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池州市遗址公园海绵改造与环境提升 ——“一潭死水”的生态修复之旅

发布日期:2019-09-20 来源:
  1项目基本情况介绍
  1.1项目概况
  该项目红线内面积约3.5ha,西临池州市第二人民医院旁,南临秋浦西路,东临部队大院,北侧为新华书店的宿舍区。该项目所在区域属于高密度开发老城区,为合流制片区,项目区内水体原为废弃护城河所保留的水塘,却也是池州十条黑臭水体之一,周边大量散排污水汇入,环境恶劣。本项目以海绵城市改造为契机,在充分研究区域问题的基础上,合理确定改造目标,结合片区海绵改造,以系统性思维解决场地及周边的水问题,将黑臭水体治理与城市消极空间改造相结合,利用历史空间,提升水体及周边生态价值,激发片区活力。

  图 1 项目所在区位示意图

  图 2 遗址公园改造前后对比照片
  1.2项目建设条件
  (1)片区条件
  池州市海绵城市试点建设区18.5km²,共分6大排水分区,该项目所属排水分区属杏村排区,片区大部分为合流制区域,秋浦西路在海绵建设前仅有雨水管网,排入建银巷箱涵后直接汇入南湖沟,本次海绵建设将该路段进行雨污分流,新建污水管网接入现有市政污水系统。该片区场地除西侧三台山公园外无居民活动场地,片区居民活动空间不足。
  (2)水体水质
  根据前期对水体污染和公众调查情况,水体环保监测报告和《城市黑臭水体整治工作指南》的黑臭水体级别判定标准(见下表),属于轻度黑臭。


  表 1 水体各项指标检测结果
  水体名称 检测结果 黑臭判别
  氨氮/mg/L DOmg/L ORP/mv 透明度/cm
  二院水塘 1.06 8.51 64 15 轻度黑臭
  (3)场地条件
  水塘东侧现状为商铺和自建住宅,雨污水直接排入水塘内,本次项目予以拆除。外围部队大院、建筑小区等红线外建筑与小区雨水以及部分污水,通过排水渠及管网系统直排入水体,大量污染物被冲入水体后沉积。根据测算,受外围排污影响的汇水面积约4.7ha。其次,由于地势条件,大量客水汇入该水体,客水面积约6.5ha。


  图4 项目汇水范围
  2问题与需求分析
  2.1 外围雨污水混接汇入污染水体,雨污分流改造难度大。
  周边区域雨、污水排放对水体影响大,是水体黑臭的首要因素,通过对池州污水污染负荷和下垫面污染负荷的检测和分析,对汇入该水体污染负荷水平进行估算,结果如下表所示。

  表 2 项目汇水片区全年平均污染负荷估算表(单位:t/a)
  污染物 COD TN TP NH3-N SS
  径流污染物浓度(mg/L) 29~368 0.3~2.4 0.02~0.25 0.05~2.2 28~342
  全年污染物负荷总量(t/a) 12.94 2.37 0.17 1.15 10.18
  现有水塘旁侧道路仅5m宽,且东侧挡墙建设年代较久,紧邻建筑,不宜进行大规模动工。因此,如何结合周边各地块的雨污分流开展截污工程,是水体恢复需要做的重要内容。
  2.2 下游污水管网排污能力有限,雨季控制效率影响大
  基于规划资料,下游污水管网改造后管径为 DN400,汇水区域既包括部队大院8.9公顷的汇水面积,还包括部队大院东南侧汇水区域。雨季,特别是暴雨情况下,大量雨水与污水混合进入污水管网,会造成:(1)污水负荷降低,对污水处理厂工艺造成影响;(2)暴雨水量大,管网排水能力不足,合流制溢流水直接排放会污染水体。
  2.3 北侧小区易遭到洪涝
  本案北侧小区入口坡度较大,暴雨时大量客水流入,原有水塘缺少溢流控制设施,水塘水位上升,最高曾经淹没到房屋首层,见下图。
  图 3 入口坡道与曾经淹没水位调研
  2.4 水塘景观较差,生态价值低
  现状遗址公园水体周边存在大量违章建筑以及少量餐饮经营,景观条件较差。整体废弃水塘除了北部居住区旁的小游园和医院的绿地外,水塘周边被大量违建建筑包围,市民无法参与其中,与市民公园相距甚远。由于水体受污染程度较高,驳岸杂乱,水生态环境恶劣。
  图 4 水体现状
  3海绵城市改造目标与原则
  综上分析,本次海绵城市改造需要重点解决水体黑臭、外围客水汇入造成积水、水体生态修复及空间活化等问题。在改造过程中充分体现生态、海绵的建设理念,因地制宜地选择海绵技术设施,尽量恢复区域生态价值和原有的水文状态。 
  3.1 设计目标
  重要目标:
  修复水体生态功能,改善动植物栖息地环境。
  海绵改造目标:
  水质控制目标;消除黑臭,逐步达到稳定地表Ⅳ类水标准, SS 总量去除率50%;
  防涝控制目标:有效应对30年一遇降雨要求。
  水量控制目标: 85%年径流总量控制率,对应设计降雨量为35mm;
  其他目标:
  增加居民活动空间,活化社区消极空间。
  3.2 设计原则
  (1)系统性原则:雨水系统、生态系统、景观系统综合设计,系统性解决场地及周边问题。
  (2)适宜性原则:强调设施适宜性与景观适宜性。结合控制目标选取适宜的海绵控制措施,同时,将景观设计与地域文化结合,突显池州水文化,景观风格与周边整体环境相适宜。
  (3)可持续原则:充分利用生态本底和空间优势,优先使用绿色基础设施,完善水体和公园的功能,协调生态需求,打造功能性景观。
  (4)经济性原则:根据现状空间布置设施,减少土方量;种植则大量选择乡土植物,以宿根、自播、低维护的植物品种为主,降低工程造价。
  4 改造策略与方案设计
  4.1 设计策略
  该项目充分考虑多目标融合,设计策略以修复水生态为第一要求,充分发挥绿色空间优势,统筹优化黑臭治理和海绵建设。结合“源头+中途+末端”的管控方式,统筹地上与地下空间,更多利用绿色措施,适当辅助黑色措施解决问题。
  图 5 遗址公园综合改造策略示意图
  首先,依据周边区域的可改造实施难度,进行海绵城市源头改造以及合流制溢流控制,沿二院水塘外侧新建截污管线接入市政干管,对于雨季溢流建设合流制溢流调蓄池。
  其次,为防止内源头污染,本次整治对二院水塘部分淤积重度区进行清淤。淤泥晾干后清运至垃圾处理厂进行填埋。
  第三,岸带修复与综合景观提升。为减少面源污染,改善水质,对二院水塘进行生态岸带修复。主要是驳岸建设及湖边生态修复,其中驳岸采用草毯护坡,在湖床浅滩种植水生植物,修复湖泊水生态。根据城市绿地规划,并考虑到二院水塘景色,本次将对二院水塘周边湖岸用地进行景观绿化,使其成为市民休闲娱乐场所。
  第四,生态系统构建。本次对二院水塘采用微生物和水生生物进行生态系统构建。设置水体循环路线;在水体东侧、北侧设计净化湿地;循环水量经湿地处理后回补水体。
  第五,考虑片区防涝除险要求,通过盖板沟和原有地表径流通道的利用,在低点设置雨水花园等海绵设施,应对上游客水,经初步处理后汇入二院水塘,结合多级溢流口设置,完善公园调蓄功能。
  4.2总体方案设计
  二院水塘综合整治的内容包括对区域污水直排口的封堵、上游汇水区域径流污染污染治理、湖面和岸线垃圾清理、合流制溢流污染控制、水体清淤、内源治理和水质改善及生态系统构建等方面,完善作为城市公园的活动空间打造和景观环境提升。
  图 6 雨水汇流设计技术路线图


  图7 二院水塘水质整治方案示意
  4.3 雨水系统分项设计
  4.3.1截污系统方案设计
  (1)新建污水管工程
  由于二院水塘外侧缺乏污水管网,周边居住区存在雨污水合流管网直接排入水体,因此本次整治中通过新建DN400污水管线将区域内污水接至南侧秋浦路上。
  (2)合流制溢流(CSO)调蓄水池
  修建CSO调蓄池主要是从以下几方面考虑:1)考虑到区域内存在雨污水混接现象,而外围部队大院短期内无法开展源头海绵改造和雨污分流工程,直接将雨污合流水直接截至DN400污水管网,容易造成排水不畅;2)管网直接溢流至水塘,水体很难应对该处排口的污染负荷,水体水质难以保障。因此,确定采用CSO调蓄池和多级湿地的处理方式对调蓄池部分出水进行处理后排入水体。
  确定调蓄池修建后允许的溢流次数为10次/年,确定调蓄池规模为300m³,截污管线溢流雨水经调蓄池调蓄,降雨后上层较干净的水打入多级湿地进行处理,下层沉淀水打入污水管网。
  4.3.2内源治理方案设计
  (1)清淤疏浚工程
  为防止内源头污染,本次整治对二院水塘部分淤积重度区进行清淤。清淤深度约0.45~0.55m,清淤面积1.8公顷,清淤量1万m3。淤泥晾干后清运至垃圾处理厂进行填埋。
  (2)垃圾漂浮物清理工程
  对二院水塘内的垃圾及漂浮物进行清理,清理范围为全湖泊,面积4.4公顷。
  (3)底质改良工程
  为减少底泥污染,恢复水体自净能力,采用底质改良型环境修复剂来原位改善底泥,底泥改良剂施加范围为二院水塘整个湖泊范围。
  4.3.3源头海绵设施设计
  根据海绵城市建设要求,遗址公园内部采取低影响开发技术方案,处理场地内和北侧小区不透水面积产生的径流量,主要涵盖三部分内容:
  (1)遗址公园内部道路、建筑等硬化面积通过雨水花园等低影响开发雨水设施消纳;
  (2)结合北部小区的未来改造内容,解决外围客水对小区的影响,修建盖板沟,将北侧小区内径流引入公园内雨水花园、植草沟等设施;
  (3)缓解西侧医院径流雨水对水体影响,在西南侧修建垂直流湿地,同时作为循环湖体的设施。
  详细方案见下图
  图 8 源头海绵设施平面布置图
  4.3.4防涝系统与竖向设计
  原北侧小区入口在降雨时有客水汇入,继而流入水塘,原有水塘确实溢流调节设施,在暴雨时,易威胁居民建筑。为综合解决汇水范围内积涝问题,满足30年一遇内涝防治标准,本次结合北侧小区盖板沟和水体岸带及溢流标高设置,充分利用水塘调蓄容积,如下图所示。
  图 9场地竖向设计示意图
  图 10 场地设计淹水范围线示意图
  图 11 改造后遗址公园场地竖向实景
  4.3.5水循环系统构建
  由于二院水塘处于城市中心居民聚集区,为了保证水体水质长久保持,防止黑臭复发,需要提高水体的自净能力,因此本次对二院水塘采用微生物和水生生物进行生态系统构建。设置水体循环路线;在水体东侧、北侧设计净化湿地;循环水量经湿地处理后回补水体。
  图 12水体循环路线示意图
  4.4 景观生态系统分项设计
  4.4.1生态系统修复与重塑
  (1)岸带修复工程
  为减少面源污染,改善水质,对二院水塘进行生态岸带修复。主要是驳岸建设及湖边生态修复,其中驳岸采用草毯护坡,在湖床浅滩种植水生植物,修复湖泊水生态。
  图 13 水体岸带修复设计平面选型示意图
  (2)生态岛工程
  结合生态驳岸空间,在水体内增加生态岛,一是促进水体自净过程,二是增加动物栖息空间,为鸟类、两栖类动物提供游憩场所,也为鱼类等水生动物提供觅食、藏匿、产卵地。
  (3)生态系统构建
  通过沉水植物、挺水植物和浮叶植物的合理分布及水生动物的适度放养,改善水生物种群结构,促进生物的多样化,恢复稳定的水生态系统。通过对水体生态链的调控,实现水下生态系统中生产者、消费者、分解者三者的有机统一,实现水域自净。其次,公园内设置丰富的乔木及草本类植物,丰富园区植物群落,有利于整体生境的形成,也为动植物的丰富提供先决条件。遗址公园内前期共选乔木22种,竹类3种,灌木类6种,水生及地被植物16种,花卉及地被植物16种。
  图 14 水体内生态岛和岸带浅滩实景图
  4.4.2活动空间分区
  整个公园分为东西南北四个区;公园入口区(南),台地花园区(东),疗养花园区(西)和乐活花园区(北)。 公园入口区主要作为市民的聚集和活动、海绵城市的教育展示、池州历史文化展示窗口。
  台地花园在东侧狭窄空间内利用现状竖向,设计成台地花园的形式,收纳公 园东侧的雨水,以台地的形式将雨水进行净化后排入湖体,台地花园成为雨水花 园非常好的展示面,同时坡道、台阶和台地穿插,形成更加丰富的体验空间,给市民提供冥想和观赏的空间。
  其余乐活花园的区域的功能主要在于满足北面新华书店居住区的居民使用,满足生活休闲娱乐使用。同时移植和保留现状长势良好的紫薇等树种,延续现有的生活习惯,使公园与居民融合共生。
  西边将二医院现状的雨水花园改造成具有疗养功能的疗养花园,保留现状的 绿地和水景,局部改造成雨水花园。同时医院花园的入口打开,通过现状现状台 阶连接公园设计滨水环道。
  图 15 正在休息的周边居民
  5 建成效果
  5.1 生态效益
  (1)通过截污工程与合流制溢流调蓄池的利用,小区旱季污水直排现象,合流制溢流可以控制在4次/年,污染负荷削减率达84%以上(以 CODcr 计);(2)湖体水质显著提升,从黑臭水体到稳定Ⅳ类水标准;(3)湖体底泥清淤量达1万m3、补种水生植物0.4ha、修整驳岸0.55km,重新打造水体生态系统,恢复水生态平衡;(4)作为合流制溢流调蓄水池的溢流受纳水体,可提供1.8万 m3的调蓄空间;(5)通过恢复湖体生境,提高植物群落和动物多样性,该湖体已成为野鸭、白鹭等野生鸟类栖息地的重要场所。
  图 16 遗址公园北侧生态驳岸景观实景图
  图 17水塘内嬉戏的乌龟
  5.2 经济效益
  本项目采用EPCO模式进行建设,工程造价为1500万元,施工单位除负责项目建设外,还承担本项目10年运营维护工作。平均每平米造价为110元。项目解决区域13.2ha的雨水问题。
  5.3 社会效益
  建成后的遗址公园已成为可进入的滨水活动休闲空间,与之前破败的氛围不同,公园更新可直接惠及100ha 范围内居民的休憩活动需求,并为市区生态教育工作提供场地。随着公园内锻炼和家庭游览的活动增加,有效带动了老城区的区域活力。

  基本情况附录
  (1)设计单位:
  北京雨人润科生态技术有限责任公司
  阿普贝思(北京)建筑景观设计咨询有限公司
  (2)施工单位:
  上海为林绿化景观有限公司
  (3)管理单位
  池州市住房与城乡建设委员会
  (4)建设单位
  池州市城市建设重点工程管理办公室
  (5)技术支撑单位
  北京建工建筑设计研究院