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城市雨洪资源管理研究与应用

时间:2023-11-21 理论教育 版权反馈
【摘要】:该区面向水生态的雨洪排水资源化利用措施包括就地利用和集中利用措施。

城市雨洪资源管理研究与应用

6.1.2.1 郑东新区CBD基本情况

郑东新区CBD 位于河南省省会郑州市区东部,是郑州市委、市政府根据国务院批准的郑州市城市总体规划,为实施拉大城市框架、扩大城市规模、加快城市化和城市现代化进程战略而投资开发建设的新城区如图6-4所示。该区以迁建的原郑州机场为起步区,以国家经济技术开发区为基础,西起老107国道,东至京珠高速公路,南自机场高速公路,北至连霍高速公路,远期规划总面积约150km2,相当于目前郑州市已建成市区的规模,将在未来20~30年内建成。郑东新区开发建设作为河南省加快城市化进程的龙头项目,已被河南省政府作为重点工程列入日常工作。

图6-4 郑东新区图

CBD总用地面积约2km2,规划有“郑州国际会议展览中心”“河南省艺术中心”和五星级宾馆—新郑州饭店及60栋高层建筑。郑州国际会展中心总建筑面积30万m2,按大型国际会展中心标准建设;河南省艺术中心,首期工程建筑面积3万m2,设3000人戏剧场影视中心、艺术馆、美术馆、音乐厅、排演厅等;新郑州医院,建筑面积2万~3万m2,按国际标准医院规划,300张床位;新郑州宾馆,建筑面积8万~10万m2,700间客房,按国际五星级酒店规划,其他有金融大厦、裕鸿大厦、神马大厦、中国长城铝业集团公司总部、劳动大厦、郑州广电大厦等20~26栋高层建筑。

郑东新区CBD 新规划方案确定,在CBD 的北部,将现在的洼塘地开挖为具有相当规模的人工湖——龙湖,以贯穿市区的金水河东风渠等水系为纽带,将龙湖与新区CBD连接起来,成为新区的主要景观;龙湖的水面面积约7km2,与杭州西湖的面积相当,将于2003年完成挖湖后,引入澄清后的黄河水。龙湖周边作为CBD 副中心,规划为国际性旅游度假、文化教育和高级居住区。

根据郑东新区面向水生态的雨洪排水工程设计规划,该地区的雨洪就地利用措施包括:国际会展中心和艺术中心的屋顶集雨利用系统,中央公园绿地和大型公共绿地下沉式设计,半透水式环湖广场、停车场以及就地蓄积利用设施,渗透式路面等。

郑东新区是郑州市拟建的新城区,为提高城市品位,改善生态环境,新城区的规划思想核心为“生态城市”和 “共生城市”,因此,在城市规划中,提出了 “以城市人工湖泊(包括龙湖和龙子湖)和与之相连的河流构成覆盖郑东新区——乃至整个郑州市的河网水系,以此为依托,构架城市的绿化系统和生态系统,实现 ‘人与自然、人与历史文化、人与其他物种’共生”的城市规划建设指标。整个规划中,两大人工湖泊 (龙湖水体面积6.08km2,龙子湖水体面积1.2km2)为东区规划的点睛之笔。

CBD地区为新城中心商务区,将是未来郑州市最为繁华的商务、休闲中心。在CBD中心湖两岸规划建有郑州市标志性建筑物——国际会展中心及会展宾馆、艺术中心、CBD湖中央大型喷泉。此外为满足娱乐、休闲需要该区布置有中央公园、大型停车场、环湖广场、公交车站 (远期为地铁站)等设施。该区位于龙湖水系以南,通过南北运河(南至CBD 中心湖,北至东风渠交叉口,长1.983km)同位于 “龙心”的CBD 副中心连成一体,东西运河 (西至金水河交叉口,东至熊耳河交叉口,长3.337km)与金水河、熊耳河交接,使CBD 及其周围地区形成完善的共生水系。CBD 地区的水系包括CBD区运河 (包括南北走向和东西走向两条运河)和CBD 中心湖,其中CBD 运河在汛期为行洪河道,非汛期时两水体通过1号、2号、3号三个关闭闸门,构成一封闭水系。同时在中心湖和运河之间布有4号闸门,以满足中心湖换水要求。在功能上,CBD 中心湖为一景观湖,水体只需维系其景观功能。运河湖区水体,除在汛期具有行洪功能外,在非汛期水体作为该区低质水利用水源。结合该地区的防洪规划,雨洪排水管网的设计重现期T=2a。

在该区雨洪排水规划过程中,考虑到该区建设定位,以及郑州市作为北方城市的缺水现状。该区雨洪排水系统的规划面向城市水生态,既考虑雨水资源化利用,使得市区降雨作为城区用水的一部分,以节约水资源,又应当满足城市防洪排涝要求,保障城市水生态系统的健康循环。

该区面向水生态的雨洪排水资源化利用措施包括就地利用和集中利用措施。就地利用措施包括:国际会展中心和艺术中心采用屋顶集雨系统,该部分雨水资源可以作为冲厕用水以及场馆清洗用水;中央公园和大型公共绿地采用下沉式绿地设计,以滞蓄、净化雨水并可回灌地下水;环湖广场和停车场采用半透水材料,并布设渗透设施,以回灌地下水。集中利用措施:就地利用后的雨洪排水,经管网汇流后进入中央公园的人工湿地系统净化处理后,汇入运河水体,作为运河水体水源一部分,并作为低质水加以利用。

在水体水质方面,考虑到CBD 中心湖及运河是CBD 区的 “点睛之笔”,CBD 地区为东区旅游、商业中心,应确保水体水质。拟定CBD 中心湖水体水质为Ⅲ类,运河水体水质为Ⅳ类,并考虑到超过设计重现期的暴雨时的水质要求,在CBD 中心湖湖周布有环湖雨水截水绿沟,此时暴雨雨水经绿沟净化后,进入中心湖水体。通常状况下雨水资源基本上都进入运河水体,以保证中心湖水体免受污染。

6.1.2.2 国际会展中心和艺术中心的屋顶集雨利用系统

国际会展中心和艺术中心位于内环路内侧,均建有屋顶集雨利用系统,两建筑物屋顶设计为圆形,便于雨水的收集,参见景观规划图,在两建筑区内,雨期回用水量可用于厕所冲洗以及两处绿地浇洒,根据设计规划,国际会展中心、会议厅以及艺术中心屋顶总集雨面积为12.74万m2,由屋面集雨公式计算可得在多年平均条件下,建筑屋顶集雨量约为6.54万m3。按照 《建筑中水设计规范》(GB 50336—2002)要求,娱乐设施冲厕用水定额为40~70L/人·日,若取冲厕用水定额为50L/人·日,考虑到该区建成后娱乐、旅游人口较多,计算时取日流动人口为10000人,则该部分用水可保证4个月的冲厕水量。

6.1.2.3 中央公园及大型公共下沉式绿地

中央公园位于CBD中心湖湖体西侧,规划布设有绿地草坪、中央公园内湖以及用作雨水综合处理的人工湿地系统。公共绿地指位于CBD区内环路内侧建筑物夹带的规划绿地。为避免水体受雨水径流污染并节约草坪绿地灌溉水量需求,该部分绿地采用下沉式设计。中央公园总面积为11.21万m2,规划下沉式绿地面积为3.36万m2,由于公园中布置有人工湿地,该部分降雨径流不会进入下沉式绿地,因此该部分绿地服务面积为扣除人工湿地的部分约2.80万m2。湖周环湖下沉式绿地根据周围建筑物规划,嵌入式布置,总面积约为10.61万m2,CBD地区半透水广场面积13.37万m2,道路为19.66万m2,建筑物屋顶面积12.74万m2,考虑到主要建筑物都采用了雨水利用措施,如屋顶集雨设施、渗透式路面广场等,因此该部分下沉式绿地服务面积按照其实际面积的一半考虑,即该部分绿地服务面积约为22.89万m2

根据前面的分析,中央公园内以及公共下沉式绿地雨洪就地利用资源量主要是指通过绿地渗入地下回灌地下水的部分雨水资源和滞留减少绿地浇洒水量。但由于考虑到两部分绿地服务的区域的下垫面不同,将两者分开计算:

QP为计算时段内汇入中央公园下沉式绿地的径流总量,按照下沉式绿地就地利用分析,可得:

式中 HZ——计算时段内单位面积的降雨量,m3/hm2

FPn——中央公园下沉式绿地服务用地的面积,2.8hm2

CPn——中央公园下沉式绿地服务面积的径流系数;考虑到公园路面铺砌较少,一般为干砌砖石和碎石路面,故取CPn=0.4;

FP——中央公园下沉式绿地和其服务面积之和,FP=FPg+FPn,为6.16hm2

FPg——中央公园下沉式绿地的面积,为3.36hm2

GP——中央公园内下沉式绿地面积占地比例,用百分数表示,GP=FPg/(FPg+FPn)×100%=54.5%;

MP——中央公园下沉式绿地面积负荷率,MP=1/GP=1.83。

上式中HZ为计算时段单位时间降雨量,由于考虑到CBD 地区雨洪排涝管网的设计重现期P=2a,按照一场降雨历时为T=120min计算,则有:(www.xing528.com)

代入数值计算得HZ=1008.45m3/hm2

将以上式代入得QP=4516.16m3

计算时段内该部分下沉式绿地的下渗量为:

式中 SP——中央公园绿地雨水渗透量,m3

KP——土壤渗透系数,由于中央公园绿地主要土壤来自运河及中心湖开挖土,稳渗率为5×10-6m/s;

J——水力坡度,对于垂直下渗,取J=1;

T——计算时段,120min;与HZ的计算时段相同。

则计算时段内中央公园绿地雨水渗透量为:Sp=1209.6m3

中央公园下沉式绿地蓄水量为:

式中,H 为下沉式绿地和雨水溢水口的高程差,规划下凹深度为0.08m,计算得ΔUp=2688m3,由其稳渗率可得该部分雨水可在约4.5h内渗透完,而一般绿地植物耐淹时间为1~3d,因此设计成下沉式绿地植物不会受淹。

由以上计算得:中央公园一场重现期为2a降雨历时2h 的就地利用量为:QPspot=3897.6m3,溢流量QP3=618.56m3

环湖公共下沉式绿地就地利用量参考中央公园计算方法计算,径流系数Cn取为0.5,代入计算得该部分下沉式绿地就地利用量Qcspot=12107.6m3,Qc3=10133.49m3

表6-2 CBD区雨水就地利用成果分析表

6.1.2.4 半透水式环湖广场、 停车场及透水路面

CBD 中心区考虑到游人步行需要,要避免雨洪内涝,同时考虑到回灌涵养地下水,该区主要硬化广场采用透水材料设计,包括位于CBD 湖东北岸的停车广场和环湖布置的环湖休闲广场,规划面积为13.37hm2,透水路面主要包括内环路内侧路面,规划面积为19.66hm2。该部分雨洪径流利用量主要指渗透地下的雨水资源量。

由以上计算得出一场重现期为2a历时2h的降雨量HZ为1008.45m3/hm2,则渗透量为:

式中 HZ——计算时段内单位面积的降雨量,m3/hm2

F——入渗区面积,包括总面积为33.03hm2

f——渗透系数,取值为0.45。

则有Qinfiltrate=14989.1m3

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