奥林匹克公园中心区雨洪利用系统水质净化效果研究.pdf

第 8卷第 1 期 2 0 1 0 年 2 月 Vo1 8 No 1 Fe b 1 01 n d o i ： 1 0 3 ,9 6 9 j i s s n 1 6 7 2 1 6 8 3 2 0 1 0 0 t 0 3 2 奥林匹克公 园中心 区雨洪利用 系统水质净化效 果研究 周 嵘 ( 北京市潮白河管理处 北京 1 0 1 3 0 0 ) 摘要 ： 北京奥林 匹克公园中心区内有大量 的雨洪利用 工程， 主要 包括透水铺装地 面、 绿地 、 渗滤 沟( 井 ) 、 集 水池 、 水系 等 。 建设规模 达 8 4 7 h m。 ， 是迄今为止最大的雨洪 利用示 范工程。整个雨洪利用 系统主要体 现 r先下渗 、 净化 再收 集 、 回用的设 计原则 通过对天然降水水质 、 地表径流水质 、 渗 滤井水质和雨洪利用收集池水质 的监测 结果分析得 出， 雨洪利用系统在收集雨水的同时已经对雨水水质进行了一定的净化( 蓄水池水质满足林业灌水的水质标准) ， 减少了 以往雨洪利用系统繁琐的水质净化步骤 ， 并使得工程投资和后期管理的运行费用大大减少， 值得大力推广。 关键词 ： 奥林 匹克公园 中心区； 雨洪利用 ； 水质净化 中图分类号 ： X 5 2 文献标识码： A 文章编号 ： 1 6 7 2 1 6 8 3 ( 2 0 1 0 ) 0 1 0 1 1 9 0 3 T h e Ef f e c t o f Wa t e r Qu a l i t y P u r i f y t o R a i n wa t e r a n d F l o o d Ut i l i z a t i o n S y s t e m i n t h e C e n t r a l A r e a o f B e i j i n g O l y mp i c G a r d e n ZH( ) U Ro n g ( ( l a o t mi h e Ri v e r Ad mi n i s t r a t i o n o ，B e Oi n g B e i j i n g 1 0 1 3 0 0 ， ( i n a ) Ab s t r a c t ：T h e r e a r e ma n y r a i n wa t e r a n d f l o o d u t i l i z a t i o n p r o j e c t s i n t h e c e n t r a l a r e a o f B e ij i n g Ol y mp i c Ga r d e n f o r i n s t a n c e p e r v i o u s p a v e me n t g r e e l 1 p e r c o l a t io n d i t ( 、 h( we l 1 ) p o o wa t e r s y s t e m a n d s o O l3 I t s s c o p e i s t o 8 4 7 h m2 ， wh i c h i s t i l e b i g g e s t d e mo n s t r a t i o n a r e a o f r a i n wa t e r a n d f l o o d u t i l i z a t io n p r o j e c t i n p r e s e n t Th e d e s ig n p r i n c i p l e r e f l e c t e d b y t h e wh o l e r a i n w a t e r a n d f l o o d u t i l i z a t i o n p r o j e c t a r e p e r c o l a t i o n a n d p u r i f y i n ga n d t h e n c o l l e c t i n g a n d r e c y c l i n g Ti l e Re s u l t s o f r e s e a r c h a b o u t r a i n wa t e r ，r u n o f f wa t e r p e r c o l a t i o n we l l a n d p o l 1 i n d i c a t e s t h e r a i n wa t e r u t i l i z a t i o n s y s t e m pu r i f y t il e wa t e r whe n i t c o l l e c t s r a i n wa t e r( t h e wa t e r in t h e p o l l me e t s t t l e f o r e s t r y i r r i g a t i o n s t a n d a r d) At t h e s a l e t i me i t r e d u c e s i n v e s t m e n t ，ma n a g e me nt a n d c o mp l e x p ur i l y i n g s t e p s ，wh i c h a r e wo r t h t o p o p u l a r iz e Ke y wo r d s ：Ce n t r a l Ar e a o f( ) l y m p i c Ga r d e n； r a i n wa t e r a n d f l o o d u t i l i z a t i o n； wa t e r p u r i f y i n g 0 引言 雨洪利用是解决城市缺水和 防洪问题的一项重要 措施 。 雨洪利用就是把从 自然或人工集雨 面流出 的雨 水进 行收集 、 集 中和储存 是从 水 文循 环 中获取 水为 人类 所用 的一 种 方 法 。现有雨洪利用方法主要有两 个， 一是收集雨 水用 于人 畜饮用和农 业生产 ； 另一 种就是进行城市 中的雨水集 蓄。雨 洪利用将会 为解 决城 市未来水 资源 的短缺问题 做 出重要 贡 献 ?。 北京属于资源性缺水城市， 随着首都经济和社会的快速 发展， 水资源供需矛盾越来越突出。为了实现在 2 0 2 0年偏枯 年情 况下北京市水资源供 需基本平衡 需要严格控 制城市发 展规模， 建设节水型社会。 早 日实现南水北调引水进京， 积极 推广利用再生水 同时还需继续加强水源保 护工作 保证首都 水资源的安全供给 t。雨洪利用系统 的实施正是体现了这一 理 念 。 北京奥林 匹克公 同中心 区位于北京市 中轴线 的北 端 南 起北 四环路 北至科荟路 ， 西临天辰东路 东靠 湖边东路 ， 规 划 总用地面积约 8 4 7 h m 中心区内有大量 的雨洪利用T程 主 要针对奥运公园的地 形 、 地质 、 降雨特点 和边界条 件 建设 I 7 以下渗为主的高标 准公 同雨洪 利用 系统 见图 1 ：通 过信息 化雨洪调度 ， 充分利 用奥运 水系蓄洪 。5年 一遇的暴 雨可 拿 部蓄集园内， 全年 呵下 渗 、 收集雨 水 】 5 O万 n 1 3以 卜 ， 雨水综 合利用率将超过 8 O 一 。 在中心区建 没了面积达 8 4万 m 的雨洪利 用示范工程 通过该工程的设计和示范工程建设。 研发了形式多样的透水 铺装技术 、 雨水 自然渗 滤净化技术 、 雨水简 易收集 回用技术 、 深下沉花园的雨洪蓄排技术 、 露天剧场 观众席草地 的雨水蓄 排技术 、 种植屋顶的雨水蓄排技术 、 水系水绿化带 的雨水防 污 与过滤技术等， 应用 _P P透水片材、 管材、 型材和蓄一排水 收稿 日期 ： 2 0 0 9 1 2 1 0 修回日期 ： 2 0 1 0 0 1 0 5 作者简介 ： 周嵘( 1 9 6 4) ， 男 内蒙古 巴彦淖尔布人， 高级工程 师 长期从事水利规划 、 没计 、 研究与管理I=I _= 作。 水 环 境 1 1 9 第 8卷 总第 4 6期 南水北调与水利科技 2 0 1 0 年 第 1期 盘等一系列新的材料： 。针对中心区雨洪利用系统收集 的经 自然处理后 的雨水 ， 进行水 质净化效果试验 。 科荟路 、 面 ： 17 - ： = 一 “ 6 E s ： ： ： _ - 一 一 - i 三 星 _ = 二 _ = ： _ 5I ) f 1 2羞 =蝣 。 。 。 。 一5C n 5 F n 5 鞠 一 s 0生 体闲绿地 龙形水系 树阵透水铺装 中轴景观大道 花岗石 铺装 水岩绿地 娘娘庙绿地 四环衔接带绿地 北四环路 图 1 北京奥林匹克公 园中心下 垫面分 区图 1 实验条件 1 1 采样点的选取 为了获得奥运场区各种下垫面上的雨水径流水质状况， 采样点的选取要结合奥运场区的实际情况， 按照下垫面的分 类 ， 在研究区域 内选择不 同 的地 点进行取样 分析 。因此 所选 地点要结合下垫面的分类和取水样方便为准 。鉴于本实验需 要监测的项 目内容和水样采 集人员人 数的现状 ， 将部分 采样 点集中于一处 以方便水样 采集人 员操作 。选择 的采样点 是 ： 实验区大屯路跨水系桥和水系东岸的交叉点处， 可采集包 括天然降雨和水系水体 2种水样。 实验区中轴大道与科 荟南路交叉 口靠近集水池 D池附近， 可采集包括不透水铺装 地表径流、 绿地径流、 渗滤井集水和集水池收水等 4种水样。 其中 ， 不透水铺装和绿地 径流 的采样点都 在各 自的雨水径 流 汇集 口处 。 1 2雨水 径流 的取样 工具 为了满足各水样 分析项 目测定 所需水量 的要求 ， 以及 分 析项目所要求的盛放容器的类别， 采用 1 5 I 的聚氯乙稀桶 盛放 、 保存水样 ( 每种水样需 取 2 桶 ， 其 中一桶 必须是完全装 满 的状态 ， 不能有 多余空 气 ) ， 每次取 水样 以 1 5 L为 准 ， 并 记 录每个样 桶的取样 时间及 地点 。当天采 集 的水样 必须 在 2 4 h以内送 到水 质 检测 部 门 。所 有 取 样 工 作 均 由人 工 完 成。取样工具除聚氯乙稀桶外 ， 还包括塑料漏斗、 铁桶、 塑 料膜、 塑料瓢等设备。其中塑料漏斗是配合聚氯乙稀桶一 起 使用 的 ， 塑料膜 和塑 料瓢 是为 了取天 然 降雨 和地 表 初期 径 流的水 样 ， 铁桶 则是 为 了取 水 系和 收集池 中 的水样 l_ 7 一 。 1 2 O 水 环 境 1 3取样 方案 对 于不同的下垫 面 ， 在相 同的降雨 条件下产 流速度会 有 所差异 ， 径流量在开始 的一段时 间内也会不 同。因此对 于产 流比较快 的不透水铺装来说 ， 在 开始产 流时立 即取样 ， 并根 据 初期降雨强度及径流量的大小来确定取样的间隔时间， 一般 是在大 的径 流 量 每 问隔 5 mi n取样 一 次 ， 小 的径 流量 间 隔 1 0 mi n a样一次 ， 根据 经验 取样 三次后 ， 逐步延 长取样 时 间， 最重要 的是要记 录下径 流开始 时问和取样 的时 间， 以便 与 自 动雨量站的降雨数据进行对照分析。 根据 降水历时 的长短来 把握取 样 的次 数 ， 长历 时 的降雨 一 般要持续 1 2 0 mi n ， 后期的降雨可间歇取一次。收集时用人 工采集 ， 主要分析水质各指标的含量及变化情况 。 2 水质 变化规律 2 0 0 9年 8 月 7日在雨水收集系统中提取水样进行检测， 检测结果 如表 1 。 p H值变化规律研 究 ： 在雨 水收 集 系统不 同地点 所取 的 水样中， 变化趋势不明显， 均满足林业灌水指标限值的要求， 如图 2 。 表 1 雨水收集 系统收集水样各指标检测结果 类 别 p H值c 0D含 B OD含 色度 浊度 ， 悬浮物 ( mg , L ) ( mg L ) ( m g -L ) ( H d ) ( mg -L ) 纂 套s s s s 。 。 3 5 3 0 1 0 3 0 天然降雨 7 0 6 2 2 2 6 1 2 3 2 2 9 3 2 4 霍 地 s s z s s s z s 7 8 篓 藿 e 。 s s e 。 e 渗滤井 7 0 5 2 6 8 5 8 9 2 9 3 6 4 3 6 靠 7 k油 6 9 1 2 3 6 5 3 1 2 6 2 6 1 6 注 ： 表 中所取水样均为后期稳定后的水样。 叫一 【) H 值 1 r 一林业灌水指标下限 +林 I 灌水指标 卜 限 图 2雨洪利用系数 p H值 变化 曲线 污染物( C O D) 含量 变化规 律研究 ： 在雨 水收集 系统 不 同 地点所取的水样中， 基本呈下降趋势， 均满足林业灌水指标限 值的要求 ， 如图 3 。 +C O D 含量 林 、l 灌水指标限值 图 3 雨洪利用 系统 C O D含量变化曲线 污染物( s s ) 含量变化规律研究 ： 在雨水收集系统不同地 所取的水样中， 基本呈下降趋势 ， 不透水铺装地表径流污染 周 嵘 哭林 匹克公园中心 区雨洪利用系统水质j 争化效果研究 严重 上升趋势较明显 ， 雨水收集工程 的末端部分水质满足林 业灌水指标限值的要求 ， 如图 4 。 图 一 l 雨洪利用系统悬浮物含量变化曲线 B O D含量变化规律研究 ： 在雨水收集 系统不 Iq地点所 取 的水样中， 基本呈下降趋势。 均满足林业灌水指标限值的要求， 如 图 5 。 一I f J 舍量 林业灌水拼f JJ、 限值 图 5 雨洪利用 系统 ) D含量变化 曲线 色度变化 规律研究 ： 在雨水 收集 系统不 同地点 所取的水 样 中 基本呈下降趋势 绿地 地表径流 中的色度值较 高， 上升 趋势较明显， 与种植的植被有关， 收水系统后期水样满足林业 灌水指标限值的要求， 如图6 。 一包匿 - 棘、l；落 制 驳 值 图 6 雨洪利用系统 色度变化 曲线 浊度变化规律研究： 在雨水收集系统不同地点所取的水样 中， 基本呈下降趋势 均满足林业灌水指标限值的要求 ， 见图 7 。 l 2 戛 j 0 一浊腰 林、 I 灌水指杯 值 图 7 雨洪利用系数 浊度变化 曲线 由 = 分析过程可见 ， 通过透 水铺装技术 、 雨水 自然渗滤 净化技术、 雨水简易收集 回用技术 、 深下沉花园的雨洪蓄排技 术 、 露天剧场观众席草地 的雨水蓄排技术 、 种植屋顶的雨水蓄 排技术 、 水系水绿化带 的雨水防污与过 滤技术等综合雨 洪利 用系统 的实施 ， 所采集 的水样各项指标 含量 值总体呈下 降趋 势 。 表 明水质得到了改善 。 。有些 指标的含量出现起伏 ， 比 如 p H值变化有反复 ， 分析原因可能与现场取水的时机 、 方法 等不确定因素有关， 虽然并不影响水质总体的变化趋势 但需 要进一步进行试验 ， 找 出原因 。 3 结论 雨 洪利用系统在收集雨水的同时已经对雨水水质进行 了 一 定的净化( 蔷水池水质满足灌溉用水的水质标准) ， 省去 r 以往雨洪利用系统繁琐的水质净化步骤， 并使得工程投资和 后期管理的运行费用大大减少 ， 推广应用前景广阔。 参考文献： 钱正英 ， 张光 斗 中国可持续发展 水资源战略研究综合报告及各 专题报告 M 北京 ： 中国水利水电出版社 ， 2 O O 1 2 张荣 雨洪利用在水资源可持续开发利用中的作用1_ J 地下水， 2 0 0 7 2 9 ( 6) ： 2 5 2 8 3 魏保义， 王军 北京市水资源供需分析 J 南水北调与水利科 技 ， 2 0 0 9 7 ( 2 ) ： 4 0 4 1 ， 5 ,4 4 3 郑克白， 董瑞玲 ， 苏云龙 ， 等 北京奥林匹克公园中心区工程简介 _ J 给水排水 2 0 0 8 3 4 ( 7 ) ： 9 3 9 6 5 1 邓 智 ， 赵生成， 宗复破 等 基于水体 自然净化的北京奥林匹克 公 园中心区雨水利用技术 J _ 给水排水， 2 0 0 8 ， 3 4 ( 9 ) ： 9 6 1 0 0 6 张玉婷 刘雪松 利用雨水收集回用系统实现城市小区雨水资源 化 J 南水北调与水利科技 2 0 0 9 ， 7 ( 3 ) ： 9 1 9 3 7 G B 5 0 8 4 2 0 0 5 ， 农田灌溉水质标准 s 3 E 8 孙静 德国汉诺威康斯柏格城 区一期工程雨洪 利用 与生态设计 I l 城市环境设计 。 2 0 0 7 ( 3 ) ： 9 3 9 6 E g 城 市雨洪利用工程技术与规划管理实务 编委 会 城 市雨洪利 用工程技术与规划管理实务 M 北京 ： 中国建设出版社 2 0 0 9 1 o 3 武福学 庭院雨水集蓄工程的水质化验与评价 中国农村水 利水 电 2 0 0 5 ， ( 5 ) ： 3 - 5 水 环 境 1 2 1