| 甲方：柏林市政府，戴姆勒克萊斯勒公司 設(shè)計時間：1994~1998年 完成時間：1998年 設(shè)計單位：戴水道設(shè)計 作品地址：柏林 獲獎情況：2011年DGNB可持續(xù)城市區(qū)域設(shè)計銀獎   標志性的波茨坦廣場承載著東、西柏林分裂而遺留的歷史創(chuàng)傷。如薄沙般淺淺的流動臺階在微風(fēng)拂動下，形成波光粼粼的韻律表面，為人們提供更多的親水、戲水樂趣。此城市水環(huán)境設(shè)計使得波茨坦廣場成為柏林著名的游覽場所之一，并在建成十余年之后收獲德國DGNB綠色建筑認證體系可持續(xù)城市區(qū)域設(shè)計銀獎。         人們對于建成后的波茨坦廣場期望很大，不過這一處曾經(jīng)作為歐洲最宏偉建筑場地的環(huán)境卻極為復(fù)雜。需求主要存在于2個方面：人們不僅希望這里是工作的場所，同時也希望這里是他們能夠進行休閑活動的地方。需要建造一種充滿生機和活力的城市空間，盡管這在高樓林立的公司總部建筑的籠罩之下顯得有些困難。加上這個項目高標準的生態(tài)設(shè)計要求，更加凸顯出所遇到的問題：十分有限的休閑娛樂場地空間提供，這也約束了所有的設(shè)計需求和意愿。什么樣的開放空間規(guī)劃策略、什么樣的設(shè)計主題能夠在大量使用者與城市設(shè)計之間達成平衡，并最終滿足嚴格生態(tài)標準的設(shè)計要求？     自柏林墻被推倒之后，赫伯特•德賴賽特爾即與一隊英德規(guī)劃團隊一起參與了波茨坦廣場的設(shè)計。而水作為廣場開放空間主要元素的設(shè)計主題自初始階段即受到參議院和投資方的認可。首先，以水作為設(shè)計主題所能夠營造出的所有可能性捕獲了他們的想象力，其次這樣進行設(shè)計滿足生態(tài)標準的潛力也激起了他們的興趣。以雨水作為如廁沖水和灌溉綠色空間的建議符合了這種需求。同時，也可以采用地下水箱收集雨水、補給包含一個廣場北側(cè)的狹小湖體、廣場上大面積主體水體以及南部水面。另外，這樣的設(shè)計提供了建造階段不降低地下水位、且能夠適當(dāng)收集建筑體滑落雨水、填充附近運河（Landwehrkanal）的可行性。 應(yīng)用復(fù)雜的計算機模擬進行預(yù)測，在十年間運河僅三次吸納暴雨時增加的降水量，這樣的預(yù)測是基于未封閉地塊大概的排水指數(shù)。為了確保這樣的情況，系統(tǒng)需要具備足夠的緩沖能力。首先，通過設(shè)置5個能夠容納2600立方水量的地下水箱，其中900立方被留作備用以應(yīng)對強降雨量。另外，在常水位與高水位之間，設(shè)計中的主體水面能夠提供15厘米高度的水量存留，這樣便提供了1300立方的緩沖蓄水能力。一個關(guān)鍵的特征是主體水面經(jīng)過沉淀后，水質(zhì)自然分層，也因此獲取了下部渾濁層之上的清水資源。水體中的固態(tài)物質(zhì)首先在地下水箱中沉淀，之后通過南部和主體水面岸邊的水管留出，經(jīng)過生態(tài)凈化群落，在那里水質(zhì)得到生物性和化學(xué)性的凈化。    如果需要，也會使用工程過濾手段移除夏季水面上漂浮的藻類。在瑪琳•黛德麗廣場（Marlene-Dietrich-Platz）水體以復(fù)雜多變的形式流向廣場的最低點。水體自主體部分向流動階梯滑行，在此處具有韻律感的波形結(jié)構(gòu)被創(chuàng)造出來。細部設(shè)計精確至厘米，由全比例的模型制作而成。之后毗鄰廣場，水體從兩側(cè)緩緩移動，穿過線形水階，清晰地與建筑體形態(tài)呼應(yīng)。最終，水流從北部水體出發(fā)，流入一個狹窄的水渠。該項目被設(shè)置了極其復(fù)雜的設(shè)計標準，戴姆勒克萊斯勒集團（DaimlerChrysler）的代表卡爾海因茨•博恩（Karlheinz Bohn）在波茨坦廣場開放之后恰當(dāng)?shù)刂赋隽?ldquo;正如這一設(shè)計概念帶給我們所有人迷人的景致，我們也能夠非常清楚地看到如果建造人工的大水面，則需要高能耗的技術(shù)干預(yù)和化學(xué)添加物的使用。”這一設(shè)計的結(jié)果能夠成為一個很好的說服，因它的實施，水質(zhì)保持很好，對于降雨也具備一定的緩沖能力，同時能夠節(jié)約建筑物內(nèi)部的凈水消耗量。用設(shè)計語言來講，這一處具有城市水敏特征的設(shè)計賦予了波茨坦廣場開放空間獨特的魅力！ |
目前世界上很多國家和地區(qū)已經(jīng)認識到了雨洪管理的價值，采用各種技術(shù)、設(shè)備和措施對雨洪進行利用、控制和管理。天津作為一個資源性缺水和飽受內(nèi)澇之苦的城市，在舊城區(qū)改造和重新規(guī)劃開發(fā)時對排水防澇系統(tǒng)提出了更高的要求。本文詳細介紹了天津文化中心生態(tài)排水防澇系統(tǒng)的原理、組成和設(shè)計過程。這一工程遵循水敏城市設(shè)計理念，在設(shè)計和應(yīng)用中得到較好的實踐和驗證。
項目概況
天津位于中緯度亞歐大陸東岸，北溫帶東亞季風(fēng)盛行的地區(qū)，位屬暖溫帶半濕潤大陸季風(fēng)型氣候，四季分明，春季多風(fēng)，干旱少雨；夏季炎熱，雨水集中；秋季氣爽，冷暖適中；冬季寒冷，干燥少雪。天津市文化中心位于天津市河西區(qū)，西側(cè)與迎賓館和天津大禮堂毗鄰，總面積約90公頃，地理位置見圖1。
圖1 天津市文化中心地理位置
原為天津樂園，為市中心較為開放的公共區(qū)域，周邊市政雨水管網(wǎng)排水能力低于1年一遇水平。但由于原有大面積透水性較好的綠地和水面，徑流產(chǎn)量較小，雨水基本不外排。開發(fā)前地塊透水情況見圖2。
圖2 天津市文化中心開發(fā)前下墊面情況，2002年
開發(fā)后地塊規(guī)劃情況見圖3--圖3.2，開發(fā)后場地中約56萬平方米為不透水新建區(qū)，包括了43萬平方米硬質(zhì)屋頂和鋪裝，如果不采用任何雨洪管理措施，勢必產(chǎn)生成倍洪峰，嚴重威脅這一城市核心地帶的安全。
圖3 天津市文化中心規(guī)劃平面圖，2009年文化中心規(guī)劃圖
圖3.1 天津市文化中心規(guī)劃效果圖，2009年
圖3.2 天津市文化中心建成后中心湖區(qū)鳥瞰
基于提升雨洪應(yīng)對能力的重要性和迫切性，文化中心的雨水排水系統(tǒng)設(shè)計標準需要合理提高。在這種形勢下，一套具有雨洪收集、預(yù)處理凈化、調(diào)蓄和強排結(jié)合的綜合排水防澇系統(tǒng)經(jīng)過多輪論證后被采納。
海綿城市設(shè)計理念
傳統(tǒng)的雨水排放方式無法靈活應(yīng)對地塊開發(fā)后徑流增加的問題。原因是徑流擴大量往往會大大增加雨水管網(wǎng)及配套設(shè)施的規(guī)模和造價，破壞自然水循環(huán)模式后容易造成內(nèi)澇，還有附帶的面源污染問題。本項目創(chuàng)造性地提出水敏城市（即海綿城市）設(shè)計的理念（見圖4），即將城市雨洪管理與城市空間開發(fā)相結(jié)合的解決方案，運用先進的雨水收集理念，場地內(nèi)大部分暴雨徑流經(jīng)雨水收集系統(tǒng)收集、過濾、流動進入中心湖存儲再利用并得到循環(huán)凈化。
同時得益于調(diào)蓄溝的削峰功能，場地內(nèi)的洪澇風(fēng)險得到有效控制。創(chuàng)新性水敏城市設(shè)計作為本次工程設(shè)計最重要的理念具有以下綜合性的目標：
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提高排水防澇的標準
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在高密度的城市中心區(qū)域改善自然條件和微氣候
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節(jié)約市政排水基礎(chǔ)設(shè)施的投資和維護費用
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作為生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施整合入城市發(fā)展之中
圖4 海綿城市設(shè)計理念
生態(tài)排水防澇設(shè)計標準
該項目中設(shè)計標準參考《室外排水設(shè)計規(guī)范》[2]中相關(guān)規(guī)定和德國新加坡先進案例的做法引入適合城市中心地塊的排水防澇標準：按照雨水管渠設(shè)計重現(xiàn)期采取特大城市中心城區(qū)3-5年的標準，雨水調(diào)蓄排放標準為三年一遇兩小時降雨歷時開發(fā)后外排徑流峰值不超過開發(fā)前的徑流峰值，中心湖體最高水位和常水位之間容納100年一遇暴雨可不漫溢。
概念設(shè)計流程
降雨發(fā)生后，內(nèi)排區(qū)域屋頂、道路和綠地的雨水將被不同形式的排水溝、入流井和雨水管道匯集，經(jīng)過沉淀井的預(yù)過濾和沉淀，進入地下模塊化調(diào)蓄溝里。在調(diào)蓄溝中，水流得到滯留，雨水峰值變小，并通過終端設(shè)置的泵房送至生態(tài)凈化群落，經(jīng)過凈化過后進入中心湖中儲存。流程見圖5。外排區(qū)域的雨水也會經(jīng)過收集和沉淀的過程，最后通過調(diào)蓄溝滯留后流入市政管網(wǎng)。
圖5 雨水系統(tǒng)流程示意圖
場地排水分區(qū)劃定
根據(jù)場地整體布局和豎向規(guī)劃，整個場地可劃分為22個排水分區(qū)流域。其劃分范圍見圖6。其中內(nèi)排（排入調(diào)蓄溝和中心湖后再溢流入市政管網(wǎng)）和外排（排入調(diào)蓄溝后進入市政管網(wǎng)）面積分別占場地總面積的53%和47%。
圖6 排水分區(qū)
管網(wǎng)和設(shè)施基本布局
經(jīng)過各分區(qū)計算和分析后，設(shè)施初步布局見圖7。
圖7 排水防澇設(shè)施布局方案
其系統(tǒng)主要組成包括：
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縫隙式排水溝：V型橫截面縫隙式排水溝和蓋板排水溝采用樹脂混凝土成品排水溝，能夠?qū)⒂晁咝У氖占?/p>
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沉淀井：通常狀況下雨水初期徑流夾雜雜質(zhì)及異物，無法達到進入泵井、管道和湖體要求的純凈度，預(yù)處理是非常必要的。
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調(diào)蓄溝：調(diào)蓄溝的主體為具有骨架結(jié)構(gòu)的“蓄水模塊箱”，其使用高強度的合成物質(zhì)制造，有著很強的承壓能力和超過傳統(tǒng)蓄水設(shè)施的空間利用率。
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中心湖：中心湖面積97900m2，設(shè)計常水位2.2m，三年一遇最高水位2.5m，最低水位2.1m。
通過調(diào)蓄溝和中心湖的串聯(lián)調(diào)蓄，3年一遇暴雨情況下，雨水外排的量將由14.2m3/s減少至0.75m3/s。百年一遇暴雨情況下，依靠中心湖和岸頂標高之間浮動空間（0.9米）亦可保證降雨不外溢，從而保證場地在極端降雨情況下的防澇安全。為了維護中心湖的水質(zhì)，水體通過自然凈化群落以400m3/h的流量進行循環(huán)凈化，長期達到地表水III類水質(zhì)標準。湖體的循環(huán)凈化系統(tǒng)示意見圖8。
圖8 中心湖循環(huán)凈化系統(tǒng)示意圖
實施與運營
2011年初天津文化中心生態(tài)水系統(tǒng)工程進入施工實施階段，經(jīng)過一年的緊張建設(shè)于2012年5月雨季來臨前投入使用。調(diào)蓄溝的施工場景見圖9。
圖9 模塊化調(diào)蓄溝施工
2012年7月26日天津發(fā)生了一場罕見的特大暴雨，市中心24小時平均降雨量高達147mm。文化中心場地在極端天氣的考驗面前，排水情況良好，調(diào)蓄設(shè)施發(fā)揮了應(yīng)有的作用，截至上午10時約4萬多方徑流被收集和蓄留，中心湖湖面上升約40cm（圖10）。湖面水位在連續(xù)的降雨過程中緩慢上升，在降水后期湖水位超過最高設(shè)計洪水位后，緊急溢流閥門自動啟動，以限量錯峰的形式排入外部市政管網(wǎng)。
圖10 雨水系統(tǒng)遭受暴雨考驗
通過長時間運行后的情況統(tǒng)計，文化中心排水防澇系統(tǒng)能夠?qū)Υ蟮綇娊涤赀^程做到有效的調(diào)蓄，對小到中雨做到中心湖無外排。另一方面，為了滿足中心湖對日常景觀水位的要求，除利用中水水源進行補給外，雨水收集補給量占全年補水總量的40%，實現(xiàn)了對水資源的節(jié)約。
生態(tài)水系統(tǒng)和景觀基礎(chǔ)設(shè)施的結(jié)合在天津市中心創(chuàng)造了一處優(yōu)秀品質(zhì)和生態(tài)友好的場所。這一水敏城市設(shè)計項目在2012年獲得了天津市政府頒發(fā)的杰出設(shè)計獎項，尤其是通過蓄水體和雨水景觀營造的濱水空間，已經(jīng)成為廣大市民休閑的好去處，也向市民提供了一個了解生態(tài)水文和培養(yǎng)節(jié)約用水意識的示范平臺（圖11、圖12）。
圖11 蓄水體形成的濱水空間
圖12 蓄水體形成的濱水空間
天津文化中心生態(tài)排水防澇工程中明確了排水防澇的標準和功能，對于雨水收集、凈化和再利用的問題進行了多方面的設(shè)計。所有不透水表面上的雨水都經(jīng)雨水收集系統(tǒng)被收集和預(yù)處理，在入湖流程中由沉淀井等設(shè)備過濾、由模塊化調(diào)蓄溝調(diào)蓄、最后生態(tài)群落凈化之后被儲存起來進行再利用。經(jīng)過一段時間運行，證明此套系統(tǒng)能夠為城市帶來良好的生態(tài)效益和經(jīng)濟效益，也能夠為國內(nèi)其他類似的市政排水和雨洪利用工程提供一定借鑒作用。
圖13 濱水海棠步道
圖14 園區(qū)內(nèi)的景觀空間
圖15 市民休閑步道
2013年3月25日，國務(wù)院正式發(fā)布“國務(wù)院辦公廳關(guān)于做好城市排水防澇設(shè)施建設(shè)工作的通知”（國辦發(fā)[2013]23號文），通知指出了城鎮(zhèn)排水設(shè)施合理確定標準和探索新型措施的迫切性。作為缺水城市和防澇重點地區(qū)，天津文化中心開拓了雨水綜合利用的新方式，為應(yīng)對城市內(nèi)澇風(fēng)險指明了一個可行性的新方向，在近年氣候變化明顯、各大城市頻受暴雨災(zāi)害的趨勢下有著顯著的意義。
作者：戴水道設(shè)計 吳昊 袁軍營
本文發(fā)表于《給水排水》2015年第四期
