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国家体育场绿色奥运关键技术—雨洪利用

国家体育场（“鸟巢”）作为2008年北京奥运会的主要场馆，不仅在建筑设计上具有标志性意义，还充分体现了绿色奥运的理念。其中，雨洪利用技术是其可持续发展设计中的重要组成部分，为实现水资源的高效利用和环境保护发挥了关键作用。

雨洪利用系统简介：

雨洪利用技术旨在通过收集、储存和再利用雨水，减少对市政供水系统的依赖【北京市】《建筑工程施工现场安全资料管理规程db11/383-2017》，并降低城市排水系统的压力。国家体育场的雨洪利用系统主要由以下几个部分组成：

1.雨水收集系统：鸟巢的屋面和场地采用特殊设计，能够有效拦截和汇集雨水。屋顶的雨水通过排水管道流入地下储水池，而地面雨水则通过透水铺装材料渗透到地下，或被引导至集水设施。

2.雨水处理系统：收集到的雨水经过初步沉淀后，进入过滤和净化装置。该系统采用了物理、化学和生物相结合的方法，去除雨水中的杂质、悬浮物和污染物，确保水质达到回用标准。

3.雨水储存与回用系统：经过处理的雨水被储存于地下储水池中，用于绿化灌溉、道路清洗、卫生洁具冲洗等非饮用水用途。这种循环利用方式大幅减少了场馆对自来水的需求，同时降低了运营成本。

4.智能化管理系统：为了提高雨洪利用效率，鸟巢配备了智能化监测与控制系统。该系统可以实时监控雨水收集量、水质状况以及用水需求，从而优化水资源分配和使用。

环境与社会效益：

通过实施雨洪利用技术，国家体育场每年可节约大量水资源，显著减轻了区域水资源短缺的压力。此外，这一技术还有助于缓解城市内涝问题，改善周边生态环境。作为绿色奥运理念的具体实践，鸟巢的雨洪利用系统不仅为大型公共建筑提供了可持续发展的范例，也为推动中国乃至全球的生态城市建设积累了宝贵经验。

总之，国家体育场的雨洪利用技术是科技与环保结合的成功案例，展现了现代体育设施建设中对资源节约和环境保护的高度关注。

（中国建筑设计研究院，北京100044）

[摘要］在国家体育场工程之前，国内还没有公共建筑大规模的雨水利用系统设计技术和经 验，该系统的设计是在集全专业组和大量社会专家智慧的基础上完成的，填补了国内空白 设计技术达到国际先进水平。本文叙述了国家体育场雨水利用系统方案的确定过程，分析了 雨水收集、回用、处理、自动控制等部分的技术原理，对雨水利用的基本问题和效益进行了 简要分析。 [关键词］雨洪利用方案收集处理效益国家体育场奥运会

北京处于海河流域，境内多年平均降水595mm，受水气补充条件和地理位置、地形等 条件的影响，降水具有时空分布不均、丰枯交替发生等特点。年降水量最低242mm（1869 年)，最高1406mm（1959年），丰枯连续出现时间一般为2~3年，最长连续丰年为6年， 连续枯年9年，历史记载最长枯水期为20年，6～9月的汛期集中全年降水量的85%。 水是人类生存和发展必不可少的资源，北京本身为缺水地区，随着经济的发展、人口的 增加和生活质量的提高，对水的要求越来越高。作为奥运会主场馆的国家体育场，在雨洪资 源的综合开发利用方面力求技术先进，充分合理，切合实际，彰显“科技奥运”“绿色奥运” 的闪光点。 2 目前国内的雨水利用从科研、试验到工程实践均属起步阶段。参考有关资料，国内雨水 利用的研究重点面向城市、流域等大面积范围的水利规划，目前主要应用有： ·农田水利领域，如河川山地的雨水集蓄利用工程，水坝、水库等水工构筑物。水窖 和农田集蓄。 一 ●城市排洪防汛，对水体的疏浚水文调查等。 ●城市雨水利用，城市地下水的涵养。 国家体育场工程设计之前，国内一些居住小区项目中进行了雨水利用的尝试，但对于大 规模的单个公用建筑，由于工程具体情况往往差别很大，还没有找到“建筑雨水利用”设施 实施的案例。 ? 一、国家体育场雨水利用方案 1、景观设计概况和雨水收集分析 国家体育场主体建筑建设在一个台基上，从1层入口至室外自然地面高差约4.8m。室 外地面形成约2%～6%的坡度坡向主场四周。处在建筑中心位置的比赛场地则比入口处地 面低约6.8m。台基内分布着大面积的地下建筑。北侧热身场则建设在坡地中，地面标高低

图1承接雨水的各种材料分布示意

于周围地坪标高，热身场周围亦分 布着少量裁判员、运动员休息室。 规划成府路由南北两片场地中间 地下穿过，成府路隧道路顶规划覆 土厚度约1.2m。成府路以南10m 是主赛场地下室范围。 由于整个用地范围内的平均 坡度很大，将给大量雨水的滞留和 入渗增加困难。

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赛场外大量采用铺装地面（约占总面积的42%)，同时由于存在大范围的地下建筑，大 面积的铺装和部分绿地就分布在地下建筑的顶板上。虽然铺装可采用透水材料，但地下建筑 顶板部分却阻止了雨水入渗，所以透水铺装和分布在地下室顶板上的绿地，其入渗作用微乎 其微。整个用地范围内承接雨水的各种地面材料分布见图1。 绿化面积亦包括主赛场和热身场内近15000m²的草坪，赛场内的草坪虽然平整且有条 件滞留雨水，但考虑到用途却又不能作为雨水入渗的区域，而其余部分绿地又有不同大小的 坡度，所以通过绿地滞留，回收和入渗的水量都将受到限制。 另外，国家体育场建设用地的地质资料显示，地下水最高水位为45m，接近甚至超过 运动场地坪标高。一般来说，地下水达到最高水位的季节正是雨季，过高的地下水位给雨水 回灌带来极大的困难。雨水渗井工艺条件一般要求比地下水位高出1.2～1.5m，按现有渗井 的工艺条件很难实现雨水回灌。 较大的地面坡度、表面铺装材料和绿地的分布、过高的地下水位成为雨水回收、入渗和 回灌的不利条件，同时成府路隧道的穿越也给主赛场和热身场之间雨水通过管道输送造成了 困难。因此，国家体育场的雨水利用不能完全参照以入渗、回灌为主的设计思路。 2 建筑方案对雨水利用的有利条件是：红线内的道路均设计为人行道，雨水水质条件优于 市政道路。 2、雨水利用方案确定 奥运中心区计划新建和改建多条市政雨水、中水干线，为国家体育场周围创造了优越的 市政条件。因此，国家体育场的雨水利用与回用水系统统筹考虑，其收集、处理与供应结合 回用水的水质、水量要求进行设计。 ? V? 根据用地条件，经向奥组委及有关单位报告，结合国家体育场在赛时和赛后运营两个阶 段分别的用水情况，我们采用了雨水与中水联合运用的方式将雨水作为回用水源水集中回用 的方案。入渗方式仅考虑自然入渗。八

国家体育场雨水利用采用分散收集，集中处理的系统形式。体育场和热身场区共分为6 个区域，如图2所示。每个区域设置1座雨水蓄水池，如图3。以成府路为界，体育场区可

回收雨水的主要来源由主赛场场地内雨水、体育场屋面雨水及赛场周边地面雨水三部分组 成，由5座水池完成收集，水池容积分别为1700m”（A、B区域）和2300m”（C、D、 口 区域)；热身场区可回收雨水的主要来源则由热身场场地雨水、热身场周边地面雨水组成，

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冷却补充水、主赛场和热身场 的草坪灌溉、停车场冲洗用水、 室外道路和绿化浇洒用水等多 种用途的水源，这些用水部位 遍布在体育场用地范围，回用 水的构成关系见图4。 由于本工程中用水部位过 于分散且每种用途用水量变化 很大，所以在供水系统形式的 选择上，采用集中处理后再通 过统一的回用水管道系统输送 到各用水部位的方式，这种方 式既可减少处理设备的装机数 量，又能兼顾不同用水量变化

jt∕t 791-2010 公路涵洞通道用波纹钢管(板)水业焦点 水业手册 企业之窗 求职招聘 |学术论坛 行业论文」专家咨询」会展信息」行业分析」下载专区

特别是比赛场地草坪喷灌用水与其它用水相比，对水质要求较高，同时又与空调冷却水补水 等用水的水质侧重面不同，因此，在国家体育场工程设计过程中，我们专门报请奥组委和有 关部门批准了用于本工程雨水作为回用水处理、使用的《国家体育场再生水水质标准》。该 标准中，对不同用水部位的水质要求，采取就高不就低的原则，以确保回用水使用者健康为 基本出发点，同时达到收集的雨水经同一种工艺处理后，出水能满足不同使用功能基本要求 的目的。

经初期弃流后的雨水，进入A区域雨水蓄水调节池后进行处理，体育场外的5个蓄水 池的雨水最终被输送到设置在比赛场地地下的中心蓄水池。蓄水经图5所示处理流程后进入 消防、中水合用水池，再通过加压设备送入回用水管网或用水部位。

图5主要雨水处理流程

考虑到对待处理雨水水质的适应能力，处理工艺主要采用物理法，即采用不同性能的过 滤实现处理。这种方法还具有处理效果稳定、便于维护和处理组件成本随时间延续可能不断 降低的优点。 一 ? 考虑到北京汛期降水量过于集中，当雨季来临时，雨水处理系统将投入满负荷工作，供 应全部回用水部位，由于北京雨季发生的季节通常又是用水量比较大的季节，满负荷工作既 能达到节水的目的，又能加快消耗蓄水池中的雨水，为下一场降雨的来临留出一定的蓄水空 间。但当雨季结束后，却会形成处理系统无水可用的局面，此时，市政优质中水将取代回用 雨水，向用水部位供水。处理后的雨水与市政优质中水供水的切换采用自动控制，在回用水 管网上实现。 考虑到充分节约用水，砂滤的反冲洗水经过二级砂滤后送回雨水蓄水调节池，二级砂滤 的反冲洗水排入市政管网。其余过滤处理的反冲洗水直接送回雨水蓄水调节池。 超滤或纳滤用膜，可能在非雨季时停止使用，而膜本身在停用时需要养护。本工程中设 计两种滤膜养护方案可供使用中选择：专用的养护系统，设置小流量雨水处理设备维护泵， 定期在非雨季时从回用水水池取水，以低负荷通过滤膜循环，使滤膜不致因干燥失效；拆除 滤膜，以化学药剂浸泡养护。 本工程各雨水贮水池、弃流池设自动反冲洗管道，在水泵供水之前或排水同时对水池壁 进行清洗。经计算，若所有水池蓄满雨水，正常情况下可供连续使用16～39日。为避免因 沉淀带来的厌氧微生物滋生使水质恶化和待处理雨水浓度变化导致的处理工艺负荷变化，在 雨水贮水池内采用特别的池底设计和搅拌系统将池水搅匀，使水泵在吸水同时将水中各类悬 浮物尽量带走。

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