基于区域雨洪调控的中央公园海绵系统设计方法研究--以沣西新城大西安中

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达周才让，牛萌，何俊超，白伟岚

*

，邹舟.基于区域雨洪调控的中央公园海绵系统设计方法研究——以沣西新城大西安中央公园为例.中国园林，2021，37(5)：80-85.

基于区域雨洪调控的中央公园海绵系统

设计方法研究

——以沣西新城大西安中央公园

为例

Research on the Design Method of Central Park

Sponge System Based on Regional Rain Flood

Control—Taking Xi'an Central Park of Fengxi New

City as an Example

达周才让

牛 萌

何俊超

白伟岚

*

邹 舟

DAZHOU Cairang

NIU Meng

HE Junchao

BAI Weilan

ZOU Zhou

摘 要：

随着中国城市化进程的加快，新城建设中的中央公

园数量日趋增多，中央公园发挥着城市海绵体、绿色地标、发

展引擎等多重功能，也是城市中心重要的绿色基础设施。为落

实海绵城市理念，以沣西新城大西安中央公园为例，研究蓝绿

交融背景下，肩负区域雨洪调控功能的中央公园海绵系统构建

思路，提出雨水传输系统、雨水径流调蓄系统及水系净化系统

并行的区域雨洪调控策略，总结以海绵理念为主导、科学体系

为框架、多专业协调融合的海绵系统设计方法。

关 键 词：

风景园林；蓝绿交融；中央公园；海绵城市；绿色

基础设施

文章编号：

1000-6664(2021)05-0080-06

DOI：

10.19775/.2021.05.0080

中图分类号：

TU 986

文献标志码：

A

收稿日期：

2020-03-12

修回日期：

2020-12-21

Abstract: With the acceleration of urbanization in China, the

number of central parks in the construction of new towns is

安市滨湖东路绿地为研究对象，提出了半湿润地

区外源径流型海绵绿地的低影响开发体系设计及

效能量化模拟等；李铮等

[8]

以宿迁市桥头公园为

研究对象，系统总结径流总量控制、径流峰值控

制、径流污染控制和雨水资源化利用等措施对绿

地的贡献；李舟雅等

[9]

以晋中市社火公园为研究

对象，提出基于自身雨水消纳能力展开设施类型

选择、径流控制计算、空间布局设计和效能量化

模拟的技术路线。基于已有研究和国家海绵城市

试点建设实践，笔者结合大西安中央公园的设计

经验，总结了基于区域雨洪调控的中央公园海绵

系统设计方法。

2 中央公园的区域雨洪调蓄功能

城市雨洪调控的根本目的是通过雨水设施截

留、储存地表径流，减少进入城市排水管道系统

的雨水径流量，起到错峰排洪、缓解城市内涝、

降低下游洪水峰值流量的作用。绿地是市政公用

设施的重要组成部分，根据绿地规模、位置的不

同，其承担的海绵功能主要分为“源头减排、中

途传输、末端调蓄”3个层面。相较于传统绿地，

中央公园具有透水下垫面大、绿色空间比例高、

与城市水系统关系紧密等优势，将其作为区域调

蓄空间，消纳不同设计降雨条件下的雨水径流，

与城市其他排水防涝设施共同构成城市雨洪调控

系统，应是更好发挥中央公园综合功能的重点。

3 中央公园海绵系统设计

3.1 中央公园海绵系统目标

中央公园所承担的区域雨洪调控职能是通

过构建公园海绵系统完成水安全、水生态、水环

境、水资源4个目标而实现的。

3.1.1 水安全目标

中央公园的设计应与排水防涝规划、海绵城

市专项规划相协调，采用灰绿结合的调蓄系统，

承接周边汇水区域内的雨水径流，充分发挥其区

域雨洪调蓄功能。

3.1.2 水生态目标

中央公园要充分发挥下垫面优势，降低雨水

径流的流速及流量

[10]

，明确海绵城市相关规划提

出的区域径流总量控制指标，实现绿地对中小型降

雨控制的同时，最大限度地收纳公园外部径流。

3.1.3 水环境目标

中央公园应对收纳的周边区域客水进行预处

82

4.2.2 水生态目标

以《沣西新城中心绿廊海绵城市系统方案》

确定的源头减排指标为依据，通过场地竖向设计

公园场地内年径流总量控制率达到90%的控制

目标。

4.2.3 水环境目标

充分考虑上位水系规划，构建中央公园的水

质保障措施，建立径流滞蓄净化、客水预处理、

再生水净化和水系循环等水质保障系统，促使水

系连通，提高水系自净能力，保障公园水系水质

满足地表水Ⅳ类标准。

4.2.4 水资源目标

收集公园自身径流，将客水、再生水作为公

园水系生态补水的主要水源。确定中央调蓄湖体

作为公园绿地灌溉和道路浇洒的水源，实现雨水

资源利用量不低于17万m

3

/年的目标。

4.3 不同层级雨水控制系统设计

在沣西新城建设初期启动大西安中央公园的

设计，使公园建设与新城开发统筹协调。为充分

发挥中央公园的雨洪调蓄功能，以中央绿廊汇水

分区为单元，结合上位规划统筹区域海绵系统，

分别从雨水管网标准(应对3年一遇降雨)、内涝

防治标准(应对50年一遇内降雨)和超标雨水溢流

标准(大于50年一遇降雨)3个层级，衔接绿廊水

系、市政雨水总排口客水、道路行泄通道超标雨

水，建立中央绿廊地区雨洪滞蓄系统(图2)，构

建区域“大海绵体”。

4.3.1 雨水管网设计条件下的径流控制

在雨水管网标准条件下(3年一遇降雨)，

将公园接入新城核心区的12个雨水排口管底

标高设计为384.5m，低于公园地面平均标高

388.0m。设计方案综合考虑安全与景观效果，

将雨水排口通过自流、溢流提升和水泵提升3类

衔接方式，引入公园调蓄水体。公园自身雨水径

流通过优化场地竖向设计，依地势布置传输型植

草沟、旱溪、净化渠等绿色雨水设施替代雨水管

网，设施过水能力满足3年一遇降雨标准，最大

限度将雨水径流引入中心水体补充水源。

4.3.2 内涝防治目标下的径流控制设计

在内涝防治条件下(50年一遇降雨)，公园将

承接216.18hm

23

汇水区内的20.4万m超标雨水

(图3)。按照过水断面计算旱溪规模，在公园内部

设置宽4m、深0.8~1.5m的旱溪，有效对接周边

道路的行泄通道，引导超标雨水汇至公园水系。

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2

3

图2 大西安中央公园客水汇水分区(作者改绘自《沣西新城中心绿廊海绵城市系统方案》)

图3 中央公园行泄通道超标雨水汇水范围

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83

4-14-24-3

图4 中央公园竖向设计(4-1)、径流分析(4-2)和汇水分区(4-3)划定

图5 中央公园水位设计

边侧布置净化渠，对山体雨水径流净化输送；沿

公园道路及铺装场地外围设置植草沟对雨水进行

汇集、输送和初步净化；在植草沟低点设置下凹

绿地，将雨水径流进一步滞留、下渗、净化，削

减地表径流污染物；通过溢流管道将下凹绿地内

的超标雨水排至公园水系，经过生态驳岸和滨

水湿地的过滤净化后，最终汇入河道及中心调

蓄湖体。

4.5 基于水位计算的雨水径流调蓄系统设计

中央公园作为沣西新城最重要的雨洪调蓄空

间，需确定不同雨水控制条件下的水位高程，预

留足够的调蓄空间(图5)。

1)极限水位。

根据《沣西新城雨水工程专项规划》设定的

50年一遇溢流管道标高386.1m，确定公园调蓄

水体的极限水位为386.0m，保证公园50年一遇

降雨条件下的雨水不外排。

2)丰水期水位。

通过计算公园50年一遇降雨条件下的超标

雨水量，可得出极限水位与丰水位的水位差，进

而确定公园的丰水位。超标雨水量包括客水汇入

量和场地汇入量，计算公式如下：

式中，

VH

场设

为场地径流量(m)；为50年

3

一遇设计降雨量(127.7mm)；

H

控

为场地源头

的年径流总量控制率88%所对应的设计降雨量

(21.8mm)；

FF

汇水

为公园场地汇水面积(hm)；

2

为公园水系面积(hm)。经计算，公园汇水面积为

2

109.63hm

22

，水系面积为31.58hm，公园内地表

径流汇入中央公园水系的径流量为15.64万m

3

。=10(-)+10(4)

在满足50年一遇设计降雨条件时，按照以

下公式计算公园水系的调蓄空间：

3)常水位。

计算中央公园3年一遇雨水管网条件下的调

蓄水量，可得出丰水位和常水位的水位差，进而

确定公园的常水位。调蓄水量等于12个雨水排

口的客水汇入量与公园自身的径流量之和减去蒸

发量和渗漏量，计算公式如下：

5

VHHF

客设控客

=10(-)(1)

式中，

V

客

为汇入公园水系的客水径流量

(m

3

)；为50年一遇设计降雨量(127.7mm)；

H

设

VHHFHF

径设控场设水

VVVVV

调客径蒸渗

=+--(5)

式中，

VH

径设

为公园场地径流汇入量(m)；

3

为3年一遇设计降雨量(45mm)；为公园场地=+-(3)

HVVVV

控调客场蒸

源头年径流总量控制率90%对应的设计降雨量雨季不考虑公园内绿地灌溉、道路浇洒的

(24.1mm)；雨水利用量和湖底渗漏量。经计算，公园水系在

FF

场水

为公园场地汇水面积(hm)；

2

为公园水系面积(hm)。经计算，公园客水汇入，水位高度为

23

量为9.8万m1.4m，因此丰水位为384.6m。

33

，公园自身径流为4.0万m，蒸发量

HF

控客

为20年一遇设计降雨量(104.9mm)；为公

园周边地块汇水面积(hm

2

)。经计算，公园周边

地块汇水面积为216.18hm

2

，通过行泄通道汇

入中央公园的超标雨水量为4.93万m

3

。

该工况下的蓄水空间为20.41万m

VHHFHF

场设控汇设水

=10(-)+10(2)

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为1 647m，湖底渗漏量取1 142m(按10m/s

33-7

的渗透系数计)，则调蓄水量为13.50万m

3

，

对应公园水系丰水期淹没水深为0.6m，计算

得出常水位为384.0m，低于市政雨水总排口

384.5m的管底标高，可保证雨水正常汇入。

4)枯水期水位。

根据水量平衡计算，公园一年需要在3和11

月进行2次补水。北园从3月集中补水后，直至

6月底水体损耗量约16.31万m

3

；南园从11月集

中补水后，直至2月底水体损耗量约2.62万m

3

，

分别为一年2次补水中的最不利条件，由此计算

得出最不利枯水条件下的水位下降为1.0m，因

此枯水位为383.0m。

5)水底标高。

综合考虑中央公园湖体的景观、生态及

海绵功能，设定湖体的基流水深为2.0m，计

算得出水底标高为381.0m，高于地勘得出的

374.0~380.0m地下水深度，满足建设条件。

4.6 生态科学的水系净化系统设计

根据公园水系设计及场地条件，建立生态科

学的水质保障体系，从客水排口净化、湿地净化

和水系循环3个层面，系统构建公园水质保障方

案，保证公园水体水质。

4.6.1 客水排口净化

针对管渠高程过低的市政雨水总排水口，利

用截流井对初期雨水进行弃流处理，设定径流深

度5mm的弃流量，弃流部分汇至蓄水设施，利

用泵站排至市政污水管网。管渠高程适宜的雨

水总排口利用竖向协调方式，分别通过自流、

溢流提升和水泵提升，将完成弃流处理的客水

汇入地表生态净化渠进一步净化并最终汇入湖

体(图6)。

4.6.2 湿地净化

考虑西北半干旱地区缺水及水污染问题，公

园制定了水系补水和湿地净化的保障措施。净化

湿地主要用于公园再生水补水水源和公园自身水

系循环水的净化。

中央公园远期通过再生水补水，北园日均补

水量4 000m

33

/d，南园日均补水量1 000m/d。北

园为水系核心区，在夏季温度较高时，若维持中

心湖体水质满足要求，需通过内部循环过滤措施，

15d循环换水一次，最大循环水量2.5万m

3

/d；

南园同样通过内部循环，15d循环换水一次，最

大循环水量2 500m

3

/d。参照北京奥林匹克森林

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6

7

图6 客水净化处理设施设计流程

参考文献：

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