李盼盼

( 北京当代科旅规划建设研究中心，北京 100037)

1 引言

随着社会经济的发展，居民生活水平不断提高，居民对公园的要求也随之上升，建设集运动健身、休闲游玩、生态观赏、环境良好等功能为一体的公园是城市建设的必然趋势。公园内景观湖体是居民放松身心，舒缓情绪的场所，景观湖水水源短缺、流动缓慢、生境单一等因素易发生水质问题[1]，定期补水换水是保障湖水水质的关键。然而由于城市水资源短缺，很多湖体受到水源因素的限制[2]。同时，城市洪涝频发，雨水资源并未得到充分利用，将雨洪作为湖体的补水水源以改善湖水水质，是缺水型及内涝型城市未来的研究方向。

2 工程概述

本工程位于北京市通州区，一期工程范围13.7 hm2，其中水面面积约为3.5 hm2，最浅处0.3 m，最深处2.5 m，平均水深约1m，整个湖体库容为35400m3，公园湖水为景观用水，无水上娱乐设施。其余绿地及道路等部分综合径流系数为0.36，公园内将海绵设施与地形结合，雨水经海绵设施初步截留后经截污雨水口汇入湖水，工程范围内绿地收水面积占绿地面积93.7%。

北京市具有明显的北方降雨特点，即全年降雨分布极不均匀，降雨量集中在6、7、8月份，其余非雨季如11月至次年3月份，月均降雨量不足10 mm[3]，北京市1981～2010年月均降雨量如图1所示[4]。

图1 北京市月均降雨量

3 补水量削减分析

3.1 补水量计算方法

依据《水量平衡计算方法—用于研究和实践的国际指南》[5]，公园湖体水量平衡可依据下式计算：

Q补+Q雨1+Q雨2=Q蒸发+Q下渗+Q他用

(1)

式(1)中：Q补为外来水源补水量；Q雨1为湖面降雨量；Q雨2为径流汇入量；Q蒸发为湖水蒸发量；Q下渗为湖水下渗量；Q他用为湖水他用水量，例如灌溉等。

3.2 无雨洪利用时，水量平衡分析

公园内湖体补水水源为再生水厂出水，北京地区多年平均水面蒸发量依据《雨水控制与利用工程设计规范》见图2[6]。

图2 北京市月均蒸发量

湖底防渗措施采用700 mm厚黏土，压实后渗透系数≤1×10-7cm/s,公园内湖水经处理后主要用于绿化灌溉，公园绿地面积约8.1 hm2，绿化灌溉每日用水量约1～3 L/d[7]，其用水量主要集中在春夏秋三季，冬季无绿化灌溉，为保持公园水体1 m的常水位需进行补水，公园湖体水量平衡计算见表1。

表1 公园湖体水量平衡计算

3.3 雨洪利用时，水量平衡分析

公园内绿地平均坡度在3%～11%之间，绿地含蓄雨水量为9.5 mm[8]，即降雨超过9.5 mm时才能在公园内形成径流。公园内有3种不同的下垫面类型：建筑、绿地、广场，依据不同下垫面类型的特点，制定不同的雨洪利用方案，具体措施见下图3。雨水经一系列海绵措施后，最终汇入湖水，公园内部年径流控制率达85%(32.5 mm)，对比月均降雨量可见仅有5-9月份会有绿地中雨水汇入湖体中，其余月份湖体仅接纳水面范围内降雨。

图3 公园内部海绵措施方案

有雨洪利用设施时，径流经渗透、沉淀净化后，径流雨水汇入湖体，此时公园湖体每月补水量见下表。

表2 公园湖体水量平衡计算

3.4 补水量对照分析

园内布置海绵措施，降雨量小于32.5 mm时，园内无汇流入湖水，对补水量无影响，但在5～9月份，对补水量有较大影响，由于7、8月份降雨量较大，无雨洪利用时也可以不用补水，有雨洪利用时，湖水的常水位较无雨洪利用时增加0.1 m。有雨洪利用时，5月份可以节省413 m3水量，在6月份节省水量最高，可达3078 m3，9月份可以节省1312 m3水量。经过雨洪利用，湖水补水全年可节约4803 m3水量，补水量削减约23%。

3.5 雨洪利用时水质保证

雨洪利用时，园内径流雨水通过一系列的海绵措施进入湖体，初期径流污染得到控制，但后期径流水质仍低于景观用水水质标准，以道路、广场雨水为例，后期径流雨水的TSS为30～120 mg/L，NH3-N为1～4 mg/L，TN约为5～10 mg/L，TP为0.1～0.2 mg/L[6]，公园内道路广场等较为清洁，取下限值与地表水Ⅴ类水标准对比发现，TN略显超标，为保证湖水水质，采取如下措施。

(1)增加曝气推流设备13台，曝气能力约4 kg O2/h，增加水体复氧性，提高水体内微生物活性，加速水中污染物分解，同时推流造流，增加水体流动性，减少湖体死水区水流状态。

(2)湖体末端增加循环水泵，形成末端—首端的循环，循环管道上设置砂滤等过滤设施，增强水体流动的同时清洁水质。

(3)利用湖体中开阔的水面，构建生态系统，在水体中营造出植物群落—鱼类—底栖动物的生物网络，建设动态弹性的生物平衡网络，控制水体富营养化。

(4)整个湖体最浅处0.3 m，最深处2.5 m，集合了溪流、湖体、浅滩等多种水体形态，通过蜿蜒的河流形态以及浅滩、深潭的构建使水中形成不同水位及流速带，满足不同水生生物生存要求，有利于提升生物多样性。

(5)在浅水区使用卵石衬底，极大地提高了河床的比表面积，增加了附着在河床上的微生物的数量，促进硝化作用和反硝化作用，有利于水体自净。

4 结论

雨洪利用作为湖水补水源，充分发挥水资源利用率，减轻市政补水负担，是未来的发展趋势。本工程内经过雨洪利用后补水量有大幅度削减，全年削减量可达23%。北方城市仅在夏季有径流汇入湖水中，所以夏季补水量削减较大，如6月份补水量减可达95%，若南方城市建设雨洪利用设施，则效果远远好于北方。

雨水水质不稳定，所含污染物浓度较补水水源高，雨水进入湖体后如何净化，保持湖水水质仍是雨洪利用中需要注意的问题。