施溢流入湖體雨水的水質達標。
按照《珠海市海綿城市專項規劃》，珠海將以“人水和諧、生態宜居、濱海特色”的海綿城市建設為總目標，在市域尺度上構建“山、水、林、田、城、濕地”一體化的城市海綿體。到2020年，實現海綿城市的區域將占到建成區面積的20%以上，到2030年占比更將上升到80%。“依托綠色基礎設施網絡布局及構成要素，構建與自然相適應的城鎮排水系統，重建珠海接近自然水循環的過程。”是珠海構建大區域海綿體的目標。
氣候資料分析
珠海氣候類型屬于南亞熱帶季風氣候，年平均氣溫22.4攝氏度，年平均降水量2090毫米，因此珠海只分為夏季和冬季兩個季節，每年11月到次年3月是冬季，其間刮西北風，西伯利亞寒流不斷輸送進入，導致珠海白天氣溫在17度左右。每年4月到10月是夏季，其間絕大多數時間刮東南風，日內平均氣溫超過25度。每年4月到9月是珠海降水最集中的月份，每年4-6月的雨來自西南季風，多暴雨；7-9月則多來自臺風。珠海年平均在日均氣溫15-25度之間的“舒適區間”的天數占170天，多集中在每年十月下旬到次年三月下旬。
土壤及地下水分析
下墊面分析
設計愿景
該項目預期實現三個關鍵目標：
1.滿足海綿城市管控指標：有效組織場地雨水，引導進入天然蓄水池；過程通過典型海綿設施凈化雨水保持天然蓄水池水質以增強其親水性。
2.打造景觀和游憩地：加強公園現有水體之間的視覺和功能上的聯系。改善景觀環境，升級休閑設施，增強環境舒適度和安全性，提升體育公園價值。
3.詮釋場地：通過對場地的設計與藝術性表現來揭示和講述公園水的故事，包括雨水資源的再利用。
控制目標
根據要求，確定體育休閑公園年徑流總量控制率目標85%，對應設計降雨厚度為52.4mm；年徑流污染去除率達到60%；海綿改造后區域排水能力達到3年一遇。區域開發建設前后的水文狀態保持基本不變
技術路線
本項目采取了“滯”“蓄”“凈”為主的海綿改造策略，綜合采取植草溝、雨水花園、濕地、原有湖體等措施管理雨水；部分區域雨水回用于球場灌溉及水景補水。
設計策略
我們團隊意識到，要想充分把握該項目以及場地所提供的機會，必須建立一個全面協作的設計環境。我們因此總結了一系列的關鍵策略，以確定和指導項目的設計、開發和交付。
策略一：淹沒分析梳理原始場地豎向徑流
1.原始場地存在較多積水區域，景觀改造后積水區域有所減少，但局部豎向低洼區仍存在不同深度的積水，最大積水深度為0.50m,最小積水深度為0.25m.
2.針對景觀改造后的場地采用不同的LID設施組合緩解內澇積水狀況，充分發揮現狀湖體的調蓄能力。
策略二：場地邊界條件的確定及客水組織
1.山體坡度較大并有斷層及滾石，屬于地質災害頻發區，現狀有不連續擋墻防護，場地改造為體育公園后建議結構專業對于擋墻的穩定性做二次論證評估以確保場地的安全性。
2.經現場勘察，山體周邊設置有截洪溝，山體產生的地面徑流，由現狀截洪溝進行截流。
3.場地有多處雨水排放口，主要是道路雨水經雨水口及管道組織后通過排放口進入場地。由于機動車道有較高的污染，海綿設計將對匯入雨水進行生態凈化后再排入自然湖體。
策略三：雨水徑流的重新優化
通過對場地的整體分析，公園整體建設將利用海綿城市建設理念建設多個雨水花園及園區，將區景觀設計的生態溪地、濕地水系有機融合，用生態技術來減緩、吸收和過濾地表雨水，旨在凈化區內雨水，激活片區周邊的活力。在較低洼綠地建設雨洪調蓄型綠地，塑造一個具有自凈、節能、可循環利用水資源的體育、海綿生態共生公園。
匯水區域劃分
根據景觀豎向設計及現狀排水分析，將其劃分為6個子匯水區。各匯水區編號及面積如下圖所示：
1）雨量管理
創造并恢復健康的自然生態環境，在豐沛而生機勃勃的體育公園中親近自然。通過建立海綿公園示范段，合理利用周邊天然湖體為雨量管理實現其綠色基礎設施功能。
2）水質改善
采用形式多樣的水質改善措施，使得攜帶非點源污染的地表徑流及部分客水得以在本案中實現水質凈化。根據徑流管理的具體目標，實現對水質中SS、NH3-N、TP、COD等污染物質進行去除和凈化。
3）雨水鏈及循環利用
通過彈性設計構建生活與綠色空間、綠色基礎設施以及水環境的聯結；
水循環利用不僅可以大大減輕水資源短缺壓力，也是最積極主動地保護水環境，解決生態用水和環境用水的最佳途徑。管渠設計
管渠設計
雨水鏈設計
LID設施平面布局
基于淹沒分析因地制宜不同類型的LID設施，構建綠色連廊，讓藍綠措施發揮綜合調蓄效果。
量化計算及模型校核
峰值及徑流總量評估：
1.LID設施的布置對入流峰值削減比例為31.6%; 起到了很好的控制效果。2.由于場地現狀池塘的調蓄，在85%降雨情景下，海綿前后均無出流，達標。3.在3a降雨情景下，海綿改造前場地徑流系數較大，不透水面積比例高，超過現狀池塘調蓄能力（按20cm計算模擬），近145m³的雨水外排，有出流。4.在3a降雨情景下，部分LID設施由于場地坡度大流速快被短暫淹沒，隨著降雨減弱及LID本身溢流口的排水，積水得到緩解并最終由現狀池塘調節，降雨完全控制，無出流。
污染物去除率評估
初雨沖刷帶來的面源污染負荷較高，隨著海綿設施的截留、吸附過濾和沉積等綜合作用，污染物濃度開始下降；但隨著降雨峰值和徑流峰值的到來，帶來的污染物超過了海綿設施的處理能力以及將一些前期沉積的SS攪動致使污染物濃度上升，在徑流峰值過后，污染物濃度逐步下降。各項LID設施對SS的平均去除率達到了80%＞60%控制目標。
結果與效益
1.LID設施的布置對入流峰值削減比例為31.6%; 起到了很好的控制效果。
2.由于場地現狀池塘的調蓄，在85%降雨情景下，海綿前后均無出流，達標。
3.在3a降雨情景下，海綿改造前場地徑流系數較大，不透水面積比例高，超過現狀池塘調蓄能力（按20cm計算模擬），近145m³的雨水外排，有出流。
4.在3a降雨情景下，部分LID設施由于場地坡度大流速快被短暫淹沒，隨著降雨減弱及LID本身溢流口的排水，積水得到緩解并最終由現狀池塘調節，降雨完全控制，無出流。
5.初雨沖刷帶來的面源污染負荷較高，隨著海綿設施的截留、吸附過濾和沉積等綜合作用，污染物濃度開始下降；但隨著降雨峰值和徑流峰值的到來，帶來的污染物超過了海綿設施的處理能力以及將一些前期沉積的SS攪動致使污染物濃度上升，在徑流峰值過后，污染物濃度逐步下降。各項LID設施對SS的平均去除率達到了80%＞60%控制目標。
6.雨水再利用通過蓄水池及埋地式一體凈化機房實現，每年可收集再利用雨水預計18000m³，用于運動場地沖洗及綠化澆灑，每年可節約自來水費54000元；每年可節約排污費250000元，總計節約30萬元，投資回報期N=785/30=26年。
