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大兴国际机场变身“海绵机场”

2020年05月14日09:14  来源:北京日报
原标题:海绵机场

北京大兴国际机场的景观明渠,既能蓄水、排洪,也是重要的景观廊。

航站楼内的立体绿植,均采用了节水技术滴灌。

北京大兴国际机场的景观湖,可蓄水50万立方米。

京城中轴线最南端,大兴国际机场宛如一只展翅的金色凤凰。它是全球最大的空港之一,预计五年后,旅客年吞吐量将达7200万人次。

作为大国首都新国门、京津冀协同发展重要节点和支点,北京大兴国际机场意义非凡。它不但是综合性交通枢纽,还以绿色、环保理念,探索着超大型机场的建设运营之路。方圆27平方公里的空港区域成为“海绵城市”建设典范,雨水收集率100%,雨洪利用率85%,防洪标准达百年一遇,各项指标均处于世界领先水平。不仅解决了内涝积水的国际性航空港难题,还通过蓄滞雨洪,每年利用雨水1000万立方米。

本周是全国城市节水宣传周,让我们走进这座“海绵机场”。

航空港的国际难题

内涝积水,是航空港的国际性难题。

机场大多位于地势坦荡的平原,大面积的飞行区地面经过硬化改造,雨水难以下渗。此外,航空和物流公司驻场,海关、公安、检疫等部门进驻,都势必带来高强度的城市开发,自然河流被切断,坑塘、湿地被填平。这些都使得空港区域极易发生内涝,而一旦遭遇积水,轻则航班大面积延误取消,机场运行效率降低,重则飞机被泡受损。

2018年9月,日本第二大机场——大阪关西机场就因台风和暴雨而淹水瘫痪。停机坪积水50厘米,所有航班被迫取消,部分飞机的发动机被泡。保障车辆、飞机廊桥也都泡在水中,3000名旅客滞留。这场灾难造成关西机场关闭半个月之久,旅游业遭重创,每天的损失达20亿日元。

机场防洪的重要性由此可见一斑。

“从前,机场的防洪排涝手段很单一,就是修建排水管线和抽升马力十足的泵站,希望用强悍的排水系统,尽快把雨水排出去。”北京市水科院水资源研究所技术总师杨胜利说,这种治涝的理念被称之为“雨水快排”。

然而,修建大型排水系统耗资甚巨,况且再粗的排水管也总有力所不逮的极限。因此要避免机场内涝,就不能单纯依靠“雨水快排”的方式,仅仅从加快雨水的末端排放上下功夫,而要运用“海绵”理念,构建从源头、过程到末端的雨水全流程减排体系。

所谓海绵是一个比喻,指的是一个区域像海绵一样具有弹性,下雨时吸水、蓄水、渗水、净水,减少雨水径流,需要时将蓄存的水释放并加以利用。“海绵”既包括河湖水系、蓄滞洪区,也包括城市配套设施,如绿地、花园、集雨池、可渗透路面等。

与“海绵”理念极其相似,在上世纪90年代,美国学者就提出了一种叫做低影响开发的雨水管理思想。顾名思义,即利用源头控制理念,使开发地区水文循环尽量接近自然状态。许多世界知名机场都曾受到该理念的影响,开展屋顶绿化、透水铺装等改造。

建立雨水全流程减排体系,对北京而言还有另一番重要意义。首都北京是水资源严重紧缺的特大型城市,雨水是天赐的珍贵礼物。如何留住天上来水并加以利用,始终是重要的长期课题。

可滞蓄1.5个昆明湖

“开展‘海绵机场’的探索,既是绿色发展的必然要求,也是客观条件‘倒逼’的结果。”大兴国际机场技术工程部副总经理王路兵说。

的确,自新机场锚定选址之初,是否会发生内涝的疑问就随之产生。展看北京市地图,其原因自有分晓:京城地势西北高、东南低,这个超大型机场恰位于京南地势最低洼之处,积水无法自流排走。且这里历史上曾是永定河洪泛区,下游逢暴雨就会变作水汽泱泱的泽国。近年来,干涸多年的永定河正建设水绿交融的生态廊道,引黄河水入京,实现25年来的首次全线通水。

新机场防洪压力之严峻可想而知!

于是,新机场早在设计阶段就融入了“海绵”理念。方圆27平方公里的新机场被划分为六大区域,分别是飞行区、货运区、职工生活区、办公区、机场配套设施区、航空公司基地。每个区域还划分出更细致的排水单元,严格分配径流量指标,因地制宜建设多种“海绵”工程。

一条长达数百米的景观绿轴纵贯办公区中央,初夏时节,浓浓绿意为机场平添生机。这份盎然,普通人皆可尽收眼底,可绿轴的隐藏身份就鲜有人知了。它正是工作区最大的一块“海绵”,雨水在此集蓄,通过植物根系得以净化,并下渗补充地下水。若是再有富余的,便顺着集雨管线汇入雨水调节池。

北京新机场的高架桥拥有15条车道,其宽度为国内之最,是连通航站楼和外部的重要通道。高架桥不积水的奥秘,就藏在桥下立柱旁的花箱之中。一根根直径15厘米的白色集雨管,自桥面直通花箱。小雨淅沥,雨水可浇灌箱中的植物;大雨倾盆,则从箱中的溢流口排往集雨管线。

下凹式绿地、集雨花箱、透水铺装、雨水花园、屋顶绿化……新机场里“海绵”工程星罗棋布,成为蓄留雨水、减少径流的第一道防线。

驾车在新机场区域穿行,每隔几分钟,便有一个或大或小的湖泊展现眼前,它们是规模最大的“海绵”工程。大雨来临时,雨水可在此歇脚驻留,避免发生积水;云开雨散之后,再排往下游河道。

王路兵介绍,新机场共设置了12个雨水调节池和2个景观湖,再加上其他海绵集雨设施,总共可蓄水超300万立方米,相当于1.5个昆明湖的容量。

百年一遇洪水不侵城

去年8月,新机场初落成,一场暴雨突然而至。

这次防汛大考新机场的成绩堪称优秀。路面、高架桥、飞行区等均未发生积水,大小“海绵”共集雨200万立方米,雨洪全部就地滞蓄,外排量为零!

不过,滞蓄雨水可并不是海绵机场的惟一措施。海绵工程可分为六大类型,分别用一个字来概括便是“渗、滞、蓄、净、用、排”。当降雨达到一定量级,没有足够空间进行滞蓄时,就要尽量让雨水顺畅地排放出去。

“新机场区域以前有一条自然排水河流,叫做天堂河,自西向东穿越现在的飞行区。”北京市政工程设计研究总院相关负责人说,出于飞行安全考虑,建设时对天堂河河道进行了北移,并改名为永兴河。

失去了自然河道的新机场,后来新辟了一条长约10公里的明渠,其主要作用就是代替天堂河排除地区雨洪。

从地图上看,这条明渠拐了两个弯儿,串起了12个雨水调节池和2个景观湖。一旦蓄水量达极限,调节池和景观湖的雨水均可通过明渠排走。“明渠最末端和改道后的永兴河相连。遇上暴雨,泵站就会开足马力排水,以每秒30立方米的速度向外泄洪。”王路兵说。

虽是人工开凿的明渠,却自有一番清新自然之美。河岸不是硬邦邦的混凝土边坡,而是对动植物友好的铅丝石笼。两岸的水草花木错落有致,红色步道沿渠而建,已成为驻场单位职工遛弯儿赏景的好地方。

新机场北临永兴河,南挨永定河,除了防内涝,外洪侵城也是不得不考虑的问题。大兴区水务局相关负责人介绍,为了保障机场不受外部洪水影响,永定河北侧及永兴河南侧分别加高了堤防,可抵御百年一遇的洪水。

年利用雨洪千万立方米

只需看几组数字,就能明白新机场规模之大。

它地跨大兴区礼贤镇、榆垡镇和河北省廊坊市广阳区,占地27平方公里,相当于大半个东城区的面积。远期规划旅客年吞吐量超1亿人次,高峰日旅客量30万人次。“现在还没完成转场,驻场单位的工作人员就已经有2万多人。几年之后,常年在这里工作的人将不低于六七万人。”王路兵说。

不论面积或人口,新机场都不啻一座小城。光用水这一项,每年就将消耗不菲。而“海绵机场”的目的不仅在于防洪,它还带动了水资源的高效利用,节约了宝贵的水资源。

波光潋滟,石桥飞架,南北两座景观湖拥有10万平方米水面,可存蓄雨水50万立方米,用于绿地浇灌、道路喷洒。北湖西侧的地下,埋藏着为新机场供应能源的地源热泵系统,其冷却水使用的也是净化后的雨水。

比鸟巢还大的新机场航站楼的楼顶,设置有两座雨水调蓄设施,容量达6000立方米。楼顶雨水汇入调蓄设施,经处理达标后用作航站楼空调循环冷却用水。

据测算,新机场全年降水形成的水资源量达1500万立方米,外排量小于15%。除了自然下渗之外,每年有约1000万立方米可循环利用,相当于节约了全北京城镇居民三天的夏季用水量。

新机场不仅充分利用起雨水和再生水,还把节约新水用量做到了极致。航站楼的植物立柱上,生长着一丛丛鸭掌木,一年四季娇翠欲滴,靠的是精密的滴灌节水设施。卫生间的水龙头和马桶也均为高效节水型。

在大国首都的新国门,一座复合生态水系统高效合理运行的“海绵机场”,以其智慧和绿色成为我国甚至世界上的空港典范。

专家观点

记者:什么是海绵城市?

杨胜利(北京市水科院水资源研究所技术总师):海绵城市是一种现代城市雨洪管理概念。它指的是城市能够像海绵一样具有弹性,能适应环境变化,应对雨水带来的自然灾害,下雨时吸水、蓄水、渗水、净水,需要时将蓄存的水“释放”并加以利用。

记者:海绵城市是什么时候开始在国内兴起的?

杨胜利:这是经济社会发展的一个过程。随着城镇化的快速发展,高密度的不透水地面破坏了城市水体的自然循环。这带来了两个后果,一个是内涝加剧,另一个是宝贵的雨水白白流走。

2013年,中央城镇化工作会议提出,建设自然积存、自然渗透、自然净化的海绵城市。从那以后,海绵城市的概念和做法就迅速普及了。

记者:建设海绵城市的主要目的是什么?

杨胜利:它的实质是遵循城市水循环的自然规律,建立全流程的雨水管控体系。

记者:建设海绵城市的具体措施包括哪些?

杨胜利:用六个字来概括,就是“渗、滞、蓄、净、用、排”,即围绕河湖水系,合理布局各类海绵元素。

记者:海绵设施有哪些?

杨胜利:既包括河湖水系、蓄滞洪区,也包括城市配套设施,如绿地、花园、集雨池、可渗透路面等。

北京的海绵城市试点

通州海绵城市试点区

2016年,北京入选国家第二批海绵城市建设试点,试点区位于城市副中心核心地带,西南起自北运河,东至规划的春宜路,北至运潮减河,总面积为19.36平方公里。目前,试点区年径流总量控制率达到了84.2%。

试点区内18个老旧小区、6所学校、6处公园广场进行了全面海绵改造,总面积130余万平方米,2万余居民受益。建设了透水铺装、下凹绿地和雨水花园,实现路面无大面积积水、市民出行安全便利。

试点区内建设了一批调蓄水体、雨水模块、调蓄池、雨水桶等雨水调蓄利用设施,调蓄设施容积共计12万立方米,雨水资源利用率达5.2%。

北京经济技术开发区

开发区地势低洼,处于全市行洪末端,极易形成洪峰而导致河水倒灌。

2002年,开发区成为中德合作雨水利用项目示范区,探索利用雨水收集池;2006-2008年成为中美合作暴雨径流管理项目示范区,设立雨水调蓄区域,消除道路积水。2013年,北京经济技术开发区确定了“外排内蓄、以蓄为本”的防洪理念,高标准建设“全海绵城市”。

通过二十几年的建设发展,开发区建成了海绵城市项目247个,总占地1200公顷。令区域30%的面积可实现70%的降雨就地消纳和利用。

他山之石

荷兰阿姆斯特丹史基浦机场

荷兰政府要求,在具有大量混凝土和不透水铺装材料的地区,必须采取生态修复措施,以减少对环境的破坏。

史基浦机场在8500平方英尺的广场(即停车库和地下火车站的顶层)设置了屋顶绿化,栽植天竺葵和耐干旱的苔藓,实现对雨水的可持续管理。(朱松梅)

(责编:张娅喃、施云娟)

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