城市生态绿地水景系统中水量平衡的探讨

杨立慧

（中国美术学院风景建筑设计研究院，浙江杭州 310016）

一、引言

城市园林绿地中的水景常被称为园区的灵性所在，但由于在设计和建设中过于注重景观效果，一些项目忽视了节约用水与水量保障问题，导致后期运行和养护的水源难以保障、补换水成本过高，水景不能长期运行，形同虚设，枯竭的水景反而成为设计败笔[1]。随着科技发展和生态意识的提高，人们发现收集雨水可作为景观用水，但雨水资源及年季在各地分配不均，因此其作为主要水源的水景规模和方案需经科学的分析。利用水量平衡分析可以统筹考虑水景设计与雨水收集的各相关要素，模拟、量化水景运行状况与雨水收集量的关系，指导水景方案的规划设计，寻求合理的规模、高效的水资源利用率，降低建设投资与运行费用，实现经济美观的园区水景观[2～3]。

二、工程概况

襄阳市习家池旅游风景区总占地面积约35.3 公顷，其中水体水面面积约2.1 公顷，水体总容积约为2.5200 万立方，硬地面积约5.1 万方，绿地面积约18 万方（不含山体）。水景为动静态相结合，即各水塘通过沟渠或溪流相串联，自西北向东南逐渐降低，水面最大落差约为19.5m，水流原始动力来自机械提升。目前区内有一眼深井，出水量为160m3/d。

经计算，景观用水量约需529m3/d，水体水质要求达到地表水Ⅲ类标准。

三、水量平衡与补水方案

补水方案主要考虑当地可用的补水水源及可使用量。补水水源一般包括地下水、地表水、雨水、再生水以及自来水[2]。在条件允许时使用地下水的优点是水质较好、取用便捷廉价，但可能受当地政策限制。若园区周围有较丰富的地表水资源，如河流或湖泊，经有关部门许可后可以直接取用补水，成本也较低，但多数城市的地表水质可能较差，需要进行处理。对建有中水系统或有市政再生水可供使用的园区，可取用再生水作为补水水源，能较好保证水量，但缺点是水中氮磷指标较高，容易造成景观水体的水质恶化。自来水补水的缺点是造价高，不符合当前的节水要求，甚至可能被禁止使用，而且对自备井的控制也越来越严格。

针对襄阳市习家池景区工程，补水方案如下：

目前区内有一眼深井，出水量约为160m3/d，最大日补水缺口为369 m3/d。景观补水尽可能不采用城市自来水，以便节水节能。

（一）补水方案A:采用雨水回收利用结合深井供水

1.储水容积。

利用水体贮水。最下游水体既是雨水用户，又是雨水储存设施。雨水的蓄存通过以下方式实现：水体设置设计水位和溢流水位，利用水位之间的容积蓄存雨水。景观设计考虑不同水面标高的景观效果。

最下游水体水面面积约4000 m2，总水深约3m，拟1m 水位差蓄存雨水，蓄存容积 V=4000 m3，则按最大日补水量可供用4000/369=11d。

2.汇水面积。

襄阳市月平均降雨量（h1）7 月最大，143.9mm；月平均蒸发量（h2）5 月最大，179.7mm；蒸发和降雨差值（△h）5 月最大，84.8mm；△h 与月平均降雨量（h1）之比12 月份最大，2.04。一、十二月份降雨量相对较小，最大仅为19.3mm，收集其它汇水流域雨水几乎不可能。设计选用2～11 月份中△h 与h1 之比最大的四月份作为计算依据。

S=(△h/ h1*F+V/ h1)/Ψ=(1.35*21000+4000/59.8*10-3)/0.2= 476200 m2

S—总汇水面积（m2） F—水体水面面积（m2） Ψ—综合径流系数，暂按0.20 取值

以上计算的汇水面积大于景区总用地面积约123200 m2，需将景区山体雨水汇入水体。

3.蓄水校核。

由于一、十二月份降雨量很小，地面几乎无径流雨水，水体不能有效收集水面以外雨水。所以，水体蓄水及深井给水应能满足两个月的补水要求。一、十二月份气温较低，水体循环流量按降低50%计算，同时绿化每2 天浇灌一次，地面浇洒忽略。一、十二月份△h之和为62mm。

则一、十二月份需蓄存水量应为：V1=3658 m3＜4000 m3，蓄水满足要求。

4.雨水收集。

拟管网收集地面及山体雨水，初期雨水弃流，后就近排入水体，部分经植被径流雨水亦可直接排入。停车场雨水不得进入。水体及沟渠兼作山体排洪用。

（二）补水方案B:汉江引水

汉江距景区内池塘仅约665m，水量充沛，且汉江长年水质极好，这为汉江引水成为可能提供了便利条件。

若采用该水源补水，可将引入设置成兼具补水和自然循环之功能，考虑 15 天一个循环周期。 则水泵最大流量为(Qd+25200/15)/24=92 m3/h。最高水体水面与汉江常水位落差约为43m。设计选用三台出水量约54 m3/h，扬程70m，电机功率18.5Kw水泵。水泵两用一备，交替运行，可根据不同季节及降雨情况决定开启一台泵或两台泵。

（三）方案比较

两个补水方案各有优劣，方案A 利用天然雨水作为部分补水水源，无需动力提升，节能具有一定优势；方案B 优势是补水有保障，但需进行水质循环处理，增加了日常运行维护管理成本，且设备占地。因此，推荐方案A。

四、结语

构建城市绿地生态水景系统时科学合理的水景设计和用水规划尤为重要。利用水量平衡分析不仅可模拟设计方案中雨水利用的效果，也可以清晰的反应水景建成后整体运行状况，对节约用水、提高雨水资源利用率、降低投资和调整水景改建和管理运行成本等具有重要意义。本文旨在引起人们对水资源利用、水量和水质保障等问题的重视，为今后水景建设的发展方向提供探索的方法，使水景设计符合当前建设节约型社会的要求，亦真正成为绿色可持续发展的景观灵魂。

[1]车伍等.雨水利用与水量平衡分析在城市园区水景设计中的应用[J].中国园林,2006,12:62-65.

[2]李俊奇等.小区雨水利用工程费用模型与优化设计[J].给水排水,2005,31:14-18.

[3]刘苏峡等.基于水量平衡的流域生态耗水量计算—以海河为例[J].自然资源学报,2004,05:662-671.