北方城市下凹式綠地植物選擇與配置模式

丁紀(jì)閩，楊 玨，黃利群，李靈軍

（1.水利部人才資源開(kāi)發(fā)中心，100053，北京；2.北京中水新華國(guó)際工程咨詢有限公司，100053，北京）

隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的顯著加快，城市排洪與污水處理的問(wèn)題日益突出。城市化的特征之一是樓房、道路、廣場(chǎng)等大量人工建筑使城市的硬化地面增加，硬化地面的增加導(dǎo)致了城市雨水入滲量減少，土壤滲流系數(shù)減小，地表徑流系數(shù)增大，使得城市地下水源的涵養(yǎng)和補(bǔ)給受到阻礙，地表徑流匯流時(shí)間縮短，強(qiáng)度增大，從而引起城市暴雨天氣時(shí)街道洪水泛流以及地下水儲(chǔ)量減少，由此產(chǎn)生了嚴(yán)重的城市水土流失問(wèn)題，加大了城市排洪和污水處理壓力。為了解決這些問(wèn)題，近幾年來(lái)，下凹式綠地在城市中的使用越來(lái)越普及，通過(guò)城市規(guī)劃區(qū)內(nèi)公共綠地、單位附屬綠地、居住區(qū)綠地、防護(hù)綠地、生產(chǎn)綠地、風(fēng)景林地、道路綠地等城市綠化的規(guī)劃、建設(shè)，使城市綠地、草坪起到更多消納雨水、減少洪峰流量的作用。

一、下凹式綠地的概念及功能

下凹式綠地是在綠地建設(shè)時(shí)，使綠地高程低于周?chē)孛嬉欢ǖ母叱蹋岳谥苓呌晁畯搅鞯膮R入。下凹式綠地透水性能良好，建設(shè)成本與常規(guī)綠地相近，可減少綠化用水并改善城市環(huán)境。下凹式綠地在城市中的應(yīng)用主要有補(bǔ)充地下水、調(diào)節(jié)徑流和滯洪以及削減徑流污染物的作用。

1.補(bǔ)充地下水

城市下凹式綠地的蓄滲能夠起到補(bǔ)充地下水的作用。任樹(shù)梅、周紀(jì)明等對(duì)北京城區(qū)不同水平年、不同集水面積和不同下凹深度的綠地雨水蓄滲效果進(jìn)行了分析和計(jì)算，當(dāng)綠地為下凹式、且匯集周?chē)煌杆佈b區(qū)的徑流時(shí)，雨水蓄滲效果最好，不但充分利用了綠地的下滲能力，而且充分利用了綠地的蓄水能力。蓄水能力隨下凹深度的增加而增強(qiáng)，當(dāng)下凹深度為150 mm，最長(zhǎng)蓄水時(shí)間為21小時(shí)，小于綠地一般植物耐淹時(shí)間，不影響綠地植物的生長(zhǎng)。假設(shè)城市規(guī)劃面積及綠地面積與不透水鋪裝區(qū)面積之比為2∶1，在這種情況下，若北京市規(guī)劃面積為1 040 km2，平均每年將有1.55億m3雨水轉(zhuǎn)變?yōu)橥寥浪?.66億m3補(bǔ)給地下水，外溢水量只有0.11億m3。與非下凹式綠地相比蓄水效果非常顯著，土壤水增加0.21億m3，地下水補(bǔ)給增加3.01億m3，外溢水量減少3.19億m3。

2.調(diào)節(jié)徑流和滯洪

城市下凹式綠地可起到調(diào)節(jié)徑流和滯洪的作用。陳守珊通過(guò)在天津設(shè)置實(shí)驗(yàn)小區(qū)經(jīng)過(guò)暴雨模擬設(shè)計(jì)得出，在相同設(shè)計(jì)暴雨頻率情況下，下凹式綠地的徑流系數(shù)明顯小于凸式綠地，且下凹10 cm的綠地小于下凹5 cm的綠地，可見(jiàn)，采用下凹式綠地充分利用了綠地的蓄水能力，使整個(gè)降雨過(guò)程的蓄滯能力得到增強(qiáng)；10年一遇的暴雨洪水，下凹10 cm和下凹5 cm的綠地比凸式綠地的徑流量分別減少40.3%和25.5%，洪峰流量分別減少39.2%和8.1%。周豐等通過(guò)北京市下凹綠地試驗(yàn)場(chǎng)地實(shí)驗(yàn)，從入滲產(chǎn)流過(guò)程可以得出，各種降雨頻率下的暴雨，單獨(dú)下凹式綠地?cái)r蓄率為100%。當(dāng)有1倍匯水面積，下凹式綠地下凹深度為10 cm時(shí)，降雨頻率為20%的暴雨，其攔蓄率為100%。當(dāng)有2倍匯水面積，下凹式綠地下凹深度為15 cm時(shí)，降雨頻率為5%的暴雨，其攔蓄率為100%。降雨頻率為10%的暴雨，能使雨水徑流匯流滯后約75 min；降雨頻率為20%的暴雨，能使雨水徑流匯流滯后約45 min；降雨頻率為50%的暴雨，能使雨水徑流匯流滯后約30min。

3.削減徑流污染物

城市下凹式綠地在收集雨水的同時(shí)，起到削減徑流污染物的作用。楊清海、呂淑華等在華東師范大學(xué)校園采用模擬城市綠地和降雨系統(tǒng)裝置研究城市綠地對(duì)徑流雨水污染物的削減作用，通過(guò)對(duì)降雨過(guò)程及降雨后裝置內(nèi)土壤微生物數(shù)量、生化作用強(qiáng)度及土壤性質(zhì)的分析，初步研究了城市綠地對(duì)雨水徑流污染物的削減作用機(jī)理。結(jié)果表明：在2小時(shí)的降雨過(guò)程中模擬綠地對(duì)雨水中CODCr、氨氮、硝態(tài)氮、總氮和總磷的平均削減率分別為 41.3%、44.1%、38.5%、38.2%和39%。綠地系統(tǒng)對(duì)徑流污染物的去除是生物與非生物共同作用的結(jié)果。在降雨過(guò)程中污染物的去除主要依靠土壤及植物根系的吸附、過(guò)濾和截留作用，降雨后的5～8天內(nèi)土壤微生物的生化作用最強(qiáng)，并且土壤有機(jī)質(zhì)、總氮和總磷含量逐漸降低，主要進(jìn)行的是微生物對(duì)吸附于土壤顆粒表面的污染物的分解作用，兩周后總氮和有機(jī)質(zhì)在土壤中還有一定的累積，總磷含量基本達(dá)到降雨前的水平。程江等同樣在華東師范大學(xué)校園內(nèi)，以現(xiàn)場(chǎng)7次降雨14組徑流污染監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，探討了下凹式綠地對(duì)城市降雨徑流污染的削減效應(yīng)，分析了徑流污染負(fù)荷、綠地土壤與覆被植物、降雨歷時(shí)等因素對(duì)污染削減率的影響。結(jié)果表明：當(dāng)COD、NH4-N和 TP 的濃度分別為56.0～216.0 mg/L、0.27～2.97mg/L、0.20～0.95mg/L 時(shí)，下凹式綠地對(duì)COD、NH4-N和TP的平均削減率為52.21%、48.98%和47.35%。下凹式綠地對(duì)徑流污染的削減過(guò)程可分為兩個(gè)階段：初期1小時(shí)的徑流污染削減率符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)模式，后期徑流污染削減規(guī)律可用二級(jí)動(dòng)力學(xué)模式表示。降雨歷時(shí)增加可提高污染物削減率，當(dāng)降雨歷時(shí)從3小時(shí)增加到20小時(shí)時(shí)，徑流污染的綜合削減率可從40%上升到65%。

二、北方城市下凹式綠地設(shè)置中存在的主要問(wèn)題

關(guān)于城市下凹式綠地的研究，多數(shù)都只是選取單一的某種綠地結(jié)構(gòu)作為研究對(duì)象，實(shí)際上，下凹式綠地在應(yīng)用中需要對(duì)包括土壤質(zhì)地、綠地植被種類(lèi)、密度、蓋度以及綠地表層的堅(jiān)實(shí)度等方面進(jìn)行研究，得出適宜的參數(shù)，還要綜合考慮城市氣候、地形、徑流等方面的因素，才能獲得適用性較強(qiáng)的配置模式。當(dāng)前下凹式綠地在應(yīng)用上還是小尺度范圍內(nèi)的，僅限于實(shí)驗(yàn)和公園的小面積使用。

對(duì)于以北京為代表的北方城市，下凹式綠地的使用還存在諸多問(wèn)題，其中尤其以植物的選擇問(wèn)題最為突出。從氣候上，北方城市冬季較長(zhǎng)，空氣干燥，降雨集中，因此，對(duì)于下凹式綠地在植物品種上的要求是：耐旱，耐淹，耐寒。從城市發(fā)展來(lái)說(shuō)，北方城市發(fā)展較快，污染嚴(yán)重，在徑流對(duì)路面的沖刷，以及對(duì)垃圾的滲濾與淋溶作用下，徑流污染較重，另外，土壤鹽漬化程度較深，因此，對(duì)下凹式綠地植物的要求是耐鹽抗污。

除了以上對(duì)植物選擇的要求之外，如何優(yōu)化配置綠地植物也是需要解決的問(wèn)題之一?？傊槍?duì)北方城市的氣候、土壤以及經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展特點(diǎn)，應(yīng)用下凹式綠地需要重視并解決植物選擇、配置及相應(yīng)的保養(yǎng)管理問(wèn)題。

三、北方城市下凹式綠地植物選擇及管理建議

針對(duì)以上問(wèn)題，北方城市中應(yīng)用下凹式綠地，在植物選擇與管理上需要注意以下幾個(gè)方面：

1.適應(yīng)能力

可以選擇北方本地植物或者引進(jìn)植物種，但植物要滿足適應(yīng)性強(qiáng)、生長(zhǎng)速度快、生物量大的特點(diǎn)，這樣既有利于及時(shí)吸收水分，又有利于削減洪峰，而且便于管理。如北方常用的馬藺、鳶尾、地被月季、八寶景天、澇峪苔草，屬于抗旱性強(qiáng)的地被植物；萱草、毛茛和五葉地錦，抗旱性稍差，可配合輕度控制灌溉；紫花地丁、蛇莓，屬喜濕地被植物，較耐淹。

2.耐寒能力

在下凹式綠地的植物搭配上，可選擇宿根花卉，該類(lèi)花卉的優(yōu)點(diǎn)是美觀，易繁殖，管理簡(jiǎn)便，一年種植可多年開(kāi)花。這類(lèi)花卉大多屬耐寒蟬生態(tài)型。主要栽培種類(lèi)有：石竹類(lèi)、漏斗菜類(lèi)、荷包牡丹、蜀葵、天藍(lán)繡球、鈴蘭、玉簪類(lèi)、射干、鳶尾類(lèi)等。種類(lèi)繁多，花色豐富艷麗，適應(yīng)性強(qiáng)，一次栽植，可供多年觀賞。

3.耐鹽抗污能力

馬藺、麥冬、甘野菊、青綠苔草、金娃娃萱草等植物的耐鹽能力較強(qiáng)，可選為北方下凹式綠地植物品種，這對(duì)于強(qiáng)化綠地削減徑流污染物的作用非常重要。

4.群落配置

在群落配置上，北方下凹式綠地應(yīng)遵循適應(yīng)性、本土性，加強(qiáng)凈化性的原則，選擇不同功能的綠地植物，配合喬、灌的層次搭配，使得下凹式綠地既起到調(diào)蓄徑流、凈化水質(zhì)的作用，又具有一定的觀賞休閑價(jià)值。

具體做法是，根據(jù)綠地面積，選擇以抗旱、耐淹的草本植物為主導(dǎo)，依景觀要求，配置宿根花卉，以達(dá)到美觀效果，同時(shí)，在綠地中規(guī)劃線型、塊型小片區(qū)域，栽種耐鹽抗污能力強(qiáng)的品種，使得匯水得到凈化。

四、結(jié) 論

下凹式綠地在城市中的應(yīng)用是一個(gè)集匯水、凈化、景觀功能于一體的系統(tǒng)工程。下凹式綠地在應(yīng)用上還需要注意植物種的選擇和搭配。目前對(duì)綠地植物種間的關(guān)系研究還較粗淺，但綠地植物群落的組成并不是一組雜亂無(wú)章的堆積，而總是由一定的種類(lèi)結(jié)合在一起，成為一個(gè)有規(guī)律的組合，以完成下凹式綠地的功能作用。因此，結(jié)合我國(guó)北方城市在氣候和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展上的特點(diǎn)，以及北方綠地植物的不同特性，本文總結(jié)了北方城市下凹式綠地的主要植物品種，并根據(jù)下凹式綠地的功能要求，提出了群落配置的基本模式，這對(duì)推進(jìn)下凹式綠地的應(yīng)用，增加北方城市暴雨徑流調(diào)節(jié)能力，涵養(yǎng)其地下水等方面具有重要意義。

[1]楊敏生，裴保華，朱之梯.白楊雙交雜種無(wú)性系抗旱性鑒定指標(biāo)分析[J].林業(yè)科學(xué)，2002，38（6）.

[2]申衛(wèi)軍，彭少麟，張碩新.三個(gè)耐旱樹(shù)種木質(zhì)部栓塞化的脆弱性及其恢復(fù)能力[J].生態(tài)學(xué)，2000，19（6）.

[3]熊清，王伯初，段傳人.植物抗脫水脅迫的分子機(jī)制生物化學(xué)與生物物理進(jìn)展[J].2000，27（3）.

[4]楊清海，呂淑華，李秀艷，等.城市徑流對(duì)雨水徑流污染物的削減作用[J].華東師范大學(xué)學(xué)報(bào) （自然科學(xué)版）,2008，（2）.

[5]程江，楊凱，黃民生，等.下凹式綠地對(duì)城市降雨徑流污染的削減作用[J].中國(guó)環(huán)境科學(xué)，2009（6）.