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福州大学城景观水体的规划探讨

文章来源:海西给排水 发布时间:2011-02-27 23:11:12 阅读次数:9458 次 [关闭]

程松青

【摘要】本文探讨了景观水体中水体定位、面临问题、水量平衡计算、水源选择、水面高程及水深确定等几个问题,提出改善景观水体水质的措施。

【关键词】水质    富营养化    换水周期    水量    生态

从2001年开始,福建省在福州市闽侯县的上街镇建设福州大学城。为了美化校园环境和解决城市热岛效应,规划师为满足人们亲水的心理需求,利用现有地块水系发达,水网杂乱的有利条件,采用借景和造景,将水景引进各校区,创造幽雅的自然环境,景观水己成为大学城风景线的亮点之一。到2004年为止,部分院校己完成一期工程,并有学生入驻,但校区景观水体的建设相对滞后,笔者参加了其水系规划方案的设计工作,下面就规划中遇到的几个问题提出一些看法,与同行进行研究和讨论。

一、景观水体的作用、特点、定位与水质要求

水对人有怡心养性的景观功能以及调节气温、净化空气环境的的作用。景观水体是绿色建筑体系的重要组成部分,它在为人们营造一个良好的多自然型环境的同时,提供了一个亲自然、亲水空间。

景观水体有以下七个特点:流动性差;水域面积小:易污染:水环境容量小:水体自净能力低:美学要求高。

根据其换水周期,景观水体可以分成湖或者河流。笔者认为,其水体七天以上交换一次的宜划为湖,七天以下的宜划为河流范畴。

国家对于景观水体的水质要求是五类水以上。对于湖库与河流,国家在总氮标准的要求是不一样的,湖泊的水体相对静止,如果总氮含量一高,就容易产生富营养化,而流动的河流,其氨氮等污染物相对容易降解,所产生的危害性相对少一点。因此流动性差、换水周期小的景观水体对水质的要求更高一些。

二、景观水体面临问题与影响水质的原因

景观水体面临以下问题:由于区内人工水体的循环性通常很差,再加上雨水和再生水中含有的较高浓度的氨、磷等营养物质和有机污染物的输入,随着时间的推移必将产生水质恶化和水体富营养化。不但破坏了水体的景观效果,在严重的情况下还会出现水体恶臭现象,使之成为新的污染源。

造成景观水水质恶化的原因有六个:1、大量的污水排入,带有超量的有机物、氮磷等物质;2、雨水、尤其是初期雨水流入,带有大量的磷肥、含磷农药、洗涤剂、悬浮物;3、水更新周期太长或不更新,没有新鲜水补入,更新水体流动性差,混合能力不够;4、不能及时清淤,淤泥的厌氧生化反应,释放磷; 5、水体长期蒸发、渗漏,水中盐类和污染物不断浓缩; 6、有机物悬浮物长期积累,生化分解,造成氮磷水体增加。

三、景观水体水质改善的对策:

景观水污染控制可采用多种城市污水治理技术,但景观水的特性,如景观美学要求高、流动性极差、发生期短等,使其不能直接应用城市污水治理技术来治理和控制。景观水的污染属于微污染的范畴,目前微污染水的研究主要侧重于水源水和泳池水的微污染控制技术的开发,均是采用成本较高的水处理技术。而景观水体属市政园林建设,无法采用高成本的治理技术。改善景观水水质的根本措施是尽量消减有机物、氮磷等营养物质总量,使流入的总量控制在水体自净的能力范围内。

目前,景观水污染常用控制措施有:物化法、强制曝气循环法和生态恢复法。

其中物化法包括机械过滤、定期补水、投药杀菌、疏浚底泥等,处理效果较好,但费用昂贵。强制曝气循环法主要是向水中补充氧气,同时搅拌水体达到水体循环的目的,但其只能延缓而不能从根本上解决水体富营养化。生态恢复技术是按生态学原理,将生态系统结构与功能应用于水质净化,充分利用自然净化与生物间的相克作用和食物链关系有效的回收和利用资源,取得水质的净化、资源化和景观效果等综合效益。目前将人工湿地用于微污染水的处理和水质保持是一种低技资和低运行成本的景观水生态恢复技术。

四、景观水体水源选择:

自来水、地表径流、地下水、雨水和城市污水再生水等都可以作为人工水体的补充水源。自来水水质最好,但费用高且浪费优质水资源,只宜作为较小水体的水源:河水等地表径流及地下水水质较好,但需设提升、输水系统:雨水需考虑初期雨水的污染,且受气候及降雨量的影响,水量不足,只能作为辅助水源;城市污水再生水需严格保证水质,也需设输水系统。

五、水量平衡与补水量计算

景观水体的消耗量包括:蒸发量、渗漏量、绿化浇洒用水量及溢流换水量;其补充量包括:天然降水补水量、雨水径流补水量、中水补水量及人工补水量。根据水量平衡原理可以计算出:

景观水体的人工补水量=蒸发量+渗漏量+绿化浇洒用水量-溢流换水量-天然降水补水量-雨水径流补水量-中水补水量。

其中天然降水是指湖面范围内的降雨,雨水径流是指湖面范围以外的地面雨水径流补充。

六、景观水体水深及水面高程的确定

景观水体的水深需考虑景观要求、行人安全性、船只通行要求、蓄洪量及土石方平衡等,水深一般宜取0.3~1. 4米。按常人高度考虑,最大水深不宜超过1.5米,补充水运行费用较贵的,考虑、总蓄水量和曝气难度,水深一般宜取0.4~0. 6米。

景观水体的水面高程需考虑、以下几个方面:1、亲水性对常水位离近水地面的距离要求,一般取0.5~1. 0米;2、桥梁梁底高程对最高水位的要求,按规范为不小于0. 5米;3、船只通行的要求,如考虑小船通行,应考虑桥梁梁底离常水位1.5米,如考虑挖泥船通行,则需2. 5米; 4、地下水水位的高程,如景观水位高于地下水位很多,需作较好防渗处理; 5、作为水源的地表径流常水位,考虑是否可利用重力流补水;6、现状水面高程,当景观水体现状为邻近地块的排水通道时,需考虑对其排水的影响;7、土石方平衡。

七、福州大学城景观水体的规划思路

1、概况:

该区年平均降水量1348.8毫米,年平均日照1755.4小时。降水量和蒸发量在六~八月较大。月多年平均降水量:六月为210毫米,七月为192毫米,八月为169毫米。月多年平均蒸发量:六月为134毫米,七月为211毫米,八月为195毫米。主要河流溪源江常水位为6. 0m,枯水位为4. 0m。北区规划四所高校,从北到南分别为中医学院、医科大学、江夏学院和福州大学,中间有华佗路、厚庭路和闽江中路隔开。区内现状水系发达,河网、池塘交错相连。现状地坪高程多为6. 50~7. 50米,局部洼地地坪4. 50~6. 00米,规划地块标高为7.90~8.60m。各院校内规划水面面积分别为: a.中医学院: 2.5hm2; b.医科大学: 5.8hm2; c.江夏学院6. 5h m2;的福州大学:17.2hm2

2、景观水体的水源选择:

可供选择的水源有:自来水、乌龙江水、地下水、污水厂中水和溪源江水。本区市政供水仅能满足生活生产用水,且费用贵浪费水资源,不适合作为水源:乌龙江远期岸线距离本区超过2. 5km,输水管需穿越现状防洪堤,远期规划防洪堤又将外移,也不适合作为水源:本区地下水水位较高,可供开采量未探明,且开采地下水对建设有一定影响,也不适合作为水源;污水厂离本区较远,输水系统建设运行费用高,水质又较难保证,也不适合作为水源:溪源江水质较好,离本区仅lkm左右,但水位较低,经提升后可以作为水源。因此规划采用溪源江作为各院校景观水体的水源。

3、水体定位与水量平衡、补水量测算:

计算参数:水体总面积为32hm2;平均水深按1.4米;蒸发量和降水量按差值最大的八月计:防渗膜的渗透率采用6毫米/曰:绿化浇洒面积按100hm2,日用水量按2升/米2:换水周期按15日;因其有不定性的因素,假设不考虑地表雨水径流补水量和污水厂中水补水量。

平均日蒸发量=195*32*10/31==2013立方米

平均日渗漏量=6*32*10== 1920立方米

绿化浇洒日用水量= 100*2*10=2000立方米

日溢流换水量=32*1. 4*10000/15=29867立方米

平均日降水量== 169*32*10/31 == 1745立方米

每日需补水量== 20 13+ 1920+2000+29867 -1745 == 34055立方米

当换水周期取15日时,每日补水量为3.4万吨,水费按0. 3元/吨时,每日运行费用约为1万元。如规划将该水体定位为河道,当换水周期取7日时,日运行费用将超过2万元。因此规划将各院校的景观水体定位为人工潮。

4、补水泵站方案及泵站规模、投资估算

根据补水泵站位置和输水管路布置情况,做了三个比较方案。假设每天泵工作时间取12hr。院校与市政道路位置情况如下所示:

方案一:泵站位于溪源江上游中医学院处,各校水体之间设连接管,靠水溢流相通。

泵站规模: Q=34055/12/3.6=7881/s。

方案二:泵站位于在溪源江厚庭路处,沿学园北路、华佗路和闽江中路敷设中医学院与医科大学的共用输水管及江夏学院与福州大学的共用输水管。

考虑各校错开补换水时间,泵站规模按的福州大学考虑:

Q=34055*17.2/32/12/3.6=4231/s。

方案三:采用两个泵站, 1#泵站位于在溪源江华佗路处,沿、华佗路敷设中医学院和医科大学共用输水管, 2#泵站位于在溪源江闽江中路处,江夏学院与福州大学的共用输水管。

1#泵站规模按用水量大的医科大学考虑:

Q=34055*5.8/32/12/3.6=1271/s;

2#泵站规模按用水量大的福州大学考虑:

Q=34055*17.2/32/12/3.6二4231/5。

5、方案优缺点比较

方案一存在以下明显缺点: 1、下游院校水质较差; 2、江夏学院目前尚未规划定稿,影响福州大学的补水;3、各院校水体的补充与排泄受其他院校制约,较难协调;、各院校水体的水面、水底高程、受其他院校制约,土石方工程难以自我平衡; 5、不利于分期建设,后期管理困难。

方案二与方案三都较好解决了方案一的缺点,投资也相近,但方案二也存在如下缺点: 1、四所院校的换水时间均需错开;2、输水管线路较长,水头损失大,后期泵站运行电费较高; 3、输水管线路多占用学园北路的地下空间,对其余管线的干扰较大。

经综合比较,万案三具有灵活、可操性强、近远期结合好、管理方便等优点,也容易被将来使用方所接受,为最优方案。

6、保证景观水体水质的措施

为保证景观水体的水质可采取措施如下: 1、区内雨污水完全分流,污水直接接入市政污水干管; 2、在景观水体与区内雨水系统之间设置溢流井和放空井,通过堰和闸门来控制水体的溢流排泄、放空和道路雨水径流补充,同时能防止初期雨水和雨水中夹带的泥沙进入景观水体造成污染; 3、减少硬地铺装,引导地表径流,尽可能渗入地下,最终汇入景观水体;4、设置一定量的喷泉设施,美化景观的同时,增加水体含氧量; 5、定期补水、疏浚底泥;6、在补水处设置人工湿地,净化溪源江水;7、可搭建一些浮床和底床,运用多种方法在水中种植品种多样的挺水植物、浮水植物、沉水植物,放养一些本地的野生鱼类和螺蛳之类的软体动物,形成水中生物的多样性。

7、驳岸

尽可能少用钢筋混凝土或浆砌块石的人工堤坝,提倡生态型驳岸设计利用植物覆盖、稳固土壤,抑制因暴雨径流对驳岸形成的冲刷。景观水体的岸线应该以平滑流畅的由线为主。如水面与地下水位相差不大,驳岸及池底尽可能以天然素土为主,与地下水沟通,可大大降低水体的更新及清洁的费用。驳岸以缓坡入水至水下60厘米,宽度至3米左右,然后逐渐挖深,在面积较大水深要求较大的水域,考虑安全,要水底深度达到1.7米以上,才能以相对陡的坡度挖深。在较大的水面中部可以方形或多边形直线深挖较为经济,在水深1.7米处以缓坡向水岸线连接。补水处可设人工湿地和溪流,随高差,摆放石块,通过修筑滚水自然式石坝让水跳落入湖。

八、结束语

目前水景设计中普遍存在设计与治理缺少同步考虑的问题。由于专业不同,目前景观或园林的水景设计,一般只考虑景观手法和文化表现,不太多也无责任考虑水质治理问题。规划师和建设师考虑怎样让水景更美,而水专业工程师则考虑采用工程怎么保持美。因此,只有水景设计与治理同步考虑,才能更好的创造出生态园区。

 



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