| 甲方：柏林市政府，戴姆勒克萊斯勒公司 設(shè)計(jì)時間：1994~1998年 完成時間：1998年 設(shè)計(jì)單位：戴水道設(shè)計(jì) 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(jì)銀獎   標(biāo)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(jì)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(rèn)證體系可持續(xù)城市區(qū)域設(shè)計(jì)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(jìn)行休閑活動的地方。需要建造一種充滿生機(jī)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(xiàng)目高標(biāo)準(zhǔn)的生態(tài)設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)主題能夠在大量使用者與城市設(shè)計(jì)之間達(dá)成平衡，并最終滿足嚴(yán)格生態(tài)標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)要求？     自柏林墻被推倒之后，赫伯特•德賴賽特爾即與一隊(duì)英德規(guī)劃團(tuán)隊(duì)一起參與了波茨坦廣場的設(shè)計(jì)。而水作為廣場開放空間主要元素的設(shè)計(jì)主題自初始階段即受到參議院和投資方的認(rèn)可。首先，以水作為設(shè)計(jì)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(jìn)行設(shè)計(jì)滿足生態(tài)標(biāo)準(zhǔn)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(bǔ)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(jì)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(yùn)河（Landwehrkanal）的可行性。 應(yīng)用復(fù)雜的計(jì)算機(jī)模擬進(jìn)行預(yù)測，在十年間運(yùn)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(qiáng)降雨量。另外，在常水位與高水位之間，設(shè)計(jì)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(diǎn)。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(xì)部設(shè)計(jì)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(xiàng)目被設(shè)置了極其復(fù)雜的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，戴姆勒克萊斯勒集團(tuán)（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(jì)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(jì)的結(jié)果能夠成為一個很好的說服，因它的實(shí)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(jì)語言來講，這一處具有城市水敏特征的設(shè)計(jì)賦予了波茨坦廣場開放空間獨(dú)特的魅力！ |
目前世界上很多國家和地區(qū)已經(jīng)認(rèn)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(jìn)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(xì)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(jì)過程。這一工程遵循水敏城市設(shè)計(jì)理念，在設(shè)計(jì)和應(yīng)用中得到較好的實(shí)踐和驗(yàn)證。
項(xiàng)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(yán)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(jì)標(biāo)準(zhǔn)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(qiáng)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(jì)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(kuò)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(xiàng)目創(chuàng)造性地提出水敏城市（即海綿城市）設(shè)計(jì)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(yùn)用先進(jìn)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(jìn)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(xiǎn)得到有效控制。創(chuàng)新性水敏城市設(shè)計(jì)作為本次工程設(shè)計(jì)最重要的理念具有以下綜合性的目標(biāo)：
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提高排水防澇的標(biāo)準(zhǔn)
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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(hù)費(fèi)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(jì)理念
生態(tài)排水防澇設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)
該項(xiàng)目中設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)參考《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》[2]中相關(guān)規(guī)定和德國新加坡先進(jìn)案例的做法引入適合城市中心地塊的排水防澇標(biāo)準(zhǔn)：按照雨水管渠設(shè)計(jì)重現(xiàn)期采取特大城市中心城區(qū)3-5年的標(biāo)準(zhǔn)，雨水調(diào)蓄排放標(biāo)準(zhǔn)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(jì)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jì)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(dá)到進(jìn)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(qiáng)度的合成物質(zhì)制造，有著很強(qiáng)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(jì)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(biāo)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(hù)中心湖的水質(zhì)，水體通過自然凈化群落以400m3/h的流量進(jìn)行循環(huán)凈化，長期達(dá)到地表水III類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。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(shí)施與運(yùn)營
2011年初天津文化中心生態(tài)水系統(tǒng)工程進(jìn)入施工實(shí)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(dá)147mm。文化中心場地在極端天氣的考驗(yàn)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(jì)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(yàn)
通過長時間運(yùn)行后的情況統(tǒng)計(jì)，文化中心排水防澇系統(tǒng)能夠?qū)Υ蟮綇?qiáng)降雨過程做到有效的調(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(jìn)行補(bǔ)給外，雨水收集補(bǔ)給量占全年補(bǔ)水總量的40%，實(shí)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(jì)項(xiàng)目在2012年獲得了天津市政府頒發(fā)的杰出設(shè)計(jì)獎項(xiàng)，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(biāo)準(zhǔn)和功能，對于雨水收集、凈化和再利用的問題進(jìn)行了多方面的設(shè)計(jì)。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(jìn)行再利用。經(jīng)過一段時間運(yùn)行，證明此套系統(tǒng)能夠?yàn)槌鞘袔砹己玫纳鷳B(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益，也能夠?yàn)閲鴥?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(biāo)準(zhǔn)和探索新型措施的迫切性。作為缺水城市和防澇重點(diǎn)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(xiǎn)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(jì) 吳昊 袁軍營
本文發(fā)表于《給水排水》2015年第四期
