宗萍萍，周 航，陳鳳琴

（1.山東省水利科學(xué)研究院，山東省水資源與水環(huán)境重點實驗室，山東 濟南 250014；2.青島國際機場集團有限公司，山東 青島 266300）

2014 年10 月11 日，青島膠東國際機場獲國務(wù)院、中央軍委聯(lián)合批復(fù)。一期建設(shè)面積15.4 km2，建設(shè)2 條跑道，其中東側(cè)跑道按照4F 標準規(guī)劃設(shè)計，西側(cè)跑道按照4E 標準規(guī)劃設(shè)計；遠期規(guī)劃面積約30.7 km2，滿足年旅客吞吐量5 500 萬人次需求。2015 年10 月，青島膠東國際機場工程正式開工，2021 年8 月2 日正式從原青島流亭機場轉(zhuǎn)場運營。

1 雨水外排條件

青島膠東國際機場位于青島膠州市東北的碧溝河、南膠萊河和大沽河三河交匯處，場址地勢低洼。機場總平面大體上劃分為飛行區(qū)、航站區(qū)、貨運區(qū)、機務(wù)維修區(qū)、工作區(qū)五大部分。為節(jié)省土石方工程投資，機場采用土石方自平衡的建設(shè)方案，防洪排澇體系采用“圍起來、排出去”的策略?！皣奔锤鶕?jù)新機場場址與3 條河道的相對關(guān)系，主要是利用西南側(cè)碧溝河、東側(cè)南膠萊河和大沽河河道堤防與西北側(cè)的防洪堤對自身區(qū)域進行包圍保護，防止外圍洪水侵入；“排”即采取強排的方式將新機場區(qū)域內(nèi)部澇水外排，滿足內(nèi)澇防治設(shè)計重現(xiàn)期50 年一遇的設(shè)計標準，以航站樓為高點，分別向四周劃分匯水面積，共建設(shè)5 個雨水系統(tǒng)。采用“蓄排平衡”的排水方式，1～4 號排水分區(qū)分別匯入1～4 號調(diào)蓄水池；機場1#、2#、3#調(diào)蓄水池經(jīng)排澇泵站“強排”提升后，最終匯入改道碧溝河；機場4#調(diào)蓄水池經(jīng)排澇泵站“強排”提升后，最終匯入南膠萊河；5 號排水分區(qū)為機場南工作區(qū)，全部采用重力流排放，雨水匯集至下游“韓信溝”低點，經(jīng)韓信后排澇泵站，最終進入大沽河。

2 生態(tài)海綿機場建設(shè)指標確定

2.1 年徑流總量控制率

采用“源頭控制+末端調(diào)蓄”的整體策略，源頭新建地塊通過目標管控，確定年徑流總量控制率目標。飛行區(qū)采用跑滑區(qū)部分綠地下凹處理，市政道路人行道和非機動車道透水鋪裝，并在適宜條件下收集機動車道雨水，末端調(diào)蓄池對雨水徑流進行兜底控制。

圖1 新機場年徑流總量控制策略

根據(jù)《建筑與小區(qū)雨水控制及利用工程技術(shù)規(guī)范》[1]中規(guī)定，結(jié)合機場各分區(qū)建設(shè)內(nèi)容，加權(quán)平均計算得出各個分區(qū)的徑流系數(shù)。源頭控制調(diào)蓄容積等于各具有調(diào)蓄功能的生態(tài)海綿低影響開發(fā)設(shè)施調(diào)蓄容積之和，其中各生態(tài)海綿低影響開發(fā)設(shè)施調(diào)蓄容積等于各設(shè)施面積與蓄水深度的乘積，而調(diào)蓄容積等于調(diào)蓄設(shè)施個數(shù)與調(diào)蓄設(shè)施容積乘積。采用《海綿城市建設(shè)指南—低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建（試行）》[2]容積法來反算設(shè)計降雨量。

式中，H 指各地塊的設(shè)計降雨量，V 指各地塊的源頭控制調(diào)蓄容積，φ 指各地塊的綜合雨量徑流系數(shù)（海綿措施實施后），F(xiàn) 指各地塊的面積。

各功能區(qū)分別計算年徑流總量控制率后，根據(jù)匯水面積加權(quán)平均，得到源頭控制調(diào)蓄容積，反算出各分區(qū)對應(yīng)設(shè)計降雨量25.5 mm，計算出源頭控制部分年徑流總量控制率為72%。根據(jù)調(diào)蓄池防洪功能，最高蓄水高度按1 m 計算，考慮池底存在死庫容和淤積影響，機場四個調(diào)蓄池總?cè)莘e按19.06 萬m3計算，反算調(diào)蓄池對應(yīng)設(shè)計降雨量為18.2 mm。考慮末端調(diào)蓄池的調(diào)蓄容積后，反算整個機場建設(shè)對應(yīng)的設(shè)計降雨量為43.7 mm。計算全場區(qū)整體年徑流總量控制率為85%。數(shù)據(jù)詳見表1。

表1 青島膠東國際機場年徑流總量控制率計算匯總表

2.2 水環(huán)境質(zhì)量及污水處理率

采用的控制策略為點源全收集全處理，面源污染源頭減排，末端調(diào)控。依據(jù)《青島新機場工程環(huán)境影響報告書》，場內(nèi)污廢水均經(jīng)處理后排放，雨水不影響地表水水質(zhì)。在污水全收集全處理、雨水調(diào)蓄的基礎(chǔ)上，機場建設(shè)加大地塊內(nèi)部源頭控制，進一步凈化雨水，在上游來水為III 類的條件下，可實施不影響III 類水質(zhì)達標的目標。點源污染中生活污水和生產(chǎn)污水經(jīng)污水管網(wǎng)和泵站提升后進入崇杰污水處理廠和規(guī)劃韓家村污水處理廠處理；其中餐飲、機務(wù)維修區(qū)廢水和車輛設(shè)施清洗廢水經(jīng)隔油池、沉淀或沉砂池預(yù)處理達標后再接入市政管網(wǎng)。

2.3 城市面源污染控制

根據(jù)《海綿城市建設(shè)指南—低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建（試行）》[3]，源頭地塊的生態(tài)海綿低影響措施對面源污染（以SS 計）具有一定的削減作用，即年SS 總量去除率=年徑流總量控制率×生態(tài)海綿低影響措施對SS 的平均去除率，其中下沉式綠地、綠色屋頂、透水鋪裝等設(shè)施SS 的平均去除率取值分別是30%、70%和80%；根據(jù)年SS總量去除率=年徑流總量控制率×生態(tài)海綿低影響措施對SS 的平均去除率，分別計算源頭地塊對面源污染的削減量，核算源頭地塊對面源污染削減總量的貢獻率為30.6%。

雨水調(diào)蓄池可以通過合理的設(shè)計，可以起到雨水沉淀池的效果。根據(jù)左曉俊[4]、胡榮庭[5]所得的城市降雨中不同粒徑顆粒分布和沉淀去除效率，調(diào)蓄池停留時間按24 h 考慮，蓄水高度為1 m，計算一般雨水調(diào)蓄池對于SS 的去除效率為82%。同時，考慮到新機場雨水調(diào)蓄池以保障防洪安全為主，在雨量較大時通過泵站外排雨水，其對應(yīng)年徑流總量控制率為63%。綜合計算青島膠東國際機場調(diào)蓄水池對面源污染物（以SS 計）的削減率為53%。調(diào)蓄池的沉淀作用進一步削減SS，經(jīng)計算調(diào)蓄池對面源污染削減總量的貢獻率為35.9%。機場場區(qū)整體面源污染削減率（以SS 計）為66.5%，見表2。

表2 新機場面源污染物削減率（以SS 計）整體計算表

2.4 雨水資源利用率和污水再生利用率

采用“雨水和再生水聯(lián)用”策略，優(yōu)先使用雨水。飛行區(qū)、貨運區(qū)和機務(wù)維修區(qū)主要為雨水資源利用，通過建設(shè)地塊內(nèi)部雨水利用設(shè)施和從3號調(diào)蓄池取用雨水，進行旱天道路澆灑和綠地澆灌。航站區(qū)和工作區(qū)通過建設(shè)再生水管網(wǎng)，雨季時1#、2#雨水調(diào)蓄池內(nèi)水位較高，雨水經(jīng)處理設(shè)施處理后去除SS、COD、病原微生物等污染物，可滿足《城市污水再生利用城市雜用水水質(zhì)》（GB18920-2002）作為非常規(guī)水水源；非雨季時可通過購買崇杰污水處理廠的再生水作為水源，用于綠化澆灌、道路澆灑，部分地塊建筑內(nèi)部沖廁、2#能源站及能源中心冷卻用水補充水等。

以青島市典型年2012 年降雨量為數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，計算新機場雨水資源利用率。2012 年降雨量632.9 mm，大于2 mm 降雨日47 d，據(jù)計算統(tǒng)計，青島膠東國際機場年可利用雨水量為70 萬m3。根據(jù)《海綿城市建設(shè)績效評價與考核指標（試行）》（建辦城函〔2015〕635 號），雨水資源利用率指雨水收集并用于道路澆灑、園林綠地灌溉、市政雜用、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、冷卻等的雨水總量（按年計算，不包括匯入景觀、水體的雨水量和自然滲透的雨水量），與年均降雨量（折算成毫米數(shù)）的比值，計算青島膠東國際機場雨水資源利用率為7.4%。根據(jù)新機場控規(guī)給水工程規(guī)劃，新機場預(yù)測近期年污水總量約865 萬m3，再生水使用量147 萬m3。計算青島膠東國際機場污水再生利用率為17%。

3 生態(tài)海綿機場建設(shè)實踐

青島膠東國際機場通過落實“源頭減排—過程控制—系統(tǒng)治理”的生態(tài)海綿城市建設(shè)思路，形成全場分布的源頭低影響開發(fā)措施體系。新建地塊根據(jù)管控目標進行地塊內(nèi)生態(tài)海綿城市建設(shè)設(shè)計和施工；市政道路全部采用人行道和非機動車道透水鋪裝、街旁下凹式綠地，并設(shè)置生物滯留設(shè)施，收集凈化機動車道雨水；飛行區(qū)在充分保障飛行安全的條件下進行下凹式綠地設(shè)計；通過現(xiàn)狀低洼地區(qū)和末端調(diào)蓄水池，滿足新機場防洪需求，解決內(nèi)澇隱患。青島膠東國際機場通過“灰綠結(jié)合，突出綠色”的海綿措施，實現(xiàn)全部海綿城市建設(shè)規(guī)劃目標指標。根據(jù)國務(wù)院文件、住房城鄉(xiāng)建設(shè)部印發(fā)的《海綿城市建設(shè)績效評價與考核辦法（試行）》（建辦城函〔2015〕635 號）及《青島市海綿城市專項規(guī)劃（2016-2030）》，結(jié)合新機場海綿城市建設(shè)實際問題和需求，青島膠東國際機場工程海綿機場建設(shè)指標完成對比情況見表3。

表3 青島膠東國際機場工程海綿機場建設(shè)指標完成對比情況

4 建設(shè)經(jīng)驗總結(jié)

4.1 蓄排平衡體系，保障低洼場區(qū)水安全

青島膠東國際機場最大的問題和風(fēng)險在于機場場平遠低于周邊河道洪水位，防洪防澇安全是重中之重。機場通過“蓄排結(jié)合”的方式建設(shè)4座大型調(diào)蓄水池和配套泵站，利用模型模擬技術(shù)，將調(diào)蓄水池消減峰值流量和強排泵站的不同規(guī)模相結(jié)合，確定最優(yōu)規(guī)模，達到機場設(shè)計的50年一遇排澇標準。工程的實施大大減少了填方量，降低了項目投資，為其他類似低洼地勢場區(qū)建設(shè)或城市開發(fā)的內(nèi)澇防治手段提供了切實可行的解決方案。

4.2 綜合人工濕地，示范大型公建海綿建設(shè)

新機場航站區(qū)綜合海綿工程建設(shè)為類似大型公共建筑的屋面雨水收集、人工濕地建設(shè)、雨水回用系統(tǒng)、海綿措施與傳統(tǒng)措施綜合利用等提供了很好的實踐示范。該工程實施后，航站區(qū)徑流總量控制率可達到約85%，SS 綜合去除率可達66.5%，同時可減少大型公共建筑內(nèi)澇風(fēng)險，充分利用雨水進行景觀補水，具有極佳的景觀視覺效果。

4.3 雨水再生水聯(lián)用，利用非常規(guī)水資源

采用“雨水和再生水聯(lián)用”的非常規(guī)水資源利用策略，通過管網(wǎng)建設(shè)，使用雨水調(diào)蓄池和再生水廠作為非常規(guī)水利用的雙重水源。一方面充分利于調(diào)蓄水池蓄積雨水，建設(shè)雨水處理站，將處理的雨水廣泛應(yīng)用于機場其他功能區(qū)的道路澆灑、綠化澆灌、冷卻水補水，機場水資源利用率可達7.4%（典型年2012 年降雨量計算）；另一方面在雨水量不足的情況下，回用再生水，達到綠色機場建設(shè)的水資源生態(tài)循環(huán)特色，再生水回用率可達17%；每年可替代自來水約217 萬m3，占總用水量的19%。

4.4 制定綜合措施，探索北方城市道路海綿建設(shè)

針對青島市特點的市政道路雨水收集，機場建設(shè)將含有機污染和重金屬污染較為嚴重的機動車道路的初期雨水徑流引入碎石溝、下凹式綠地、雨水花園、潛流式濕地進行處理，對城市面源污染中最嚴重的市政道路污染進行控制。該工程的實施對青島市市政道路海綿城市設(shè)計和建設(shè)方案，乃至北方地區(qū)市政道路的雨水收集、消納、處理的探索，都具有一定意義。

青島膠東國際機場的建設(shè)實現(xiàn)了低影響開發(fā)措施的綜合集成和系統(tǒng)運用，按照“海綿機場”建設(shè)思路，構(gòu)建了融雨洪調(diào)蓄、水體景觀、地下水補給、生物多樣性保護等多功能為一體的生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施，充分發(fā)揮了海綿機場的綜合生態(tài)服務(wù)示范作用。