生态排水系统如何在丘陵城市小地块项目应用

【摘要】由于生产力的发展、生产工具的优化，人类改造自然、建设城市的能力日趋强大。然而不顾原始地形、开山劈水的城市建设，造成严重的水土流失、生态破坏，不仅工程建设成本增加，而且留下大量的城市安全隐患。本文以西安城市一个小地块的规划项目为例，阐述了如何尊重原始地形地貌，构建生态排水系统，使人类生产生活与自然和谐共生。

1、丘陵城市开发及排水系统现状
随着城市化进程加快，我们已经进入了一个在丘陵等复杂地形上建设城市的时代，然而在很多城市建设中，我们不自觉地把平原城市建设经验应用到丘陵城市，丘陵很多时候被推平，造成严重的水土流失、生态破坏、地域特色丧失，不仅工程建设成本增加，而且留下大量的城市安全隐患。这种情况，湖南地区更为明显。
传统的排水处理方式为集中处理，快排快放，需要在道路地下铺设大量的雨水、污水管网，通过管网运输到污水处理厂进行集中处理，污水处理厂占地规模较大，管道系统漫长、复杂，同时因为管网常常采用重力自流设计方式，为了达到重力排放要求，经常要对地形进行比较大的改造，因此集中式污水处理适合地形起伏不大的平原城市。针对丘陵地形的城市，这种传统的污水处理方式的弊端日渐显现。由此看来，在城市规划及城市建设中，我们不能单纯的把在平原上建设城市的经验应用到丘陵等复杂地形的城市上，我们必须实事求是，尊重丘陵城市复杂的地形，基于水系流域单元，以道路骨架、竖向设计与生态雨污处理系统共生为手段，建立一套属于丘陵城市的规划理论及方法体系。

2、生态排水系统的构建

2.1流域的概念

流域又称集水区域，是指流经其中的水流和其他物质从一个公共出水口排出而形成的一个集中的排水区域，也可以认为是由分水岭所包围的河流或湖泊的地面集水区和地下集水区的总和。流域内部的中心除了河流、湖泊、湿地等水系之外，也有的是连续的地表低洼区域。

2.2系统优化、资源整合

市政规划专业众多，内容庞杂，通常的做法是按专业开展道路。供水、污水、雨水、供电、燃气、通信、环卫等工程设施管线规划布局，然后再开展地下管网的简单综合，这种做法考虑了各专项在管理体系和实施过程的独立性，而忽略了各专业之间在资源、技术上的关联性，各专业在规划理念、技术标准、实施操作上也难以协调，有时甚至自相矛盾。

生态排水系统以流域单元为规划基础，以水系、绿地组成的生态系统为核心，整合了城市防洪、排水、景观、道路、场地竖向设计等专项规划，融生态环境保护、城市景观塑造、水资源综合利用为一体，构建了一种生态、经济的排水系统。

2.3技术路线
利用GIS这一技术平台，对区域进行流域分析，可以得到各个大小不一的流域及流域内部的河网，这些河网除了河流、湖泊、湿地等各类水系之外，其他的均是该流域内最适宜汇水的连续的地表低洼地区，流域的边界则是分水岭。这样以河网为中心，分水岭为界限的一个流域可以视作一个排水组团。在确定好流域的划分和水系保留之后，充分利用水系两侧低洼的地势引导排水管网的布局，尽可能地减少土方量的开挖以及管网管径和相关泵站的使用，从而构成生态的、优良的城市排水体系。

3、规划实践

本次项目从场地竖向设计、道路组织、生态雨污处理系统布局及技术运用进一步论证生态排水系统的可行性和科学性。
3.1项目概况

项目位于花垣县竹篙滩片区，西倚花果山，东临花垣河，为某地产公司的拆迁安置房用地。基地面积约为6公顷，基地是典型的丘陵地貌，整体分为几级台地，地势较复杂，北侧局部比较平缓，南侧比较陡。
3.2流域划分

利用GIS中水文分析模块生成河网，结合现状地形数据，通过对水流方向提取、洼地填充、汇流累积量等步骤生成河网网络，再根据各个小级别流域单元中的出水口的位置，即该流域单元中的最低处，然后结合水流方向，搜索出该出水点上游所有流过该出水口的栅格，直到所有的该集水区的栅格都确定了位置，也就是搜索到流域的边界，这样就可以确定整个地块共有五个流域单元，本案基地范围位于其中一个较大的流域单元。

3.3用地布局及场地竖向设计

根据流域分析，本案基地范围内为一个完整的流域单元，只需结合项目功能需求对原始地形稍加改造，即可形成一套完整的雨污排放系统。
综合考虑周边环境和内部景观资源，规划形成住宅区、商业配套区、生态景观区三大功能分区。住宅区依山就势呈台地布置，视线通透;商业配套区靠近城市道路，交通便利;生态景观区利用原有水系资源呈楔形与住宅区交错渗透，串联整块住区，增强了整个住区的活力。
结合项目功能分区，对项目场地进行局部调整，形成四级台地，每一级台地高差约5米，各台地之间通过自然放坡过渡，既满足内部交通联系，又减少了土方量。
3.4生态排水系统规划
生态排水系统分为生态雨水处理系统和生态污水处理系统两个子系统，根据场地高程和流域分析找到每个流域单元的最低点，即出水口，从而确定场地的雨污排水系统的大方向，再结合项目的用地布局、场地竖向设计、道路组织、景观系统进行排水系统统一协调规划。
3.4.1生态雨水处理系统
生态雨水处理系统是综合景观、道路等系统规划设计的低冲击开发模式。通过GIS的流域分析与水系提取，基地范围内有模拟的地表径流，通过开挖整理连续地势低洼区域，形成各级汇水廊道，雨水先通过道路草沟收集，草沟具有储存和过滤的功能，再流入雨水花园，通过人口湿地过滤净化后最终排入花垣河。在雨量较大的情况下可以通过储水槽储存雨水，调节水量。
生态雨水处理系统根据雨水收集场地类型分为三类，即屋顶雨水、道路雨水、场地雨水。根据不同分类采取不同的技术措施
（1）措施1：屋顶雨水收集屋顶雨水收集大幅提高了对降水资源的利用，同时可以提供良好的屋顶景?效果。通过雨水管有组织收集屋顶雨水，就近排放到草沟和储水槽中，草沟可以净化水质，储水槽可以调节、储存雨水。
（2）措施2：道路雨水收集

道路雨水汇集到草沟内，通过草沟过滤道路径流进行雨水收集回用。在道路交叉口设置过街管道，构建雨水收集网络。

（3）措施3：场地雨水收集
场地铺装采用透水材料，利于雨水渗透，雨水渗透的目的包括将雨水回灌地下，补充涵养地下水资源，改善生态环境，缓解地面沉淀、减少水涝等。当雨水流过草沟或雨水花园时，污染物在过滤、渗透、吸收及生物降解的联合作用下被去除，植被同时也降低了雨水流速，使颗粒物得到沉淀，达到控制雨水径流水质的目的。
3.4.2生态污水处理系统
生态污水处理系统核心技术是污水处理生态模块，污水处理生态模块是一种结合先进生物处理技术、绿色生态的系统。它借鉴自然界水体自净原理，加入人工强化技术，在系统中营造了一个平衡的自然生态环境，系统内具有高度的生物多样性，同时由于其内部形成了一种自然生态平衡，系统运行具有较高的稳定性。由于生态模块使用灵活、效果明显，使污水源头净化、分散式污水处理成为可能，从而避免跨流域排放污水。
本案污水通过常规的污水管网收集最终接入生态模块，经过生态模块处理净化后，直接排入雨水系统。

居住区的生活污水由小区内部的污水管网统一接入污水处理生态模块，在化粪池中隔离出污水的油脂和大块杂物，之后进入一级处理部分的沉淀区。污水经过重力流入沉淀区、调节区、生化反应区和斜板沉淀池。在沉淀区内进行初步沉淀，去除部分颗粒物;然后进入调节区调节水质，均衡水量;调节区处理后的污水通过提升泵进入生化反应区，进行氧化反应;反应后的污泥水混合物进入斜板沉淀池，在重力作用下进行泥水分离。泥水分离后，污水进入多介质生态模块反应系统。通过植物和多种介质相互协调的生物、化学和物理作用，使污水中的有机物得以降解，无机盐得以固定，氮磷等营养物质得以资源化利用。