给水排水 |上海市政总院：回归自然的雨洪渠道设计案例

一、项目简介及设计理念

设计改变过去水利专业惯用的混凝土驳岸做排洪沟的方法。采用自然生态驳岸，结合雨洪频率设计成不同标高的台地，设计创造出一条生态的雨洪通道，将原来多余的雨水变成景观河道，通过西干渠雨洪通道的积蓄、渗透、净化后再排入牛山湖。

西干渠生态雨洪通道

二、现场分析

基地没有外部汇入的自然河道,现状水系分布较为零散，大多是雨水洼地、农户开挖的鱼塘、稻田以及雨水管网排入形成的旱溪。

2.1

上位雨洪规划

西干渠承接光谷中心城光谷二路至光谷五路之间降雨形成的径流，向南汇入豹澥西干渠生态公园所需承担的汇水面积约6.27 km2。

西干渠上位雨洪规划定位

周边城市的雨水将通过雨水管道排放到场地内。并且根据100年、50年、3年一遇雨洪来确定每块的汇水面积（见表1）。

表1推理公式法计算结果

2.2

调蓄能力分析

设计降雨历时2h，分别以重现期为50年、3年、1年的暴雨强度计算流域内的总瞬时暴雨量。

三、景观雨洪系统

景观雨洪系统分析

本项目雨洪体系主要有五部分构成：

①通过初级的植草沟收集周围人行道及山坡上的地表径流，或是直接通过市政雨水管网将雨水排入雨水花园；

②通过雨水花园的曝气、沉淀、净化、跌级进入雨洪通道；

③场地原有的山谷区域会形成汇集雨水的雨水滞留塘。可以成为雨洪通道的调节池；

④雨洪通道同时起到收集及排放雨水的作用，穿越公园的每个街区时，都会在入口处及出口处设置挡水坝，起到控制雨洪的作用。挡水坝同时可以积蓄雨水，在开阔处形成景观湖面；

⑤雨洪通道在开阔处形成景观湖面，在湖底及浅水区会种植各种净水植物，养殖微生物，通过生态的手法净化水质。

一般泄洪河道与生态化河道的对比

3.1

雨洪收集样板段一：城市山林段

从人行道及山坡上会汇入大量地表径流到植草沟，向两段输送至雨水花园，通过雨水花园的净化排放至景观湖面。如果遇到暴雨季节，超过景观湖面的需水量，将通过挡水坝排入下一级的雨洪通道中。

雨洪设计样板段1

3.2

雨洪收集样板段二：湿地田园区

从市政雨水管网排出的雨水直接汇入雨水花园，通过层级的净化排放至雨洪通道。如果遇到暴雨季节，超过景观湖面的需水量，将通过挡水坝排入下一级的雨洪通道中。

雨洪设计样板段2

3.3

雨洪收集样板段三：生态保育区

景观湖面有开阔的空间，通过沉水植物可以进一步净化水质；并且可以积蓄大部分雨洪流量。如果遇到暴雨季节，超过景观湖面的需水量，将通过挡水坝排入下一级的雨洪通道中。

雨洪设计样板段3

3.4

西干渠雨洪管理系统组成

植草沟

植草沟平均宽度为2m，深度控制在1m以内。浅沟断面形式宜采用倒抛物线形、三角形或梯形。

雨水花园

雨水花园

通过三层雨水花园设计成雨水潜流湿地，基础设计成防渗型以便维持雨水湿地植物所需要的水量，雨水花园常与湿塘合建并设计一定的调蓄容积。

其主要构成如下：

（1）雨水花园设置管线基础，将市政的雨水引导进沉淀池。

（2）雨水花园内上层铺设火山灰作为水生植物培养基质。下层铺设不同大小配比的砾石形成过滤层。对潜流的雨水进行杂质的过滤。

（3）雨水花园中浅沼泽区水深范围一般为0~0.3 m，配置不同类型的水生植物，通过根系吸附有机污染物。

（4）雨水湿地的调节容积应在24h内排空。

（5）在第二层砾石层埋设带孔的排水管。将砾石过滤后的水通过管道排入下一级雨水花园中。排水管顶层设置空气进口，保持管道内有水压，在堤岸上设置检修口，保持管道可以在淤积时疏通。

 雨水滞留塘

雨水滞留塘指具有雨水调蓄和净化功能的景观水体，它收集周围谷地排入的雨水，同时作为雨洪通道主要的补水水源。其主要构成如下：

（1）驳岸形式宜为生态软驳岸，边坡坡度（垂直：水平）一般为1∶2~1∶8。驳岸边缘放置石块和砾石防止雨水冲刷。

（2）池底采用软性的淤泥层结合砾石垫层。

（3）池底分成两层：浅层永久容积水深一般为0.5~0.8m。深层在1.5~2m；储存容积一般根据所在区域相关规划提出的“单位面积控制容积”确定。

（4）设置水生植物种植区，驳岸边的浅水区种植菖蒲等挺水植物。深水区种植沉水植物，如亚洲苦草等，深度净化水质。

（5）溢流出水口包括溢流竖管和溢洪道，排水能力应根据下游雨水管渠或超标雨水径流排放系统的排水能力确定。排水周期根据不同季节水生植物净化级别来制定。

（6）湿塘应设置护栏、警示牌等安全防护与警示措施。

雨洪通道

设计改变惯常的用混凝土驳岸做排洪沟的方法。采用自然生态驳岸，结合雨洪频率设计成相应标高的台地。这样在旱季可以将用淤泥作为池底，铺设碎石，驳岸点缀景观叠石。将原来多余的雨水变成景观河道，通过西干渠雨洪通道的积蓄、渗透、净化后再排入牛山湖。图8为一般泄洪河道与生态化河道的对比。

景观湖面

水深在0.3~1m的开阔水面，复育挺水植物、浮水植物等，并为动物提供良好的觅食环境。在深水区种植沉水植物如亚洲苦草，和曝气装置，起到深层的净化作用。让生态链可以重新良好循环——使得植物、昆虫、动物、人在此和谐共存。

挡水坝、跌水

挡水坝

挡水坝设置在雨洪通道穿越公园地块的出入口，同车行桥结合在一起。起到控制雨洪的作用。挡水坝既能减缓雨洪的速度，又可以积蓄雨水形成湖面。每个坝设置溢水口，如果超过控制标高，雨洪会自动流入下一个区段。

四、生态修复技术

设计在景观湖面区域运用“生态进化系统”对水质进行进一步的提升。生态净化系统的设计和构建的核心是依据生态原理，形成多层次的水生生物系统，构建食物链，降解、固定或转移污染物和营养物，并通过这个过程净化水质。

技术原理：通过生态修复技术种植和恢复水生植被特别是沉水植被，改善水质，使水体清澈；并通过修复后的沉水植被的光合作用把大量的溶解氧带入底泥，使淤泥中的氧化还原电位升高，促进底栖生物包括水生昆虫、蠕虫、螺、贝的滋生，进而使水体生态系统恢复多样性；最后有序地放入鱼、虾、蟹类等原有土著水生动物，平衡沉水植被的生产力，同时优化水体水生生物的多样性，形成良性循环的水生生态自净系统，全面恢复水生生态系统。于此同时，水体经过生态系统营养成份的循环后得到净化，就称为水体的“生态自净”。

水生态系统模式

从物质的角度看，氮、磷等营养物进入水体后通过一系列复杂的过程，最终以水草的形式被收割或以水生动物（鱼类等）被捕捞而移出水体。

构建生态系统的关键是构建完善的水生植物（生产者）、水生动物（消费者）和微生物系统（分解者），并使之形成良性的关系。

4.1

生态修复品种配置

水生系统物种的选择一般应依照以下原则：

①近自然原则：选择物种以本地土著种为主；

②有效性：对于完善生态系统发挥显著作用，并具有高效的水质净化的作用；

③观赏性：具有良好的景观观赏价值，兼顾暖水性和冷水性物种，保证四季见绿；

④多样性和协调性，有助于构建稳定的生态系统；

⑤易维护性：所选水草应该不容易形成疯长，特别对沉水植物，要求其植株比较矮，不容易长到水面上，避免造成水草杂乱的感觉。

4.2

水生动物

滤食性鱼类，如鲢、鳙鱼等可以有效的去除水体中绿藻类物质使水体的透明度增加。底栖动物如蚌类、螺可以可以有效的去除水中悬浮的藻类及有机碎屑滤食，提高河水的透明度。同时分泌促絮凝物质，使湖水中悬浮物质絮凝，促使水体变清。

4.3

输复合微生物群

微生物群是生态系统中的分解者，它是联系生产者和消费者之间的纽带。根据需要，可以投入分解有机物、去除氨氮、抑制藻类的光合细菌、硝化菌、芽胞杆菌等。

4.4

应急水质

当遇到突发性外来污染（例如暴雨、外来污水进入、大量藻类水华暴发等）情况下，配备应急净化技术装备，采用“气浮-生化-过滤”设备可以快速净化水质，大量去除藻类、颗粒物，适度去除有机物。其特点是效果好，速度快，占地小。该装置还可用于污水处理厂尾水提升，可将出水水质提升一个等级。

4.5

生态净化屏障

生态净化屏障技术综合使用了柔性透水阻隔、固定化微生物、复合生物酶、局部曝气、复合浮床等技术，结合挡水坝的使用将极大减缓污染源对河道的影响。

针对少量点源和面源污染，生态净化屏障能有效净化点源污染，及割断面源污染。

原文标题《回归

原文标题《回归自然的雨洪渠道——以武汉西干渠公园景观风光带为例》，作者：吴天煜，单位：上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司，刊登在《给水排水》2016年08期。