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WADI:一座水厂的绿色智慧



文章来源于WADI设计 ,作者WADI设计

 

编织蓝绿交织的北京城市副中心 

WADI项目|通州自来水水厂的绿色智慧

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项目位置:北京市通州区(北京副中心)项目规模:35710平方米设计单位:瓦地设计(WADI设计)建成时间:2019年10月


    北京城市副中心是北京新两翼的一翼,将着力打造成为国际一流的和谐宜居之都示范区、新型城镇化示范区、京津冀区域协同发展示范区,未来将形成“蓝绿交织、水城共融、清新明亮”的生态城市格局,形成“两带、一环、一心”的绿色空间结构。以大运河为骨架,依托水网、绿网和路网勾勒出12个民生共享宜居组团,在各组团内部发展社区级别网络结构,构建可呼吸的海绵细胞体和“城市山林”。

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▲城市副中心空间结构规划图

项目概况

 通州自来水水厂是通州最具历史的市政基础设施用地之一,1986年建成运行,一直承担着通州地区饮用水供给的重任。北京副中心成立以后,水厂的重要性将进一步加强。作为老一代的水务基础设施,新的时代将如何定位和发展,并承担更加综合性的服务职能?

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▲地理位置

 场地整体地势平整,排水采用雨污合流排水体制。厂区包括新老两部分,老区由于疏于修缮,路面、道牙均破损严重。绿地面积广,但地表植被长势较差且杂乱,屋顶和地表径流不排入绿地。目前驻场员工60余人,包括自来水公司办公、设备运营和员工宿舍等功能。项目存在的主要问题主要有:

 水资源(雨水资源、再生水资源):通州人均水资源短缺,无雨水回用设施。

 水环境(雨污管线):雨污合流,雨水管网末端排至污水管网,雨水与污水管网混接。

 水安全(排水防涝):自来水公司属于安全级别较高的场地,一旦发生内涝,造成的损失将非常大。

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▲厂区改造前

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▲厂区改造前雨污水管网系统

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▲厂区改造前地表竖向

 设计简介 

  瓦地设计(WADI设计)很荣幸的承担了水厂改造的设计任务,我们的目标是在低影响开发理念下,探索新一代绿色水厂的建设方式,并满足北京市海绵城市试点要求,即最大程度的实现雨水的自然积存、自然渗透、自然净化的可持续水循环。在实现雨洪排涝无压力的基础上,力求在公共空间利用、绿地土壤的雨洪功能加强、水资源综合效益的进一步提升等方面做出示范型的探索。项目于2018年7月开始,特别感谢北建大王文亮博士对本工程在诸多细节特别是延时调节池的指导。 

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▲总平面

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▲鸟瞰效果图

 技术目标

    1.实现年径流控制率在75-95%之间

    改造现状绿地、不透水铺装、雨水落管等,建设下凹绿地、雨水花园、高位花坛、蜂巢约束系统、延时调节塘、雨水收集道等LID措施调蓄雨水,运用多类型透水铺装渗透雨水,实现小雨不外排。

    2.年径流污染物去除率(SS)大于45%

    增加倒置式雨水花园、雨水收集道、净水镜面水池等创新净化装置,最大化减少径流污染。避免面源污染至管网、下游水体以及地下水层。

    3.消除积水点,增强排水能力和防涝能力

    优化排水竖向,实现大雨地表排泄通道,增加延时调节塘等多处涝水消纳设施,收集雨水,利用雨水。

    4.成为展示首都水资源综合利用的窗口

    设置对外展示的平台,和水资源游线。将雨水管网系统局部改造、道路铺装材料和竖向调整、初期雨水弃流和内涝调节、雨水回用等结合起来,局部可形成雨水净化回用的创新系统,并对饮用水、污水、雨水不同水资源的生产/收集和利用情况进行数据可视化展现。

    5.实施创新和可持续技术突破

    鼓励在传统技术基础上创新,贯彻海绵城市“渗、滞、蓄、净、用、排”的理念,在雨水花园和下凹绿地联动、雨水断接、路沿石开口、进水溢流设施、监测仪器设置等设计上,流程科学合理的基础上,实现细节上的突破和创新。

技术创新 

 倒置式雨水花园:

 倒置式雨水花园/滞留净化装置从上而下依次包括调蓄层、填料层、种植层和排水层,调蓄层包括竖直穿插设置在填料层和种植层中的溢流管,溢流管上端比相邻硬化下垫面至少低5cm,且比填料层表面至少高10cm,排水层中部埋设有淹没出流的穿孔集水管,其出水口与排水层上表面平齐,且与城市雨水管网相连通;通过填料层和种植层去除雨水中污染物,通过调蓄层和排水层内设的穿孔集水管实现雨水的滞留。调蓄层-填料层-种植层-排水层调蓄渗滤径流雨水,所采用装置可有效防止种植层的水土流失,且便于填料层的更换及维护管理,滞留净化效果好。

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▲倒置式雨水花园建成效果

 高效净水花坛

 当雨水花园与花坛或树池结合时,利用干湿交替型填料,成为高效型净水花坛,可对建筑屋顶雨水提供有效的净化处理,并承接下游的调蓄空间。

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▲高效净水花坛建成效果

 清水池柔性护坡

 本次设计改造清水池六角砖+藤蔓护坡为蜂巢约束系统护坡。蜂巢约束系统具有一定的张力和延展性,能使路基与蜂巢约束系统形成一个连续柔性整体结构,将交通荷载及上部土体的自重荷载部分的传递并扩散到一个较大的范围,从而降低对其下部土体的压力,减小总沉降,并将交界部位的沉降变为联系渐变沉降。

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▲清水池柔性护坡建成效果

 延时调节塘系统

 延时调节是指在达到削减径流峰值流量和延缓径流峰值出流时间的基础上,通过改进传统调节塘的结构,进一步延长雨水在调节设施内的放空时间(一般是24~72h),以实现多级水位水质控制和下游河道保护的目的。在A3排水分区绿地内设置延时调节塘,结合场地竖向调整,使A1-A7、A9、A14排水分区雨水径流在大雨期间可通过地表流动汇入设施内,接入面积共22313平方米,使整个厂区大部分区域在极端暴雨下保持安全。

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▲延时调节塘建成效果

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▲调节池周边道路和导水边沟竖向调整

 内涝防治重现期下调节池的水位变化过程线或出流流量过程线见下图。 

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▲1/50yr标准下的水位过程线和内外高程关系

 辐射井系统

 辐射井是在“十三五”水专项“北京市海绵城市建设关键技术与管理机制研究和示范”课题中研发的一项海绵城市建设的末端雨水调控技术。能够通过竖井和水平辐射管,建立地表海绵设施与地下土壤调蓄空间的水力联系。集渗入、净化和调蓄功能于一体。通过辐射井能够增加调蓄容积28立方米,增加渗透能力450立方米每天,新增场次调蓄能力140立方米。通过延时调节池和辐射井串联,可以大大提高末端雨水调蓄能力。

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辐射井系统

节点效果

 本项目是北京副中心海绵+创新模式落地的设计,基于场地条件、充分考虑周边道路、地形,从低影响开发系统、排水系统的、园林景观的提升等方面设计并解决了厂区内水资源(雨水资源、再生水资源)、水环境(雨污管线)、水安全(排水防涝)等问题,打造海绵式花园水厂,成为通州基础设施建设的靓丽名片。

 入口水廊广场

 在入口区保留现状优良乔木,设置连廊、雨水收集道和净水镜面水池。实现海绵改造的同时,又融合自来水公司、通州的水文化展示和体验功能。

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▲水厂入口效果示意

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▲入口广场建成效果

 多样下沉绿地

 通过对建筑周边绿地重新梳理、竖向调整和种植设计,覆盖率为90%的浅式下沉绿地空间为水厂环境带来焕然一新的绿化效果。较大汇水分区以及清水池的径流通过断接管道,或砾石沟,最后引至下凹绿地+缓冲坎+雨水花园复合调蓄空间

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▲下沉绿地+缓冲坎+雨水花园衔接系统

 厂房周边绿地承接散排建筑径流,浅式下沉5cm-10cm的设计保证了径流的均匀调蓄以及视觉的整体统一,径流清晰的流动路径和进出口设施保障了海绵监测仪器的安装、运行和维护。

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▲厂房周边下沉绿地


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