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智慧化海绵园区在世博城市最佳实践区的实践与展望

2018-01-08龚玲玲吕宇航余岳峰

上海节能 2017年12期
关键词:荷花池世博海绵

龚玲玲 吕宇航 张 咏 余岳峰

1.上海世博城市最佳实践区商务有限公司2.上海交通大学

智慧化海绵园区在世博城市最佳实践区的实践与展望

龚玲玲1吕宇航1张 咏1余岳峰2

1.上海世博城市最佳实践区商务有限公司2.上海交通大学

将上海世博城市最佳实践区在推进园区海绵化改造项目的创新和经验,与园区正在开展的智慧能源网技术示范项目建设相结合,从能源互联网和智慧城市的理念出发,探讨智慧化海绵园区在城市最佳实践区的实践与展望,为上海开展海绵城市与智慧城市建设工作相结合,实现海绵城市的智慧化进行有意义的探索。

海绵园区;智慧能源网;信息化

我国已将建设海绵城市作为城市建设和发展的重要举措。海绵城市是指城市能够像海绵一样,在适应环境变化和应对自如灾害等方面具有良好的“弹性”,下雨时可吸水、蓄水、渗水、净水,需要时又可将蓄存的水“释放”出来加以利用。因此,建设具有自然积存、自然渗透、自然净化功能的海绵城市是生态文明建设的重要内容,有利于转变城市发展理念和建设方式,是实现城市和环境资源协调发展的重要体现。海绵城市建设的核心是推行现代雨洪管理体系,达到修复城市水生态、涵养水资源,增强城市防涝能力,提高雨水资源利用量和效率、改善城市生态环境,促进人与自然和谐发展的目的。

本文将上海世博城市最佳实践区在推进园区海绵化改造项目的创新和经验,与园区正在开展的智慧能源网技术示范项目建设相结合,从能源互联网和智慧城市的理念出发,探讨智慧化海绵园区在城市最佳实践区的实践与展望,为上海开展海绵城市与智慧城市建设工作相结合, 实现海绵城市的智慧化进行有意义的探索。

1 世博城市最佳实践区北区海绵化改造

世博城市最佳实践区位于黄浦江西岸,规划占地面积15.08 hm2。城市最佳实践区是世博会后最集中保留上海世博会原貌的区域,传承“城市,让生活更美好”理念,致力于打造国际一流水平的绿色低碳园区。城市最佳实践区按照海绵城市建设要求,以雨洪控制、生态环境改善、雨水资源利用、世博会遗留设施再利用为目标,形成“渗、滞、蓄、净、用、排”六位一体的综合排水、生态排水技术措施,开展园区海绵化改造项目实践。具体工程实施包括:实践区北区6.28 hm2范围内改建高渗透性绿地系统和屋顶花园、垂直绿化,建设5个雨水收集截留井、利用并局部改造世博活水公园和雨水管网,即整修调节池、厌氧沉淀池、兼氧池、鱼鳞池(人工湿地)、荷花池,新建荷花池雨水下渗系统。为低成本开发既有地块、高密度街区海绵项目建设、改造和管理提供了可复制、可推广的成熟案例经验。

1.1 项目工程特点

(1)项目在既有设施上作最小化投资改造。园区海绵化改造项目因地制宜,在既有已建成地块上实施。为选择适宜的工艺路线,先行开展了实践区雨洪控制综合利用方案研究,充分利用现有设施,包括区域内原有雨水管网末端增加5个截留收集井和部分管道改造;将园区内成都活水公园改造为雨水调蓄,处理,利用,渗透的中心,大量节约项目投资和土地资源。项目设计中加入了较高密度的排水线槽,加强地表有组织的边沟汇流能力,形成了“五井、六池、千立方、一张网”的全场地雨水收集格局。

(2)项目积存调蓄能力强。项目以径流总量和径流污染控制为目标设计了总调蓄容积1000m3,其中包括5个排水分区的雨水收集井调蓄容积80 m3;利用成都活水公园的调节池、厌氧沉淀池、鱼鳞池(人工湿地)、荷花池的调蓄容积740 m3;在规划新建的实践区北楼,新建调节池和净水池250 m3,同时能满足3天内全部下渗、综合利用的目标。

(3)项目做到自然净化。海绵化改造项目采用厌氧沉淀加人工湿地净化相结合方法,厌氧沉淀20~40 h,人工渗滤湿地(水平潜流式)作为主体工艺,将植物塘、植物床分级串联,一方面提高雨水处理效率,另一方面具有生态和景观效果。活水循环包括小循环和大循环,小循环做到池河联动、充分曝氧,大循环则溢流至调节池,再次进行水质处理。

(4)项目实现自然渗透。海绵化改造项目对荷花池进行改造,将荷花池西北部区域17m×5m面积的不透水底板凿开,铺设17m×5m×0.7m(长×宽×高)的碎石层,并在其上部设置直径为0.60 m的11根下渗导管,然后用混凝土重新浇筑封闭;下渗管可人工启闭,需要下渗时,盖板打开,荷花池内的水通过下渗管引入碎石层中下渗;晴天为保持荷花池内的景观用水,将下渗管上部的盖板关闭。通过改造,实现了自然渗透功能。

1.2 项目实际效果

上海世博城市最佳实践区海绵化改造项目实际效果体现在下面3个方面:

(1)成功实现5年一遇降雨不积水,100年一遇降雨不内涝。城市最佳实践区北区原先排水标准为3年一遇,暴雨积水时有发生,对实践区环境造成影响。通过海绵项目建设,削峰效果明显,成功实现小雨不湿鞋、强降雨不积水、特大暴雨不内涝目标。

(2)成功实现全场地雨水收集,年雨水渗透及利用率达85%以上。项目建成前,世博实践区内的活水公园景观补水、园区绿化灌溉、道路和环卫设施冲洗,全部使用自来水。自来水用水量平均每月达到5 000多t。项目建成全场地雨水收集后,自来水用量明显下降现在可以基本不再使用自来水,月均节约水费接近3万元左右。

(3)显著提升区域人居环境,实现“人文海绵”目标。城市最佳实践区集中处理和渗透雨水的活水公园成为周边居民、公司白领休闲小憩的“城市亲水客厅”,荷花池水光潋滟,鱼鳞池(人工湿地)植物郁郁葱葱,人与自然和谐共处。

2 海绵化项目监控管理系统

作为国内首个全生命周期管理的海绵项目,还设计安装了计量监控系统、完善了后评估体系,实现了项目的管理可视化、要素可计量、状况可核查、效果可评估目标,增强了项目科学管理水平,为实现海绵城市信息管理的高效化和决策的智能化提供了可能。

城市最佳实践区海绵化项目利用雨水感应模块、翻斗式雨量计、计数器、电动阀门等装置,可实现如下系统监控管理功能:(1)降雨自动感知,实现场地降水的自动监控;(2)初雨定量抛弃,从传统15分钟初雨弃流转为初期降雨3 mm精确抛弃,最大程度收集了雨水资源;(3)系统自动计量,在雨水调节池设置分级补水水位,精确控制旱季自来水补水,为雨水存蓄留足空间;(4)运行智能节能,设置调节池高水位报警,将信号与雨水输水泵控制关联,实现远程自动停泵,节约系统能耗。图1为雨水收集井监控画面,可对雨水收集量和水质、收集井水位以及水泵和阀门进行监控。图2为荷花池监控画面,可以对荷花池的水质、水位、循环泵和下渗进行监控。监控系统能够自动“报数”,自我管理、自主分析,整个系统实现了无人值守、自动高效运行的目标。城市最佳实践区海绵项目专管员通过互联网,便可随时检查系统运行,对用水情况和系统的跑冒滴漏及时排查,系统运行和管理效率大幅度提高,初步实现了互联网+海绵城市的“智慧海绵”。

图1 雨水收集井监控画面

图2 荷花池监控画面

3 智慧化海绵园区展望

上海世博园区已进入后世博开发发展阶段,相继开展了信息化专项规划研究和智慧能源网技术集成与示范研究。世博园区信息化发展的总体目标是:以信息化支撑世博园区成为具备低碳、智能、高效、协同、创新特点的“宜人、宜居、宜商”的智慧园区,成为具有国际影响力的“生态智慧城市示范区”。世博园区在智慧能源网技术集成与示范研究中的目标是:以先进测量技术和新一代信息网络技术为基础,实现世博园区电力、燃气、水务和热力等能源与资源信息的统一管理;开展世博园区智慧能源网技术示范,实现园区能源和资源利用的更安全和更高效;以大数据平台为基础,建立多目标能源系统优化模型,实现智慧能源系统的智能节能服务。可将城市最佳实践区开展的园区海绵化实践与世博园区总体信息化专项规划以及智慧能源网技术示范项目相结合,为智慧化海绵园区建设奠定基础。

目前,世博城市最佳实践区海绵化项目已有计量监控管理系统,并完善了后评估体系,其主要功能是利用现代信息技术,从园区海绵项目的后评估绩效考核出发,对园区雨水收集量、水质、收集井水位、水泵以及电动阀门等进行监控,提供了基于安全和权限控制、多方位的海绵项目信息化管理,实现了对于相关信息的录入、查询等功能,为智慧化海绵园区建设打下了基础。由上海市科委创新行动计划项目资助的“智慧能源网技术集成与示范研究”课题就落地在城市最佳实践区,课题将构建水务监测信息系统,系统将纳入园区典型用户的用水量监测,实现数据的实时监测与传输,建立用水动态监管体系,以便提高用户的用水效率,智慧能源网系统可以作为园区海绵智慧化的载体。

展望未来世博园区开展智慧化海绵园区的建设,即是在园区海绵化实践中融入智慧城市的理念和能源互联网的概念, 通过物联网、云计算、大数据等信息技术, 把各种各样的集中或分布式的能源、绿色设施和海绵园区建设设施协同起来, 从而使海绵园区的建设与管理更加高效和智慧。智慧化海绵园区建设将考虑以下2个方面。

(1)智能化运行管理,具体为对排水和雨水收集智能控制, 实现智慧排水与雨水收集; 对管网和一些海绵设施的进水口或溢流口进行监测, 判断其是否堵塞或渗漏并实时反应; 对水体污染情况监测, 实现智慧水污染控制和治理; 对雨情和积水情况实时监测, 达到荷花池渗透孔自动预判实时开启和关闭,实现防洪排涝预警,渗透量最大化;对用水量进行智能控制, 实现雨水的高效利用。

(2)智慧化绩效评价。绩效评价是一个监测、统计、计算、比对的过程, 完全可以结合智慧化理念, 发挥传感器、3S、大数据、云计算在监测、统计、计算等方面优势, 建立包含多种指标的绩效评价模型, 如年径流总量控制率、雨水资源利用率、城市面源污染控制率、城市暴雨内涝灾害防治水平等指标。

4 结论

世博城市最佳实践区按照海绵城市建设要求,以雨洪控制、生态环境改善、雨水资源利用、世博会遗留设施再利用为目标,形成“渗、滞、蓄、净、用、排”六位一体的综合排水、生态排水技术措施,开展园区海绵化改造项目实践,可积存调蓄能力强,做到自然净化,实现自然渗透,显著提升区域人居环境,实现人文海绵目标”的实际效果。

世博城市最佳实践区海绵项目,实现了项目的管理可视化、要素可计量、状况可核查、效果可评估目标,增强了项目科学管理水平,为实现海绵城市信息管理的高效化和决策的智能化提供了可能。

展望未来世博园区开展智慧化海绵园区的建设,可以将在城市最佳实践区开展的园区海绵化实践与世博园区总体信息化专项规划以及智慧能源网技术示范项目相结合,为智慧化海绵园区建设奠定基础。即是在园区海绵化实践中融入智慧城市的理念和能源互联网的概念, 通过物联网、云计算、大数据等信息技术, 把各种各样的集中或分布式的能源、绿色设施和海绵园区建设设施协同起来, 使海绵园区的建设与管理更加高效和智慧。

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Sponge Park, Intelligent Energy Network,Informatization

10.13770/j.cnki.issn2095-705x.2017.12.002

(宝山区经委)

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