北京奥林匹克公园的人工生态水系参观与思考

北京奥林匹克公园的人工生态水系参观与思考2008年第29届奥林匹克运动会的举办，使北京奥林匹克公园举世瞩目。那一年笔者曾去北京奥林匹克公园，主要是观看奥运赛事和“鸟巢”、“水立方”等奥运场馆建筑。在近期对城市生态水利领域知识的学习中，我们读到北京市水利规划设计研究院编著的《北京奥林匹克公园水系及于洪利用系统研究、设计与示范》一书，才明白这一届奥运会“绿色奥运、人文奥运和科技奥运”理念的深一层内涵。原来，北京奥林匹克公园中的重要景观、各种硬化路面及绿地、龙形水系等地设计都考虑了水资源的循环利用，把雨洪控制与净化利用纳入到实际的建设中，实现雨水资源化。这样，一方面缓解了北京水资源缺乏与奥林匹克公园需水的供需矛盾；另一方面，也减轻了奥林匹克公园及周边的防洪和排水压力。据书中资料介绍，整个奥林匹克公园每年的用水量超过1700万立方米，其中利用再生水就有800万立方米，将近全年总用水量的一半。北京奥林匹克公园坐落于北京市中轴北端、北四环中路北部，总用地11.59平方公里，由南往北分为：南区1.64平方公里是国家奥林匹克体育中心用地及其南部预留地、中华民族园部分及北中轴路用地；中心区3.15平方公里，“鸟巢”、“水立方”、国家体育馆、国家会议中心、奥运村等建筑散布在中心区的四周；北区是奥林匹克森林公园，分为南北两园，南园是山、水相间的生态森林公园，北园是以自然、生态绿色景观为主的自然密林，面积共6.8平方公里。笔者于2011年11月中旬再度探访了这座集中展现近年来城市水环境生态治理理念和技术的大型城市水系作品。2北京奥林匹克公园展现的是一个多元性的综合生态水利规划设计，有雨洪收集、再生水利用、循环过滤净化、湿地净化等各种工程设施，总水系面积84.2公顷，总蓄水量130万立方米，这些工程设施的外在形式表现为公园内的景观路面、休闲绿地、下沉花园、龙形水系、森林公园等，既做到了节水养水，同时还营造了一道亮丽的景观带。龙形水系龙形水系是奥林匹克公园一条完整的水系总称，从鸟巢的南面出发一直往北走，一路之上都有一条河流在身旁，岸边柳荫护道，水面映衬着现代建筑群。在看到园区的整体导游图后，才知道这段河水就是著名的龙形水系中的“龙尾”和“龙身子”。龙形水系分布在奥林匹克公园的中心区，位于公园的东侧、中国科技馆的西侧，是亚洲最大的城区人工水系。“龙头”昂首于最北段的奥林匹克森林公园奥海，“龙尾”盘着国家体育馆——鸟巢，整个水系龙头朝南、龙尾向北，南北走向，活灵活现，非常像一条龙的形象，显的壮观而雄伟，龙形水系也因此而得名。参观游览时，可以沿这水系从鸟巢一直走进奥林匹克森林公园，一路上感受这蜿蜒水系的生动气韵和宏大气势。龙形水系构成了全园的脉络和纽带，兼具水景、娱乐、生态、交通和消防等功能。奥林匹克公园的水系是流动、循环的，园内有两个循环体系：“龙身”建有过滤净化处理体系，水体经过处理，强化去除水体中的磷、氮等营养物质后，再流回“龙身”，循环不断；“龙头”之水来自附近的清河再生水厂，先流入森林公园内的人工湿地净化，再流入湖区，再流入循环净化湿地，再进入湖区，如此循环往复。奥林匹克公园每日排放污水25000立方米，全部都会收集进入清河、北小河再生水厂，再生水质可达到地表水三到四类标准，全部返回用于公园的冲厕、绿化和景观用水。雨水收集利用系统走在奥林匹克公园中，我们发现了各式各样的路面：中轴大道上的花岗石铺装路面、鸟巢广场上的青砖透水路面、国家体育馆前的风积砂透水路面、龙形水系旁小道上的木塑地面、森林公园中的嵌草石板路、停车场上的碎石底草格路面等等，它们的共同特点就是透水性好，能够减少地面积水、提高地区的防洪能力、增加地下水的补给量。当年奥运会举办时正值北京汛期，能保证赛期的防汛安全，它们应该功不可没。由于时间仓促，我们没有找到专业人士带领我们参观并进行讲解，但拿着《北京奥林匹克公园水系及雨洪利用系统研究、设计与规范》按图索骥，仔细观察中，还是发现了不少细节的奥秘，比如在中轴大道的两侧，各设置了一条透水性雨洪集水沟，以便能够更好的收集雨水；公园内的绿地部分均比周围的路面或广场下凹50～100毫米，路面和广场的雨水可经过绿地入渗或外排；还有一种我们从没见过的雨水渗透井，它可以去除降雨过程中初期较脏的雨水，据说一旦安装，不易损坏，只需定期清掏即可，但是我们寻找到的两三个雨水渗透井，上面已经覆盖了一层落叶和垃圾。如果没有很好的维护和保持，再高级的设施也难发挥其长久功效的。在这些地面设施的下方，安装有我们看不见的过滤膜、渗滤沟、雨水收集池以及泵站等地下设备，这样组成了一套整体性的公园雨水利用系统，能够将雨水就地过滤、净化、回用，设计标准为50年一遇的洪水可全部蓄积园内，每年可下渗、收集回用雨水150万立方米以上。下沉花园下沉花园位于奥林匹克公园中心区中轴线东侧，低于地面9米，两侧是大型购物中心和地铁出入口，它独特的风貌与钢结构的“鸟巢”、膜结构的“水立方”的现代风格形成了明显对比，“中国传统元素”在这里体现得更为突出。远远望去，下沉花园最明显的标志就是一面用红色的钢构支起上百面“响鼓”的红墙，鼓面可敲，鼓内藏灯，白天是鼓晚上是灯，称为礼乐重门。走进下沉花园中心，古木花亭、镂空瓦墙、倒影水池、立瓦铺地等元素，给传统空间注入了新的表达语言，院内种植白玉兰、丁香以及龙爪槐、寿星桃等代表性地方树木，仿佛步入老北京的四合院。下沉花园低于地面九米，且地下水位较高，所以设计的排水标准很高，为50年一遇排水标准，相应的雨水利用标准也较高，为5年一遇24小时降雨。地上大面积采用透水铺装，雨水下来时通过设置的水平疏水层、竖向疏水层，将雨水引流到两侧的雨水收集沟，然后汇集到达地下的蓄水池，用于灌溉。超过雨洪利用设计标准的雨水，通过排水系统向另一个蓄洪沟暂蓄，减小外排水量及市政排水的压力。下沉花园的绿地部分，低于周边的铺装地表，绿地下的钢筋混凝土底板上设置蓄排水层，滞留在绿地内的雨水可以在其底部及时排走。奥林匹克森林公园奥林匹克公园实在是大，我们由南向北走了两个多小时，终于到达了最北段的奥林匹克森林公园，这是目前北京市最大的城市公园，占地680公顷，由南北两园组成，两园被北五环路一分为二，中间可以通过园区内的游览桥相连，它被称为第29届奥运会的“后花园”，赛后就成了北京市民的免费自然景观游览区，完成了人们回归自然的绿色夙愿。我们由南门进入南园区，不久就看到了奥运水系的“龙头”奥海，这是森林公园的主湖，因为是冬季，景色略显萧瑟，但湖水如镜，岸边垂柳黄绿相间，倒也值得人细细品味，岸边的林间小道曲径通幽，时而还有小桥串联，深吸一口气，空气中弥漫森林、青草的味道。奥海北面是森林公园的最高点主山仰山，仰山主峰海拔86.5米，与北京西北屏障燕山山脉遥相呼应，暗合《诗经》中的“高山仰止，景行行止”。奥海背依仰山，两者山水环抱、山随水转，形成浑然一体的效果。冬季时节，没有绿荫成趣、草木繁茂的景象，但仍能看出仰山上成片的树林不少，虽然不是粗壮的参天高树，但保护的都不错，每棵树底部都涂有防虫的白石灰。据介绍，全园的绿地中，有100余种共53万株乔木、80余种灌木和100余种地被植物，按照生物多样性组成自然林系统。专家测算，森林公园是改善北京城市环境与气候的一块“绿肺”，年可产氧5400吨，吸收二氧化碳7200吨，树木滞尘4900吨。行走在南园中，我们注意到，树林的周边放置有一些介绍奥林匹克森林公园生态系统工程的模型和讲解牌，介绍了园区内物质循环处理与再利用、雨水回收系统等设施。在整套生态系统中，现代科技发挥了不小的作用，园区选择了膜处理、生物分离污水处理等具有代表性的生活废水及粪便处理技术，使处理后的污水达到景观环境用水的再生水质标准，实现污水零排放，污水处理及循环利用量每年达100万立方米。全自动化智能化的浇灌系统直接将土壤水分、植物生长、蒸发、蒸腾等各种环境信息反馈给中央计算机，比手动或半自动灌溉节约一半用水量。除了这些技术，人工湿地净化技术也需要介绍。在森林公园南园，建有湿地11.4公顷。人工湿地的核心功能是净化水质，它仿佛是奥海的肾脏。对污染物的净化去除主要由植物、填料基质以及微生物等通过物理、化学和生物多种途径共同完成，去除悬浮物、有机物、脱氮、除磷、杀死病菌和藻细胞。同时，湿地上还栽植了大量荷花、鸢尾等观赏性较强的水生植物。如果夏季前来，走在湿地之间，既能观赏漂亮的芦苇荡、菖蒲、水葱等水生植物和花卉，还能看到一群群畅游的各色鲤鱼，甚至不经意间还会被从芦苇中一飞冲天的野生白鹭们吓一跳。森林公园的南园为生态森林公园，以大型自然山水景观的构建为主，主要景点是奥海和仰山，另配有露天广场、森林剧场、叠花水台、亭台瀑布等看点。园区中的主路都被塑成红色跑道的样式，这里是那些爱好运动“晨跑族”、“夜跑族”的最佳室外有氧运动场地，大量的负离子对人体非常有益，这种设计更加符合了奥运精神，傍晚时，我们就在园中看到了不少身着运动服的人在进行慢跑运动。北园为自然野趣密林，定位为乡土植物种源库，以生态保护和生态恢复功能为主。但由于游完南园，天色已经完全黑透了，北园的景致我们并没有看到，听说那里树林更多，并且有不少老树，已经形成森林，野趣盎然。其中有一处景点雨燕塔，塔身上有密密麻麻的小洞，是专门留给雨燕的栖身之地。3当初，在2002年征集奥林匹克公园的设计方案时，来自15个国家和地区的设计机构递交了共80余个规划设计方案。其中，北京大学俞孔坚教授设计的以“田”为总体概念的方案，也与如今已实施的方案一起入围备选。他的方案主张奥林匹克公园的设计应采撷五千年的造田、种田、灌田的技术、艺术和精神，将公园的绿地做成农业用地，此方案的优点是维护成本比现在实施的方案低，不足之处是内容略微单调，没有这么多复杂的山和树等。现在实施的方案是美国萨萨基公司与天津华汇工程建筑设计有限公司合作完成的，其长处是内容丰富，各种景观要素都有，但不足之处就是日后的运行费用较高。如今，奥运会才结束三年，奥林匹克公园维护不足的问题已经暴露出来了。在我们的行走中，已经发现雨水渗漏井无人清理的状况。另据新闻报道，龙形水系曾经一度出现水质遭受破坏的情况。2010年夏季，“龙形水系”的部分区域水面上出现了大片绿色泡沫状漂浮物体，并不时有大量腐烂的滑腻物从水底涌起，管理人员用水泵抽水后高压喷射漂浮物的方法对付了近半个月，还是不能根治。其相关负责人介绍，这里的水源为污水处理厂的优质中水，而中水的氮、磷含量较高，导致藻类和微生物疯长，他们专门就此事请教清华大学环境科学与工程系的几位专家，得知漂浮物应为腐殖质，是长期积累的植物腐烂后沉积到底泥表层的物质。因河道较浅、流动性弱，河底厌氧性微生物大量生长繁殖，产生厌氧反应，导致底泥上的腐殖质大面积上浮。该负责人称，龙形水系所设计的生态平衡系统被人为因素打破，垂钓、洗车、放生等现象，也是导致水草疯长、底泥上浮等异常情况出现的原因。管理方曾投放杀菌氯片，但收效甚微。也曾有专家建议抽水清淤，但龙形水系重点区域下建有商业区，清淤可能破坏其防水体系，因此也不现实。①从这条新闻可以看出，龙形水系在设计和治理上还是有不周到的地方。第一，奥林匹克公园的亮点就是再生水的循环利用，龙形水系的设计理念就是希望实现生态自净，有生态水循环处理系统为何还会出现大量漂浮物？是由于龙形水系的水处理系统不过硬，还是中水处理只能达到这种标准？甚至处理后的中水究竟适不适合做景观水？这都是应该深入讨论的问题。第二，报道称由于龙形水系此段河道较浅，流动性弱，导致河底厌氧性微生物大量生长繁殖，那么，是否在当初设计河道时，对水流速度问题就没有考虑周全呢？第三，龙形水系的生态平衡系统被垂钓、洗车、放生等人为因素打破，国家斥资巨大的大型城市生态水利项目，不应该如此疏于管理。事后，出问题的龙形水系区域管理方解释，这段系统是通过抽水达到循环，并除去了一部分氮和磷，但因为预留堰口位置较高，只有表层的水体实现循环处理，堰口以下水体除氮、磷的效果一般，水体出现富营养化。负责“水立方”水处理系统运行管理的陈雷工程师也曾表示，使用中水做景观水，又想阻碍水生物生长，目前是国际性的难题。