生物滯留帶在閩南城市道路中的應(yīng)用

蔡家珍,黃寶華

(漳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院食品工程學(xué)院,福建 漳州363000)

在我國城市化快速發(fā)展進程中，城市硬化路面比率高達10%～15%，地表植被覆蓋率降低，雨水不能被地表植物截留下滲涵養(yǎng)地下水，只能形成道路徑流。傳統(tǒng)道路雨水處理一般采用“快速排除”和“末端集中”控制模式，每逢大雨，主要依靠管渠、泵站等基礎(chǔ)設(shè)施排水，容易造成城市逢雨必澇。因此，如何有效控制道路雨水徑流的問題亟待解決。

近年來，國內(nèi)一些城市在道路排水設(shè)計中將雨水管網(wǎng)工程技術(shù)與道路綠地相結(jié)合，構(gòu)建基于低影響開發(fā)理念的道路雨水管理新模式[1,2]。即模擬自然水文循環(huán)過程，應(yīng)用不同低影響開發(fā)技術(shù)措施，結(jié)合道路綠地景觀設(shè)計在源頭進行雨水徑流管理的道路排水形式[3]。

生物滯留帶作為城市道路建設(shè)中重要的低影響開發(fā)技術(shù)措施，能夠有效調(diào)節(jié)城市雨水徑流、減緩城市內(nèi)澇災(zāi)害以及進一步改善徑流雨水水質(zhì)[4]。同時，能夠通過植被、微生物、土壤的生化作用對雨水進行滯留、凈化和下滲處理，以低成本、高效率的方式，在場地源頭和末端削減雨水徑流流量、促進雨水下滲、控制徑流污染。基于此，針對閩南赤紅壤多雨地區(qū)土壤滲透性較差、降雨強度較大的特點，筆者對生物滯留帶在閩南城市道路中的應(yīng)用進行了探討。

1 生物滯留帶在城市道路中的應(yīng)用模式

生物滯留帶是指在地勢較低的區(qū)域通過植物、土壤和微生物系統(tǒng)蓄滲并凈化徑流雨水的設(shè)施。城市道路屬于線性基礎(chǔ)設(shè)施，最理想的情況是通過設(shè)置生物滯留帶讓雨水通過橫坡排入一側(cè)的綠地中，并在設(shè)施內(nèi)增設(shè)溢流口，超出截流設(shè)計能力的雨水能通過溢流口流入雨水管網(wǎng)[5～7]。以閩南地區(qū)漳州市典型的三板四帶式道路為例，該地區(qū)土壤以赤紅壤為主，土壤滲透性較差，平均年降水量為1453～1612mm左右。通過優(yōu)化道路綠地布局，創(chuàng)造更多具有滯蓄雨水能力的綠地空間，降低不透水面的連續(xù)性，使道路雨水徑流盡可能滯留和下滲，從而由源頭削減道路徑流總量和峰值流量(圖1)。

圖1 城市道路雨水收集系統(tǒng)平面圖示意圖

2 道路生物滯留帶的景觀營造途徑

坡度是道路生物滯留帶景觀營造中最需要考慮的因素。城市道路作為典型的線性景觀空間，當(dāng)縱向坡度較大時，會加快生物滯留帶內(nèi)雨水的匯流速度，從而影響對雨水的滯留、蓄滲和凈化[8]?！熬坝^擋水堰”是解決雨水徑流落差的重要方法，利用景石、木材、金屬板、混凝土等景觀材料等距或間距、單獨或序列地布置于設(shè)施內(nèi)，形成階梯式排水景觀，從而延長雨水滯留和傳輸時間。植物與土壤表層覆蓋物是道路生物滯留帶內(nèi)部景觀營造的重要元素，利用塊石、砂礫、植被等景觀材料增加生物滯留帶表面的粗糙度，形成“薄層漫流”景觀，并有效地減緩匯流速度，延長徑流流程。雨水入流口也是景觀營造的重要節(jié)點，可以形成“面狀和點狀式入流”景觀。當(dāng)生物滯留帶的外沿低于路牙時，雨水徑流順道路坡度均勻自然地分散流入設(shè)施內(nèi)，形成連續(xù)面狀的入流景觀。當(dāng)生物滯留帶的外沿高于路牙時，雨水徑流通過路牙豁口流入設(shè)施內(nèi)，通過卵石防沖刷景觀營造，形成點狀的入流景觀(圖2、圖3)。

圖2 雨水入流口點狀式入流景觀圖3 雨水入流口面狀式入流景觀

3 道路生物滯留帶的豎向設(shè)計

道路生物滯留帶的結(jié)構(gòu)通常由蓄水層、種植土壤層、砂濾層、礫石層組成。在閩南赤紅壤地區(qū)，由于土壤滲透性較差，應(yīng)采取換填的措施提高設(shè)施功能，因此建設(shè)費用較高。Goh等[9]通過實驗表明，生物滯留設(shè)施的填料中添加10%(體積分數(shù))的輪胎碎屑后，標準生物截留介質(zhì)去除率由57.5%提高至80.4%，不僅成本低且不影響植物生長，同時可以減少生物滯留設(shè)施的總深度。因此，在實際項目中可采用10%的爐渣、輪胎碎屑等可回收材料作為人工填料層，既可減少設(shè)施深度，又能降低建設(shè)成本。生物滯留帶最小深度(H)計算公式如下：H=H1+H2+H3+H4。H1為蓄水區(qū)深度，由于赤紅壤滲透性較差，取值80～100mm；H2為滿足植物生長土層厚度，種植草本植物、灌木、喬木分別取值≥300、500、800mm；H3為砂濾層厚度，若采用中粗砂，取值100mm；H4為礫石層厚度，若采用粒徑為20～30mm礫石，取值200mm。

圖4 生物滯留帶內(nèi)部豎向關(guān)系圖

4 適用于閩南地區(qū)道路生物滯留帶的植物選擇

結(jié)合城市道路綠地設(shè)置生物滯留帶，往往呈現(xiàn)典型的線性空間景觀特點，而植物是營造道路線性景觀和維持生物滯留帶性能的關(guān)鍵因素之一，應(yīng)綜合考慮其景觀效果及其滯留蓄滲、凈化水質(zhì)功能進行選擇。針對閩南地區(qū)土壤滲透性較差、降雨強度較大、道路雨水徑流污染嚴重的特點，應(yīng)優(yōu)先選擇根系發(fā)達、耐水淹且有一定耐旱能力且耐水污染的鄉(xiāng)土植物[10]。在植物群落結(jié)構(gòu)上，上層應(yīng)以耐旱耐水濕的喬木為主(如烏桕、秋楓)，中層配以管理粗放能耐水淹的開花灌木(如木槿、美人蕉、洋金鳳)，下層可以配置低成本的觀賞草(如狼尾草)，靠近行人的邊界可以種植近年來引入城市綠化的觀賞草(如細葉芒)。在植物生長環(huán)境方面，設(shè)施中部蓄水區(qū)內(nèi)的植物根部生長速度比莖要慢，淹沒的根系難以維持莖葉的蒸騰作用，對植物的耐淹抗旱和抗污染能力要求較高，可配置大葉榕、秋楓；緩沖區(qū)的植物，這些植物具有耐淹耐旱和抗雨水沖刷功能；由于邊緣區(qū)無蓄水功能，需選用較耐旱的植物[11]。同時，在生物滯留帶的出入水口處宜栽植須根發(fā)達的植物以加固表土。根據(jù)以上原則，選擇適用于閩南地區(qū)道路生物滯留帶的植物種類(表2)[12]。

表1 閩南地區(qū)可供生物滯留帶選擇的植物種類

5 道路生物滯留帶的管理與維護

城市道路雨水徑流大，固體污染物多，且道路內(nèi)的生物滯留帶結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，因而需要加強管理與維護。植物長時間受澇后，由于土壤中充滿水，根部易形成無氧呼吸，產(chǎn)生積累的乙醇導(dǎo)致根系中毒，吸水更少，此時植物葉片通常表現(xiàn)出缺水萎蔫或變黃的癥狀。因此，在長歷時強降雨后，檢查植物受淹后的生長狀態(tài)顯得非常重要，一旦植物出現(xiàn)受害狀況，應(yīng)翻土透氣或更換補種植物。當(dāng)進水口不能有效匯集徑流雨水時，應(yīng)增設(shè)進水口的數(shù)量。由于進水口和溢流口容易因雨水沖刷造成水土流失，應(yīng)設(shè)置卵石進行緩沖。此外，若道路固體垃圾污染較嚴重，導(dǎo)致進水口和溢流口積淤，應(yīng)及時清理垃圾與沉積物以保證排水通暢。

6 結(jié)語

生物滯留帶是一種分散式綠色基礎(chǔ)設(shè)施，結(jié)合城市道路綠地進行綜合設(shè)計，在不增加道路面積和建設(shè)成本的條件下，能起到削峰減排、豐富城市道路景觀等多種作用。生物滯留帶在閩南城市道路中的應(yīng)用，關(guān)鍵是根據(jù)本地區(qū)土壤性狀、氣候特征及道路形式，合理設(shè)計生物滯留帶的結(jié)構(gòu)和選擇適合其生長的植物種類?？傮w上，閩南地區(qū)相關(guān)方面的研究和工程實踐正處于起步階段，相關(guān)技術(shù)規(guī)范也有待完善，需要園林、給排水、規(guī)劃等多專業(yè)的配合，此外生物滯留帶對本地區(qū)城市道路徑流削減效果如何也是值得通過模型模擬和實測進一步研究驗證。

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[編輯] 李啟棟