北京中轴线最南端的这座海绵机场,如何解决航空港的国际难题?



北京中轴线最南端的这座海绵机场,如何解决航空港的国际难题?
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(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)
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” 。

北京中轴线最南端的这座海绵机场,如何解决航空港的国际难题?
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【北京中轴线最南端的这座海绵机场,如何解决航空港的国际难题?】(航站楼内的立体绿植 , 均采用了节水技术滴灌)

北京中轴线最南端的这座海绵机场,如何解决航空港的国际难题?
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(北京大兴国际机场的景观湖 , 可蓄水50万立方米)
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 。分页标题
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 。分页标题
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
采访人员: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 。
采访人员: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 。
采访人员: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 。
采访人员: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 。
采访人员: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分页标题
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 。
新加坡樟宜机场
T2航站楼的三楼离境转机大厅屋顶的向日葵园 , 种植了多达500株向日葵 。 T3航站楼的三楼室内布置了大面积东南亚热带雨林垂直绿化景观 , 植物墙长1000英尺 , 高50英尺 , 以屋顶雨水及再生水灌溉 。
2018年竣工的“星耀樟宜” , 屋顶中央打造了“雨水涡流” , 利用回收的雨水创建40米高的瀑布 , 从穹顶飞流下来 。
来源:北京日报
采访人员 朱松梅
摄影 武亦彬
流程编辑:吴越