城市生態(tài)綠地水景系統(tǒng)中水量平衡的探討

楊立慧

（中國美術(shù)學(xué)院風(fēng)景建筑設(shè)計(jì)研究院，浙江杭州 310016）

一、引言

城市園林綠地中的水景常被稱為園區(qū)的靈性所在，但由于在設(shè)計(jì)和建設(shè)中過于注重景觀效果，一些項(xiàng)目忽視了節(jié)約用水與水量保障問題，導(dǎo)致后期運(yùn)行和養(yǎng)護(hù)的水源難以保障、補(bǔ)換水成本過高，水景不能長期運(yùn)行，形同虛設(shè)，枯竭的水景反而成為設(shè)計(jì)敗筆[1]。隨著科技發(fā)展和生態(tài)意識的提高，人們發(fā)現(xiàn)收集雨水可作為景觀用水，但雨水資源及年季在各地分配不均，因此其作為主要水源的水景規(guī)模和方案需經(jīng)科學(xué)的分析。利用水量平衡分析可以統(tǒng)籌考慮水景設(shè)計(jì)與雨水收集的各相關(guān)要素，模擬、量化水景運(yùn)行狀況與雨水收集量的關(guān)系，指導(dǎo)水景方案的規(guī)劃設(shè)計(jì)，尋求合理的規(guī)模、高效的水資源利用率，降低建設(shè)投資與運(yùn)行費(fèi)用，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)美觀的園區(qū)水景觀[2～3]。

二、工程概況

襄陽市習(xí)家池旅游風(fēng)景區(qū)總占地面積約35.3 公頃，其中水體水面面積約2.1 公頃，水體總?cè)莘e約為2.5200 萬立方，硬地面積約5.1 萬方，綠地面積約18 萬方（不含山體）。水景為動靜態(tài)相結(jié)合，即各水塘通過溝渠或溪流相串聯(lián)，自西北向東南逐漸降低，水面最大落差約為19.5m，水流原始動力來自機(jī)械提升。目前區(qū)內(nèi)有一眼深井，出水量為160m3/d。

經(jīng)計(jì)算，景觀用水量約需529m3/d，水體水質(zhì)要求達(dá)到地表水Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)。

三、水量平衡與補(bǔ)水方案

補(bǔ)水方案主要考慮當(dāng)?shù)乜捎玫难a(bǔ)水水源及可使用量。補(bǔ)水水源一般包括地下水、地表水、雨水、再生水以及自來水[2]。在條件允許時(shí)使用地下水的優(yōu)點(diǎn)是水質(zhì)較好、取用便捷廉價(jià)，但可能受當(dāng)?shù)卣呦拗啤Ｈ魣@區(qū)周圍有較豐富的地表水資源，如河流或湖泊，經(jīng)有關(guān)部門許可后可以直接取用補(bǔ)水，成本也較低，但多數(shù)城市的地表水質(zhì)可能較差，需要進(jìn)行處理。對建有中水系統(tǒng)或有市政再生水可供使用的園區(qū)，可取用再生水作為補(bǔ)水水源，能較好保證水量，但缺點(diǎn)是水中氮磷指標(biāo)較高，容易造成景觀水體的水質(zhì)惡化。自來水補(bǔ)水的缺點(diǎn)是造價(jià)高，不符合當(dāng)前的節(jié)水要求，甚至可能被禁止使用，而且對自備井的控制也越來越嚴(yán)格。

針對襄陽市習(xí)家池景區(qū)工程，補(bǔ)水方案如下：

目前區(qū)內(nèi)有一眼深井，出水量約為160m3/d，最大日補(bǔ)水缺口為369 m3/d。景觀補(bǔ)水盡可能不采用城市自來水，以便節(jié)水節(jié)能。

（一）補(bǔ)水方案A:采用雨水回收利用結(jié)合深井供水

1.儲水容積。

利用水體貯水。最下游水體既是雨水用戶，又是雨水儲存設(shè)施。雨水的蓄存通過以下方式實(shí)現(xiàn)：水體設(shè)置設(shè)計(jì)水位和溢流水位，利用水位之間的容積蓄存雨水。景觀設(shè)計(jì)考慮不同水面標(biāo)高的景觀效果。

最下游水體水面面積約4000 m2，總水深約3m，擬1m 水位差蓄存雨水，蓄存容積 V=4000 m3，則按最大日補(bǔ)水量可供用4000/369=11d。

2.匯水面積。

襄陽市月平均降雨量（h1）7 月最大，143.9mm；月平均蒸發(fā)量（h2）5 月最大，179.7mm；蒸發(fā)和降雨差值（△h）5 月最大，84.8mm；△h 與月平均降雨量（h1）之比12 月份最大，2.04。一、十二月份降雨量相對較小，最大僅為19.3mm，收集其它匯水流域雨水幾乎不可能。設(shè)計(jì)選用2～11 月份中△h 與h1 之比最大的四月份作為計(jì)算依據(jù)。

S=(△h/ h1*F+V/ h1)/Ψ=(1.35*21000+4000/59.8*10-3)/0.2= 476200 m2

S—總匯水面積（m2） F—水體水面面積（m2） Ψ—綜合徑流系數(shù)，暫按0.20 取值

以上計(jì)算的匯水面積大于景區(qū)總用地面積約123200 m2，需將景區(qū)山體雨水匯入水體。

3.蓄水校核。

由于一、十二月份降雨量很小，地面幾乎無徑流雨水，水體不能有效收集水面以外雨水。所以，水體蓄水及深井給水應(yīng)能滿足兩個月的補(bǔ)水要求。一、十二月份氣溫較低，水體循環(huán)流量按降低50%計(jì)算，同時(shí)綠化每2 天澆灌一次，地面澆灑忽略。一、十二月份△h之和為62mm。

則一、十二月份需蓄存水量應(yīng)為：V1=3658 m3＜4000 m3，蓄水滿足要求。

4.雨水收集。

擬管網(wǎng)收集地面及山體雨水，初期雨水棄流，后就近排入水體，部分經(jīng)植被徑流雨水亦可直接排入。停車場雨水不得進(jìn)入。水體及溝渠兼作山體排洪用。

（二）補(bǔ)水方案B:漢江引水

漢江距景區(qū)內(nèi)池塘僅約665m，水量充沛，且漢江長年水質(zhì)極好，這為漢江引水成為可能提供了便利條件。

若采用該水源補(bǔ)水，可將引入設(shè)置成兼具補(bǔ)水和自然循環(huán)之功能，考慮 15 天一個循環(huán)周期。 則水泵最大流量為(Qd+25200/15)/24=92 m3/h。最高水體水面與漢江常水位落差約為43m。設(shè)計(jì)選用三臺出水量約54 m3/h，揚(yáng)程70m，電機(jī)功率18.5Kw水泵。水泵兩用一備，交替運(yùn)行，可根據(jù)不同季節(jié)及降雨情況決定開啟一臺泵或兩臺泵。

（三）方案比較

兩個補(bǔ)水方案各有優(yōu)劣，方案A 利用天然雨水作為部分補(bǔ)水水源，無需動力提升，節(jié)能具有一定優(yōu)勢；方案B 優(yōu)勢是補(bǔ)水有保障，但需進(jìn)行水質(zhì)循環(huán)處理，增加了日常運(yùn)行維護(hù)管理成本，且設(shè)備占地。因此，推薦方案A。

四、結(jié)語

構(gòu)建城市綠地生態(tài)水景系統(tǒng)時(shí)科學(xué)合理的水景設(shè)計(jì)和用水規(guī)劃尤為重要。利用水量平衡分析不僅可模擬設(shè)計(jì)方案中雨水利用的效果，也可以清晰的反應(yīng)水景建成后整體運(yùn)行狀況，對節(jié)約用水、提高雨水資源利用率、降低投資和調(diào)整水景改建和管理運(yùn)行成本等具有重要意義。本文旨在引起人們對水資源利用、水量和水質(zhì)保障等問題的重視，為今后水景建設(shè)的發(fā)展方向提供探索的方法，使水景設(shè)計(jì)符合當(dāng)前建設(shè)節(jié)約型社會的要求，亦真正成為綠色可持續(xù)發(fā)展的景觀靈魂。

[1]車伍等.雨水利用與水量平衡分析在城市園區(qū)水景設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].中國園林,2006,12:62-65.

[2]李俊奇等.小區(qū)雨水利用工程費(fèi)用模型與優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].給水排水,2005,31:14-18.

[3]劉蘇峽等.基于水量平衡的流域生態(tài)耗水量計(jì)算—以海河為例[J].自然資源學(xué)報(bào),2004,05:662-671.