一、前言

為全面貫徹“綠色奧運、科技奧運、人文奧運”三個理念，北京奧林匹克公園中區重要景觀及龍形水系設計考慮了水資源的循環利用，把雨洪控制與利用納入到實際的建設中，以展示城市雨水排放新概念，實現雨水資源化。通過雨洪利用工程的設計與實施，一方面將提高本地水資源的利用率，緩解北京水資源缺乏與奧林匹克公園需水的供需矛盾，另一方面，也減輕奧林匹克公園及周邊防洪和排水壓力，對北京整體發展和綠色奧運的實現具有重要意義。

奧林匹克公園坐落于北京市中軸線北端，它包括北區的森林公園，中區的奧運場館和南區的民族大道，共三大部分。規劃總用地面積約1135ha，其中北區的森林公園680ha，中區291ha，南區164ha。奧林匹克公園中區除奧運場館和建筑用地之外的公用區域，包含了地面景觀（中軸路+樹陣區）38.3ha、下沉花園5.0ha、休閑綠地23.7ha、水系18.0ha和市政道路兩側的人行道部分10.1ha，雨洪利用設計總面積約95ha，約占中區規劃用地面積的1/3。

二、雨洪利用設計

針對奧林匹克公園中心區的地形、地質和規劃用地特點，在三大奧運理念和節儉辦奧運的指導下，因地制宜，分別采用不同的雨洪利用方式，滿足綠地灌溉用水需求和減少地面積水與外排徑流，達到緩解本區域內防洪和水資源短缺的問題，以促進生態環境效益、經濟效益和社會效益的協調統一，實現本區域內的水資源可持續利用。

（一）雨洪利用原則

提出了“下滲為主，適當回收；先下滲凈化，再回收利用”的設計新理念。充分利用樹陣、廣場、非機動車道的雨水，補充綠地、水系的部分水量消耗。設計中首先考慮樹陣、綠地、市政交通道路、鋪裝地面的自然下滲，再考慮超標準的雨水就地回收，就近利用，在滿足雨洪利用設計的要求下，節省工程投資。充分利用水系，對雨水實施有效管理，蓄泄結合，以蓄為主，合理攔蓄雨水資源。減少區域內因開發建設造成的降雨徑流系數的增大，嚴格控制外排水量。

（二）雨洪利用標準

作為奧林匹克公園的重要景觀，綜合考慮其地塊的特性及其對雨水的涵養能力，中軸樹陣區和市政道路人行道采用2年一遇24h降雨的雨洪利用標準；休閑綠地部分、下沉花園及其它區域采用5年一遇24h降雨的雨洪利用標準。各地塊徑流系數控制為1年一遇降雨外排水量的綜合徑流系數不超過0.1，2年一遇降雨外排水量的綜合徑流系數不超過0.3，5年一遇降雨外排水量的綜合徑流系數不超過0.5。

（三）雨洪利用形式

1.中軸路+樹陣區

區域內的廣場、非機動車道及輕型車的鋪裝地面，均采用透水鋪裝。鋪裝面層采用新型環保的風積沙透水磚，粘結找平層也同樣采用透水性較強的風積沙，使其與面層緊密結合為一體，其下鋪設300mm厚級配碎石墊層，在級配碎石墊層內鋪設全透型。另外在樹陣區和中軸路范圍內，每各30~50m設計一條1.2x0.9m的支滲濾溝，收集周圍滲透到級配碎石墊層內的雨水，再通過支滲濾溝內的全透型排水軟管排入主滲濾溝，然后收集到集水池，供周圍綠化噴灌使用。

透水墊層和排水軟管的鋪設，有雙向排水的功能，一方面便于雨水下滲、收集和利用，另一方面當地下水位上升時作為排水管，避免地下水頂托地面鋪裝。

樹陣區內每棵樹之間為透水的硬質鋪裝，為達到滲水收集的目的，在設計中把區別于其它鋪裝顏色的一種鋪裝做成透水的溝槽收集雨水，溝槽由透水磚和透水墊層鋪裝而成，其下埋設透水管。雨水可以緩慢滲入土壤灌溉樹陣內的樹木，從而減少灌溉量甚至不需人工灌水。多余的入滲雨水通過地下埋設的收集管道收集后引入專門的蓄水池存蓄，用于其它綠地灌溉。

中軸路考慮到行走重型車和整體美觀的需要，在中間21.0m范圍內鋪設花崗巖，為了達到雨洪利用的目的，鋪裝縫隙采用透水縫隙，基層盡量采用無砂混凝土，基層下面鋪設級配碎石墊層。并在花崗巖鋪裝的兩側各設計了一條雨洪集水溝，集水溝用透水磚砌筑并于周邊的滲濾溝銜接，使下滲和排水溝收集的雨水相互滲透，形成完整的雨洪利用系統。集水溝內還設置一定高度的擋水板，當雨水超過設計標準時，雨水才能外排。中軸路21.0m之外的區域仍采用透水鋪裝路面。

近鄰國家體育館的慶典廣場為大面積的花崗石鋪裝，面層及基層均不透水。為了減輕排水壓力和改善排水的水質，在地面雨水口處設置棄流框，棄流框的容積可以存蓄3~4mm的初期降雨，框內設有多層過濾網，初期雨水過濾后下滲，后期雨水集中排放到下游的集水池。

2.休閑綠地部分

綠地部分主要以雨水下滲為主，用綠地涵養水源，減少綠化灌溉。因此，全部采用下凹式綠地或帶增滲設施的下凹式綠地形式進行雨洪利用。綠地比周圍路面或廣場下凹50～100mm，路面和廣場多余的雨水可經過綠地入滲或外排。增滲設施采用滲濾框、滲槽、滲坑等多種形式。在大面積的綠地內也設計了一定數量的雨水口，但雨水口高于綠地50～100mm，只有超過設計標準的雨水才能經雨水口排入市政雨水管道。與水系連接的綠地部分，只在水岸邊設計下凹式濾溝，當雨水較大時，從綠地流下的雨水先經過濾溝過濾后再流入水系，保證了收集雨水的清潔度。

3. 下沉花園部分

下沉花園部分地下水位較高，下沉花園部分綠地雨水不宜全部入滲。因此，綠地下埋設全透型排水管，將下滲的雨水引入蓄水設施收集起來以備回用。綜合考慮美觀和雨洪利用問題，下沉廣場內路面≥80％采用透水鋪裝。不透水路面坡向透水路面，雨水經透水路面下滲、收集或外排。

4.市政交通道路

市政交通道路兩側人行道采用透水鋪裝地面，機動車道路為不透水硬化路面，在兩側設置環保型雨水口，將機動車道內的初期雨水和較大的污染物攔截后排入下游管道。

5.龍形水系

龍形水系總長2.7km，水面寬度25~150m，總水面面積18300m2，其中70000m2為建造在地下空間之上，設計上也完全做成生態水系。通過水系生態護岸涵養、滲濾收集雨水，每年可節省水資源90000 m3。

（四）風積沙透水磚的應用

在本工程雨洪利用硬質鋪裝的選材上，突破了采用常規砼透水磚和無砂混凝土墊層的做法，提出采用創新技術的做法——風積沙透水磚和風積沙結合層。這種新材料、新工藝的創新技術，提高了路面透水性能和解決了大塊透水磚抗折強度的問題，它的透水原理不是靠縫隙透水，而是靠破壞水的表面張力來透水，這樣，透水磚的表面可以做成光滑的質感，不至于產生堵塞、失效的問題，大大優先于普通無砂混凝土透水磚。這種新技術的透水磚還具有很強的可塑性，可在磚上繪制各種設計圖案，這樣解決了中軸路圖案鋪裝的問題，可替代中軸路部分花崗石鋪裝，提高雨洪利用效果。透水磚結合層也采用了風積沙透水磚的材料，取代了無砂混凝土結合層。透水磚和結合層的主要材料是用沙漠中的風積沙，是一種變廢為寶的新技術，這種材料的使用在雨水下滲的過程中還能起到很好的凈化過濾作用。

（五）雨水收集系統

1.滲濾系統

滲濾系統由透水鋪裝、多孔墊層、透水毛管、支滲濾溝、主滲濾溝組成。雨水通過多重過濾凈化，匯集到雨水集水池，回用水的水質將滿足灌溉要求。

透水鋪裝結構由風積沙透水磚（或帶縫隙的不透水材料）、風積沙黏結找平層、墊層構成，墊層內一定間距埋設全透型排水管。雨水通過透水磚、連接找平層、墊層、全透型排水管得到多重凈化。為保證面層透水磚的平整和路面整體的穩定性，在墊層之上鋪墊50～80mm厚風積沙黏結找平層，此層為現場鋪設，用化學方式固結，用機械方式夯實。

支滲濾溝為透水地面局部下降形成通長的滲濾溝槽，滲濾溝槽邊緣為無紡布反濾層，槽內為單級配碎石，級配碎石內埋設全透型排水管，雨水通過雨洪收集毛管匯入支滲濾溝。主滲濾溝的結構基本同支滲濾溝，級配碎石內埋設沖孔排水管，雨水通過支滲濾溝匯入主滲濾溝，再輸送到雨水集水池

2. 雨水集水池

對2年一遇、5年一遇60min、120min、240min、360min、720min、24h各個不同歷時的時段降雨量進行收集容積的試算，取各計算結果的最大值為設計值。通過計算并考慮到地域分塊和就近利用的條件下，在地面景觀部分設8個集水池，下沉花園部分設2個集水池，雨水集水池的總容量為7500m3。雨水集水池結構為鋼筋混凝土獨立結構，分散布置，在保證能順利收集來自主滲濾溝雨水的同時，使其盡量接近用水點。集水池內設風積沙滲濾墻一道，除了遮擋漂浮物之外，加強過濾，以保證吸水口的水質絕對潔凈。集水池末端接灌溉用水系統，集水池的沖洗、排空均在該系統內解決。

（六）雨水集水池的雨水水質

雨水經過下滲過濾后,水質將得到極大改善。預測雨水集水池中有機物濃度（CODcr）低于30mg/L；SS的濃度為0mg/L；氨氮濃度<1mg/L左右，氨氮指標優于地表水III類水體標準，總磷（TP）濃度低于0.1mg/L，滿足地表水Ⅱ類水體標準。通過與生活雜用水水質標準（CJ25.1-89）和觀賞性水景類景觀用水的再生水水質指標（GB/T18921-2002）進行對比，蓄水池中雨水水質良好，能達到娛樂景觀回用水的水質標準。

（七）雨洪利用綜合指標

表1  雨洪利用綜合指標表

 三、結論

        歸納起來，北京奧林匹克公園中區雨洪利用設計，具有以下的創新點：     

        先下滲凈化、再收集回用的雨水收集技術。       

        不透水面層與透水墊層相結合的雨洪利用技術。

        風積沙透水鋪裝技術，形成《風積沙透水磚鋪裝標準》。

        完全不透水鋪裝、半透水鋪裝、全透水鋪裝聯合的雨水收集技術。

       下沉空間的高標準防汛與雨水利用相結合的技術；

       通過雨洪利用工程，涵養了地下水源和雨水的充分利用，達到了水資源循環利用的目的，使項目區內的綜合徑流系數減少，避免或減少道路及廣場積水，方便行人，控制了污染物隨雨水到處蔓延，具有較好的經濟效益、生態效益和社會效益。充分體現了“綠色奧運、科技奧運、人文奧運”的理念，科技展示度高，具有示范意義。

作者簡介: 鄧卓智  教授級高工  北京市水利規劃設計研究院            

                  趙生成  工程師  北京市水利規劃設計研究院 

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