金沙考古遺址公園綠地雨水排蓄一體化改造研究

張 毅

邱 建*

考古遺址公園(以下簡稱“遺址公園”)一般將核心遺址探坑作為展示空間，其余大部分用回填土或沙覆蓋，通過綠化形成保護性綠地，便于在有效保護地下遺址的同時能夠持續(xù)開展考古研究工作。這種建設方式往往造成雨水排水困難，不僅不利于遺址公園的生態(tài)化建設，而且對遺址保護帶來壓力。筆者在參與金沙考古遺址公園(以下簡稱“金沙遺址公園”)綠地改造時，針對雨水排水系統(tǒng)存在的問題，借鑒古往今來城市雨水處理排蓄一體化理念，著力保護、恢復和修復受破壞的水體與生態(tài)系統(tǒng)，重點提高綠地對雨水的管控能力[1]。改造后的金沙考古遺址公園得到專業(yè)人員的認可，受到市民和游客的歡迎，其經(jīng)驗可為其他類似遺址公園綠地建設提供參考和啟示。

1 金沙遺址公園雨水排水問題

1.1 考古遺址公園建設的特殊性遺址不同的建設方式

1)原始狀態(tài)保護，在對遺址充分調(diào)查、勘探基礎(chǔ)上，對重點區(qū)域采集資料后，不進行發(fā)掘，保留原始的自然狀態(tài)。

2)利用植物修葺成綠籬對探明的建筑遺址標識范圍保護。

3)從已發(fā)掘的遺址葬坑里取走文物，回填探坑并做好標識。

4)建設全地下封閉式的遺址博物館，例如陜西陽陵博物館。

5)建設地上博物館，展示遺址范圍出土文物。

6)采用覆土回填保護建筑遺址探坑，在地面通過復原方式展示[2]。

1.2 金沙遺址的建設方式與排水問題

落實到遺址公園的建設，應圍繞它的保護與展示雙重職能展開[3]，就金沙遺址公園而言，其陳列館為文物的展示空間，遺跡館與室外綠地為保護空間。公園超過70%的面積為室外綠地，在回填土上綠化而成，用于保護遺址回填的土方總量超40萬m3，平均厚度約2m。

金沙遺址地處成都市區(qū)，屬亞熱帶濕潤季風氣候區(qū)，雨量充沛。城市年平均降雨量900～1 300mm，主要集中在夏季7─8月，歷史上多次遭遇洪澇災害。公園每年雨季就會出現(xiàn)嚴重的排水困難問題，處理不當甚至會危及地下文物，具體有如下幾點(表1)。

1)公園地下遺址的存在致使沒有大規(guī)模地下排水管道存在，所以雨水主要通過地表挖溝排除。為了保護遺址，園區(qū)沒有大型人工水體，缺乏地表匯水處，導致水溝排水距離過長、數(shù)量過多及末端出水口太深，視覺質(zhì)量差。

2)低洼處積水嚴重，造成綠地沉降呈坑洞狀，給植被帶來澇災。

3)地下土層有二次積水，侵害植物根系。公園的蠟梅林區(qū)域，雨后常發(fā)生澇害死亡，多次地表改造效果不理想。經(jīng)開挖檢查發(fā)現(xiàn)，土層分層壓實嚴重，層間有積水現(xiàn)象。

4)公園內(nèi)“水景廣場” 景點，原意建成依山勢的跌水景觀。但苦于供水為城市高價自來水，又沒有循環(huán)、蓄水設施，故常處于斷水狀態(tài)，失去觀賞價值。

5)雨季雨水對排水溝、摸底河沿岸沖刷嚴重，會發(fā)生土方塌落和植被搗毀。

常規(guī)措施應對綜上問題難以奏效，轉(zhuǎn)而深入分析城市雨洪控制實踐經(jīng)驗，尋找突破。

2 城市雨水排蓄的實踐經(jīng)驗及其啟示

2.1 古代城市雨水處理的智慧經(jīng)驗

2.1.1 排蓄合一的方式

縱觀中國古代城市以農(nóng)業(yè)經(jīng)濟為主，多沿河、依水而建?？拷幢阌谏a(chǎn)生活，但會遭受水患的威脅。面對威脅，古人很早就體現(xiàn)了智慧疏導、排蓄合一的思想。例如舉世矚目的都江堰工程，都江堰渠首樞紐主要由魚嘴、飛沙堰、寶瓶口三大主體工程構(gòu)成。三者有機配合、相互制約、協(xié)調(diào)運行、引水灌田、分洪減災，具有“分四六，平潦旱”的功效[4]。贛州的福壽溝利用天然地形高差，在低洼處設計三大池塘、幾十口小塘，將雨水引入池塘，池塘具備調(diào)蓄、養(yǎng)魚、灌溉等綜合功效，使得城區(qū)遠離雨澇困擾的同時又產(chǎn)生經(jīng)濟效益[5]。

圖1 處理公園雨水問題的關(guān)鍵技術(shù)對應

2.1.2 巧設暗排系統(tǒng)

古人在建設故宮排水系統(tǒng)中顯示了高超的思維智慧，在設計地面排水溝渠的同時，還布置地下暗排水體系，明、暗整合運用。明排水設計了1 142個龍頭排水孔泄掉主體宮殿地面雨水，暗排水則通過地下水道將各處分布的90多個院落的雨水匯入后海、太平湖、太液池等大型水體。

2.2 現(xiàn)代城市雨洪控制的理念

2.2.1 從單一排放向排蓄一體化轉(zhuǎn)變

2014年出臺的《海綿城市建設技術(shù)指南》的核心精神：運用滲、滯、蓄、凈、用、排等多種技術(shù)，實現(xiàn)城市良性水文循環(huán)，提高對徑流雨水的滲透、調(diào)蓄、凈化、利用和排放能力，維持或恢復城市的“海綿”功能[6]。由此得知，城市雨洪問題的處理不再是簡單排放、疏泄，而是綜合應用各種工程、非工程措施，將城市雨洪作為一種資源加以利用，實現(xiàn)節(jié)水、水資源涵養(yǎng)與保護、控制城市洪澇和水土流失等目標[7]。

2.2.2 多技術(shù)手段的雨水調(diào)蓄

調(diào)蓄是雨水調(diào)節(jié)和儲蓄的總稱[8]。雨水調(diào)節(jié)通常是對雨水峰流量進行調(diào)節(jié)、滯流或削減[9]，雨水儲蓄主要指對雨水徑流量進行儲存、滯留或蓄滲以達收集、利用雨水資源的目的，雨水調(diào)蓄運用的主要工程技術(shù)包括：利用下凹式綠地，滲透性的管道、井、池塘等削減徑流量；布局水池、人工湖泊匯集、回收雨水；設計雨水花園、濕地、滯留池塘凈化水質(zhì)，達到再利用的目的。

2.2.3 生態(tài)設計的自然河道與溝渠

現(xiàn)代城市處理雨水問題更應注重生態(tài)的角度建設水景[10]。德國早在20世紀80年代末就開始重視雨水處理與利用的研究，是國際上雨水資源利用技術(shù)最先進國家之一。雨水資源綜合利用將各種水生植物與水環(huán)境有效整合，改變雨水在溝渠內(nèi)的徑流系數(shù)，減緩雨水對岸線沖刷，在避免溝渠被破壞，實現(xiàn)賞心悅目與科學處理雨水雙贏。例如德國的曼海姆Wallstadt居民小區(qū)。Wallstadt居民小區(qū)的雨水通過具有一定造型的地面寬淺式溝道流入明渠。明渠模仿天然河流修建，局部地段建有涌泉或造型建筑物，渠邊種植水生植物。明渠底部采用防滲處理，以保持穩(wěn)定的水面，若水量過大，會自動溢過防滲層補給地下水。這樣利用生態(tài)學、工程學和經(jīng)濟學原理，通過人工設計，依賴水生植物系統(tǒng)或土壤的自然凈化作用，將雨水利用與景觀設計相結(jié)合，從而實現(xiàn)人類社會與生態(tài)、環(huán)境的和諧與統(tǒng)一[11]。

2.3 金沙考古遺址公園雨水處理的啟示

將公園雨水問題按造成的后果分為2類。

1)排水功能性的問題：雨后場地積水，植物因水泡被澇害；暴雨時河道、排水溝壁，因沖刷伴有局部垮塌發(fā)生；

2)視覺景觀性問題：縱橫交錯的排水溝數(shù)量過多，破壞草坪整體性；沉降的坑洞影響草坪完整性；旱溝黃土裸露，不具備親水性、觀賞性。

從實際問題出發(fā)，結(jié)合城市雨洪處理的經(jīng)驗啟示，把公園雨水排水現(xiàn)狀改造成排蓄一體化系統(tǒng)，實現(xiàn)雨水資源的合理調(diào)控與利用。支撐該系統(tǒng)的關(guān)鍵工程內(nèi)容包括：建立一體化的排蓄水溝渠體系，提高綠地滲透率和親水性生態(tài)河道、溝渠駁岸植物配置。

3 金沙遺址公園綠地雨水排蓄一體化改造的關(guān)鍵技術(shù)(圖1)

3.1 調(diào)整綠地溝渠豎向規(guī)劃

合理的豎向設計，眼光不能拘泥于汛期簡單快速的排水，應兼顧環(huán)境的景觀觀賞性。排水溝渠宛如細微的藍線，縈繞在公園綠地內(nèi)，營造親水、近水、賞水的空間，使雨季防澇與景觀充分結(jié)合。

3.2 蓄水節(jié)點設計

增加蓄水功能可減少對自來水供水的需求，降低維護成本。在溝渠體系中設計控制閘閥和蓄水節(jié)點，布置集水坑、節(jié)流閥等，將直排式溝渠改造為集雨型“蓄水溝”[12]，將旱溝變?yōu)樗埃罱K形成以“水景廣場”和竹林區(qū)為主的蓄水區(qū)和直排水區(qū)。

3.3 最大限度提高綠地滲水率

土壤滲水率是指一定單位面積土壤在單位時間段內(nèi)滲透的水量，它反映了雨水排水能力，提高綠地滲水率是解決積水問題的關(guān)鍵。受建成公園場地限制，借鑒暗排水系統(tǒng)建設方式，選擇增加地下盲溝設施與局部換填透水材料方式結(jié)合使用，改善積水區(qū)域土壤的透水性，消除澇害。

3.4 合理親水植物設計

河、溝配置親水性植物，一方面減緩了溝渠內(nèi)雨水流速，保護岸線；另一方面為人們提供了新的視覺感受，增加了觀賞價值[13]。設計親水植物應滿足觀賞價值高、生態(tài)效益好、管理粗放、耐澇耐濕等方面要求。

1)選擇以本土植物為主，適應本地的氣候情況、土壤特性和周邊環(huán)境，抗逆性好，代表本地景觀特色。

2)優(yōu)先考慮長時間浸泡在雨水溝和旱季正常生長的耐旱耐澇的植物。

3)雨水水質(zhì)可能會有一定污染，運用菖蒲、莎草等根系吸附和凈化污染能力的植物，起生物凈化的作用。

圖2 雨水排蓄一體的排水系統(tǒng)建立過程

圖3 提高土層透滲率的2種主要方法

4 金沙考古遺址公園綠地雨水排蓄一體化改造實踐

4.1 實施方式

4.1.1 建立一體化的雨水排蓄系統(tǒng)(圖2)

1)調(diào)整豎向規(guī)劃。

從全局出發(fā)，將原來彼此分散在水景廣場、竹林盤等各區(qū)域的排水溝聯(lián)系起來，整合使用率低的溝渠，減少水溝數(shù)量，形成通暢的大體系；調(diào)節(jié)溝渠的坡度與排水方向，消除深溝、長溝，按照3%～5%的排水坡度設計溝渠，采用“高挖低填”方式處理挖出土壤，就地平衡土方，即保障雨水通暢，又解決土地不均勻沉降的問題。

2)增加蓄水設施。

將原來地面單一模式，轉(zhuǎn)變?yōu)榈孛媾c地下結(jié)合排水，在雨水溝渠交匯處增加雨箅子、集水井等蓄水設施；增加人工可操控的蓄水閘閥；最低匯水點鋪設雨水管直通摸底河，當雨季排水量陡增時，打開節(jié)點閘口，即可泄洪。

3)合理分區(qū)。

新的雨水排蓄一體化溝渠系統(tǒng)分為蓄水區(qū)與非蓄水區(qū)?！八皬V場”、竹林等區(qū)域溝渠設計為蓄水溝；其他草坪綠地區(qū)域為直排水溝，因地制宜，有機結(jié)合。

4.1.2 綠地滲水率改造

“人挪活，樹挪死”，改良土層透水性必須保證對現(xiàn)狀植被最小干預的原則。園中嚴重積水的2處區(qū)域，選擇了不同的方式(圖3)。

1)竹陣區(qū)域：竹子屬于淺根系植物，易移栽、成活率高，故全部換填透水材料。就近移植竹林后，換填土層；底部往上依次回填碳渣厚度60cm、腐殖土厚度20cm、普通壤土至地表，栽回竹林。

2)蠟梅林區(qū)域：蠟梅林，采取間插盲溝處理，讓土層中積水滲入溝內(nèi)排走。在林間布置盲溝，深度約1.5m，斷面呈倒梯形，溝底寬度不小于50cm，上口寬度在1.5～1.2m之間。組成材料至下往上依次是：大塊卵石、小卵石、碎瓷片、土工布、素土。各條盲溝雨水組織排往臨近的遺跡館地下管網(wǎng)。

4.1.3 生態(tài)河、溝的植物配置

沿河道、溝渠采用園林藝術(shù)手法布置植被、石材要素等，既增加排水溝阻尼系數(shù)、減緩雨水徑流沖刷，又提升溝渠的觀賞性。自然河道著重于駁岸生 態(tài)處理，排水溝渠溝底與溝邊處理并舉。

1)排水溝改造方式。

降低溝邊坡度，修整呈鍋邊型；原土溝底用三葉草或冷季混播草轉(zhuǎn)變蜿蜒的植草溝，按風景園林疊石藝術(shù)手法布置景觀石，搭配鳶尾、馬蹄蓮和莎草等濕生耐陰地被，呈現(xiàn)一派林間溪溝的景象。

2)摸底河駁岸改造方式。

原卵石河道駁岸，線型生硬，河流、植物、河岸之間缺乏自然過渡，雨季河水湍急破壞岸線。首先用機械修整河岸傾斜坡度，表面覆蓋河底沃土，上面用巴茅、蘆葦、蘆竹等親水植物營造出天然河道(圖4)。

4.2 實施結(jié)果

1)經(jīng)豎向改造，綠地不再凹凸不平，雨后地表積水明顯減少，積水滲透完的時間從過去的3天，縮短至1天。

2)排水溝渠覆蓋面積擴大后，竹林盤、密林底部過去缺水土地濕潤度顯著提高，統(tǒng)計竣工后4個月時間段綠化用水量數(shù)據(jù)，比往年同期少24%。

3)增加了蓄水功能后，回流的雨水填滿了“水景廣場”的旱溝，讓環(huán)境變得生機盎然。但是，部分滯留雨水在14～15天后，由于落葉及其他垃圾物落水使水質(zhì)變差，需及時處理(圖5)。

4)裸土簡易排水溝變成植草溝后，通過置石、配植物等手法提高溝渠徑流截留能力，經(jīng)對雨水流速測定，不同地段溝渠雨水時徑流削減可達12%～29%。

5)雨季后一周對土壤滲水率改良的區(qū)域調(diào)查，以15m間距布點下挖80cm深度取土樣調(diào)查，土壤干濕度正常，未發(fā)生積水現(xiàn)象。30天后再調(diào)查，未發(fā)現(xiàn)植物因水澇枯黃或死亡。

表1 金沙遺址公園綠地面臨的主要雨水排放的問題

6)景觀品質(zhì)方面，選取水景廣場、竹陣、摸底河及部分溝渠等區(qū)域改造前后照片做問詢調(diào)查：這些區(qū)域改造前后哪個景觀品質(zhì)高？以了解金沙遺址公園環(huán)境的內(nèi)部辦公、服務、售票等工作人員共計77人為問詢對象，結(jié)果高度一致，認為改造后景觀品質(zhì)更高的人數(shù)為100%。

5 結(jié)論與討論

5.1 結(jié)論

實施結(jié)果顯示，采取的技術(shù)措施基本解決金沙遺址公園雨澇災害問題。

1)建議在公園建設初期，回填土層中預埋盲溝提高土壤透水性。

2)遺址公園結(jié)合豎向設計，通過植物配置手段來提高地表雨水徑流截留能力效果是顯著的。公園的河道、溝渠駁岸配置親水植物，不僅可緩解雨量峰值時的沖刷，還提升了景觀視覺效果。

3)截留、回蓄的雨水滯留時間較長會產(chǎn)生水質(zhì)變污問題。經(jīng)過分析，雨水蓄留時間與一般景觀池塘比較短，主要污染因素為落葉和拋擲的垃圾物，所以可選擇人力清潔與生物技術(shù)結(jié)合處理：一是借鑒成都活水公園污水處理經(jīng)驗，組合種植沉水、挺水、浮水植物，如水燭、睡蓮、金魚藻等，達到分解污染物和凈化水質(zhì)的目的；二是人工及時打撈水面漂浮物，避免污染擴大。

5.2 相關(guān)后續(xù)研究的問題

承載對文物古跡保護使命，考古遺址公園雨水的處理應更加謹慎、科學。遺址公園處理雨水排放問題的方法與目前大力推行的海綿城市設計[14-17]理念比較相似，以金沙遺址公園雨水排蓄一體化改造為試點，提供寶貴的實踐經(jīng)驗。公園對雨水排蓄系統(tǒng)改造，后續(xù)任務還很重，如智能噴灌系統(tǒng)與雨水收集系統(tǒng)一體化升級，會根據(jù)環(huán)境雨水量的變化，合理啟動澆灌植物，節(jié)約資源；引入生物滯留技術(shù)，運用植被、微生物來凈化滲透滯留的雨水，滿足再利用等。

圖5 各項改造成果展示

注：文中圖片均由作者拍攝或繪制。