地下污水处理厂中水公园景观化设计探讨

地下污水处理厂中水公园景观化设计探讨

随着我国城市规模的扩大，污水处理厂的建设也逐渐加快。为了防止污染废水，废水处理厂通常建在城市地下。近年来,地下污水处理厂地上景观与城市公园结合的设计形式,作为一种创新式的城市公园绿地设计逐渐被应用于城市建设当中。关于地下式污水处理厂的地上景观与城市公园相结合的设计,国内外已有相关探索,例如马来西亚Pantai污水处理厂、深圳市布吉污水处理厂、江苏金港污水处理厂、昆明第十一水质净化厂都是将主要构筑物布置在地下,地面为主题公园,从根本上改变了“园外调水与园内治污”的传统模式,将污水处理设施与景观绿地相结合,既可以促使污水处理厂周围环境质量的提高,又可以使地面公园成为具有生态和景观价值的教育基地莫琳等提出将绿地和水系作为要素,利用雨水的生态作用建设“绿色海绵”,打造城市休闲绿地的理念水作为城市发展和人类生存的核心要素1郑州中水公园景观设计1.1再生水利用工程郑州市是最早利用再生水的城市之一。据统计,郑州市主城区污水处理厂每日生产再生水约177万t,每天的利用量达到25万t,广泛运用在工业生产、市政杂用、景观河道等方面。正是这些再生水利用工程为南三环中水公园的建设提供了丰富的经验。根据《郑州市再生水利用规划(2011—2020年)》,南三环污水处理厂再生水处理量为10万m1.2雨水资源总量测算郑州市属于严重缺水城市,同时又是季节性内涝严重的城市,每年的降水量主要集中在6—9月。2017年最新数据显示,郑州市市区建成面积443.04km文献式中:Q为理论上的雨水资源总量,m郑州市2015年最新暴雨强度计算公式为式中:q为暴雨强度,L/(s·hm雨水设计流量的计算公式为:式中:Q为雨水设计流量,L/s;Ψ为雨水流入雨水截流管道的径流系数,根据郑州市中水公园的用地比例进行加权平均,经测算取为0.44;F为汇水面积,中水公园的汇水面积为6.4643hm根据植草沟水力停留时间与平均流速的计算可知,郑州市中水公园内植草沟和渗井的设计可以满足园内径流雨水的预处理,去除大颗粒的污染物并进行导排与下渗,在暴雨重现期为3a的暴雨强度内,雨水不需要外排。1.3中水公园区域现状郑州市南三环地下污水处理厂的地上部分是兼容雨水、污水处理及街头绿化的中水公园,该公园既有生态教育功能,又有科普展示功能(图1)。中水公园总面积为64643.77m中水公园主要分为污水净化科普区、雨水生态湿地区、休闲活动北区、休闲活动东区4个部分(图2)。污水净化科普区位于污水处理厂主箱体的上部,该区域运用规则式的处理手法,使用树阵、草坪、水池等构成要素2废水处理生态工程2.1水生态工程处理流程作为20世纪70年代发展起来的一种新型生态污水处理技术,人工湿地可以通过基质的过滤吸附、离子交换、植物吸收等方式实现对污水的有效净化,从而被广泛运用到城市公园中。郑州市南三环中水公园水生态工程正是通过人工湿地净化技术,融合海绵城市的设计理念,采用多类型湿地处理流程,运用分级过滤的生态手段对再生水进行进一步的净化;同时,将功能性的湿地景观化处理,让中水公园形成独特的景观风貌。水生态工程的具体处理过程如图3所示。水塘主要分为水平潜流人工湿地、表面流人工湿地和调蓄塘。水平潜流人工湿地主要为预处理设施,起到沉淀大颗粒悬浮物的作用;表面流人工湿地主要通过植物的吸附作用达到净化再生水的目的;调蓄塘具有调蓄水体的作用。中水公园湿地用水主要用于补充蒸发、渗透、湿塘补水及其他水量损失。根据测算,湿地维持水面稳定日需水总量为969.36m2.2沉降效果差为了有效提升南三环中水公园人工湿地的污水处理效果,依据污染物的组成成分、填料、湿生植物、水力时间等一般表面流人工湿地的净化效果高于自然湿地处理系统,沉降效果略低于潜流人工湿地;但潜流人工湿地由多个填料床构成,容易发生堵塞现象。中水公园水平潜流人工湿地主要运用黄菖蒲、花叶芦竹等挺水植物,这类水生植物根系发达,在碎石下形成一个庞大的过滤网进行初步过滤,可较好地吸收、分解污水里的污染物质和营养物质。而表面流人工湿地内种植芦苇、石菖蒲、黄菖蒲、荷花、睡莲,能够有效沉降悬浮颗粒及污染物,且由湿塘内的植物、微生物进行分解净化,可有效防止人工湿地的堵塞2.3生态驳岸的使用根据广场景观的整体风格,南三环中水公园岸线规划为自然亲水式生态驳岸(图4),与传统的驳岸相比,其在景观环境营造、生态效应以及亲水性方面具有明显的优势。生态驳岸不仅对水生植物的生长、繁衍具有良好的作用,而且对建设生态型城市的公共空间、人工水景具有指导意义,同时也具有一定的固堤、抗洪作用。岸线设计为草坡入水、防腐木平台、亲水平台等多种形式,在沿岸游人聚集频繁的地方采用硬质材料砌筑驳岸,满足人们的亲水需求。驳岸局部通过艺术置石、湿生植物来点缀水景空间,这样既可以减缓水体流速,利于流沙沉积;同时也可吸收水中的悬浮物,净化水体。2.4水景净化中的水生动物营造研究表明,水生植物与水生动物共生能有效地依靠微生物的硝化和反硝化作用,为微生物提供吸附、栖息空间,促进水体净化中水公园选用了大量能净化水体中COD、BOD在水生动物方面,放养具有观赏和除污作用的水生动物(如黑鱼、鲫鱼、鲤鱼等),可形成包括微生物、植物、动物在内的综合生态系统,既起到综合治理水体的作用,又能增加公园景观的观赏性、参与性与趣味性。3雨水利用生态工程3.1低影响开发设施布局低影响开发的设计原理:主要运用分散的、小规模的源头控制形式和处理技术,使暴雨时造成的径流和污染得到有效调控,使开发地区尽可能恢复成开发前的原始水循环状态。南三环中水公园的雨水管理系统中引入的低影响开发技术设施可分为滞留设施、传导设施、调蓄设施3类(图5),其在公园中的具体布局如图6所示。雨水滞留带为滞留渗透设施,主要聚集雨水进入园区,一般沿园区的道路、广场布置。这样不仅缓阻了雨水径流的产生,而且达到了消减雨水径流和减少径流污染的目的,同时也具有净化雨水、补充地下水的作用。植草沟为种植植被的景观性地表沟渠,通过收集、输送和排放雨水这3个步骤达到截流与净化水质的效果湿塘为永久性的景观水体,能够调蓄径流、净化雨水,和滞留池的设计原理类似,雨水沉淀后通过植物进行过滤,故而具有良好的环境效益和生物净化作用。3.2雨水收集导排南三环中水公园场地内的雨水通过收集,最后汇入湿塘进行利用。主要包括3个方面:(1)道路的雨水收集利用,公园大部分铺设生态型透水地面,有利于雨水下渗、回补地下水,同时也可通过道路两边的雨水口收集雨水,将其排到场地内的人工湿地,经过处理过后供景观水体和绿化灌溉使用。(2)在建筑屋顶修建排水明沟,将雨水进行收集导排,进入园区的低影响开发系统。(3)公园内部绿地的雨水收集利用,主要结合绿地现状地形的变化特点,充分利用中水公园绿地积蓄的雨水,使其汇入水塘,通常下凹绿地的蓄渗效果最佳;利用公园内的河流水系收集雨水,并通过植物配置设置植物净化区;在不易形成水景的地区,设置地下大型蓄水池,进行雨水收集及储蓄。4地下污水处理厂地下景观水生态的应用探究在环境建设迅速发展、水资源日益匮乏的今天,南三环中水公园水生态景观设计对城市污水和天然雨水的净化使用,不仅能有效地提高水资源的利用率,节约公园绿地用水量,还能创造出生态的、可持续发展的人居环境。虽然公园在水生植物的配植数量、水生植物对水质的提升效果、冬季景观环境营造等问题上还需要更深入的研究,但是南三环污水处理厂将污水处理厂地上景观与城市公园建设的创新结合,使再生水和雨水