水生植物在海綿城市構(gòu)建中的應(yīng)用
——以圭塘河井塘段城市“雙修”及海綿示范公園項目為例

劉 蒼，劉聿軒

（1.湖南水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 長沙410131；2.長沙理工大學(xué)建筑學(xué)院，湖南 長沙410015）

近年來，我國許多城市都面臨內(nèi)澇頻發(fā)、徑流污染、雨水資源大量流失、生態(tài)環(huán)境破壞嚴重等問題。很多城市暴雨后，引發(fā)嚴重內(nèi)澇，“看?！背闪肆餍性~。城市發(fā)生內(nèi)澇，很重要的原因是道路和建筑改變了地表徑流量，增加了地下管網(wǎng)的負擔(dān)，而傳統(tǒng)的市政“雨水排的越多，越快，越順暢”的模式，忽略了雨水的循環(huán)利用。實際上，可以通過海綿城市建設(shè)，統(tǒng)籌解決城市內(nèi)澇、雨水資源化利用等多個問題。

什么是海綿城市？水生植物在海綿城市構(gòu)建中能發(fā)揮什么作用？如何進行配置？本文以長沙圭塘河井塘段城市“雙修”及海綿示范公園項目為例，剖析水生植物在海綿城市中的生態(tài)功能和景觀美學(xué)價值，為海綿城市構(gòu)建中景觀植物設(shè)計提供參考。

1 海綿城市的概念

2013年底，習(xí)近平總書記在中央城鎮(zhèn)化工作會議上提出：建設(shè)自然積存、自然滲透、自然凈化的“海綿城市”。

海綿城市是指城市能夠像海綿一樣，在適應(yīng)環(huán)境變化和應(yīng)對自然災(zāi)害等方面具有良好的“彈性”，遇到有降雨時能就地或就近吸收、存蓄、滲透、凈化雨水，補充地下水、調(diào)節(jié)水循環(huán)；在干旱缺水時有條件將蓄存的水釋放出來，并加以利用，從而讓水在城市中的遷移更自然，不完全依賴下水道等“灰色設(shè)施”。

海綿城市建設(shè)應(yīng)遵循生態(tài)優(yōu)先原則，將自然途徑與人工措施結(jié)合，在確保城市排水防澇安全的前提下，最大限度地實現(xiàn)雨水在城市區(qū)域的積存、滲透和凈化，促進雨水資源的利用和生態(tài)環(huán)境保護。

海綿城市就要有“海綿體”，“海綿體”既包括河、湖、池塘、濕地等水系，也包括綠地、花園、可滲透路面等城市配套設(shè)施。雨水通過“海綿體”下滲、滯蓄、凈化、回用，最后剩余部分徑流通過管網(wǎng)、泵站外排，從而提高城市排水系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)，緩減城市內(nèi)澇的壓力。

中國工程院任南琪院士對我國海綿城市建設(shè)劃分了不同版本，海綿城市1.0版是最原始的純自然功能凈化；2.0版則是靠一些人工設(shè)施來實現(xiàn)；3.0版是利用自來水廠、污水處理廠、城市水體與濕地、地下水等構(gòu)成一個循環(huán)系統(tǒng)；而4.0版，就是在城市自然地理環(huán)境、氣象條件、基礎(chǔ)設(shè)施等大數(shù)據(jù)采集的基礎(chǔ)上，運用高科技開展頂層化數(shù)字設(shè)計，建立仿真系統(tǒng)，從而實現(xiàn)城市排澇和環(huán)境宜居的目標(biāo)。

2 水生植物分類和生態(tài)功能

2.1 水生植物的分類

水生植物是指生長在水中或潮濕土壤中的植物，不同場地的水生植物構(gòu)成不同植物體系。水生植物分為以下幾類：

1）沉水植物：其根扎于水下土壤之中，全株沉沒于水面之下，常見的有苦草、狐尾藻、黑藻、菹草、金魚草等。

2）漂浮植物：其莖葉或葉狀體漂浮于水面，根系懸垂于水中，常見的有浮萍、大漂、鳳眼蓮、萍蓬草等。

3）浮葉植物：根生長在水下泥土之中，葉柄細長，葉片自然漂浮在水面上，常見的有睡蓮、滿江紅等。

4）挺水植物：其莖葉伸出水面，根和地下莖埋在泥里，常見的有水生鳶尾、荷花、旱傘草等。

5）濱水植物：其根系常扎在潮濕的土壤中，耐水濕，短期內(nèi)可容忍被水泯沒。常見的有垂柳、池杉等。

2.2 水生植物的生態(tài)功能

1）生物多樣性功能。水生植物品種繁多，從陸生逐漸過渡到沉水，層次豐富。此外，水生植物的幾何形態(tài)、色彩氣息、季像變化也各具特色。水生植物從大到幾十米高的喬木，小到幾公分高的沉水、漂水植物，形成完整濕地植物群落，為不同野生動物提供優(yōu)良棲居地，這些水生動、植物的不斷繁衍和相互作用，使水體環(huán)境逐步演化為具有生命活力的自然生態(tài)體系。

2）凈化水質(zhì)功能。水生植物光合作用吸收CO2、放出O2，改善水體質(zhì)量，并且能消除水體中許多污染元素，具有重要的生態(tài)恢復(fù)功能。水蔥能凈化水中的酚類；蘆葦能凈化水中氯化物、有機氮、硫酸鹽，能吸收汞和鉛；鳳眼蓮對氮、磷、鉀及重金屬離子均有吸收作用；沉水植物還可以促進水中懸浮物、污染物質(zhì)的沉積，并可通過吸收、轉(zhuǎn)化、積累作用降低水中營養(yǎng)鹽，從而抑制水體內(nèi)浮游藻類生產(chǎn)量，同時能防止底泥的再懸浮，提高水體的透明度。水生植物在美化水體景觀、凈化水質(zhì)、保持河道生態(tài)平衡方面具有顯著功效[1]。

3）保護河岸、涵養(yǎng)水源功能。植物根系具有較強的穿扎固土能力，在坡面上和消落區(qū)種植耐水濕的喬灌木和地被植物，一方面減少地表徑流，另一方面可以減輕水流、波浪對河湖岸的侵蝕和沖刷，起到固土護坡作用。同時，植物的根莖葉的生長對土壤具有改良作用，提高了土壤持水性，增加了土壤抗侵蝕能力。所以岸邊種植水生植物既能保持水土起到固土護岸作用，又能提高河岸土壤肥力，改善生態(tài)環(huán)境[2]。

3 長沙海綿城市水生植物的應(yīng)用

長沙為亞熱帶季風(fēng)氣候，降水充沛，雨熱同期，四季分明。年平均氣溫17.2℃，年均降水量1 361.6 mm。長沙作為中部海綿城市建設(shè)示范區(qū)，擴大植物綠色覆蓋，加快推進海綿城市建設(shè)，已經(jīng)成為城市“雙修”重點內(nèi)容。

長沙水生植物資源豐富，在園林景觀中常用的水生植物近40種，且每年都會引進新品種。其中荷花、睡蓮、花菖蒲、水生鳶尾、美人蕉等屬于具有較高觀賞價值的種類，群植、叢植可營造片、面、點的景觀效果；蘆葦、水蔥、香蒲、金魚藻等植物具有較強的凈化水質(zhì)功能，適合在靠近河、湖岸邊水域或在浮島上種植；常見的垂柳、池杉、水松等大喬木濱水種植，可美化河、湖岸線。

目前正在建設(shè)的長沙圭塘河井塘段城市“雙修”及海綿示范公園項目是全國為數(shù)不多的海綿城市4.0項目，總占地370畝，綿延2.3 km，規(guī)劃了“四個全國之最”：最強“海綿體”、最智慧河道系統(tǒng)、最豐富濱河公園、最長液晶天幕，力爭打造集購物、娛樂、休閑于一體的自然生態(tài)示范區(qū)、運動休閑區(qū)、文化藝術(shù)區(qū)和生活體驗區(qū)。4.0版本海綿城市公園，創(chuàng)造性地引入了大小海綿理念，大海綿是指對片區(qū)內(nèi)全部綜合排污、排水管網(wǎng)進行整體改造，通過新建截污管網(wǎng)、調(diào)蓄池、生態(tài)濾池，建立多級生態(tài)過濾體系，將70%以上的降雨和污水就地消納和利用，確保進入圭塘河的水質(zhì)得到提升；小海綿則是對大海綿的補充，在公園道路周邊設(shè)置小型景觀生態(tài)濾池、雨水花園等點狀海綿設(shè)施，通過大小海綿的聯(lián)動，實現(xiàn)對圭塘河的生態(tài)修復(fù)。

在生態(tài)修復(fù)過程中不同區(qū)域?qū)λ参锏纳鷳B(tài)功能要求各不相同，所以水生植物的利用要遵循再現(xiàn)自然的原則，應(yīng)選擇與當(dāng)?shù)丨h(huán)境氣候相適應(yīng)的水生動、植物，確保生物的存活率，選擇的景觀植被和造型應(yīng)與生態(tài)綠心環(huán)境相適宜。

1）岸帶修復(fù)中水生植物的應(yīng)用。岸帶修復(fù)主要對已有硬化河岸進行生態(tài)修復(fù)，通過恢復(fù)岸線和水體的自然凈化功能，強化水體的污染治理效果。該項目生態(tài)岸帶有近自然駁岸、石籠駁岸、生態(tài)袋駁岸等形式。

近自然駁岸是指駁岸較緩，駁岸兩側(cè)植被較多，包括完整的挺水植被，如蘆葦、燈芯草、水生鳶尾、再力花等和沉水植被，如菹草，金魚藻，苦草等。近自然駁岸不僅能起到防浪護坡的效果，還能有效地凈化水中的污染物；石籠駁岸采用高強度鋼絲編織成六角形籠狀，填充石塊以后就可以覆土播草種綠化；生態(tài)袋駁岸是指在駁岸堆放生態(tài)袋用來防浪固坡，生態(tài)袋透水性高、消浪效果好，且袋內(nèi)能生長植被，可凈化水質(zhì)。草種主要有馬尼拉、黑麥草、狗牙根、百慕大等。

2）河道生態(tài)凈化中水生植物的應(yīng)用。對河道及部分連通生態(tài)調(diào)蓄塘進行生態(tài)修復(fù)，設(shè)置沉水植物、浮島等，并適度投放水生動物，逐步恢復(fù)以沉水植物和底棲生物等為代表的較為完善水體生態(tài)系統(tǒng)給微生物提供繁殖場所，形成“沉水植物-底棲動物”的共生生態(tài)，凈化水體，保持水體良性循環(huán)。

水生植物系統(tǒng)構(gòu)建采用“四季常綠矮型品種草坪+季節(jié)性水草+景觀沉水植物”配置方案。四季常綠水下草坪，選用改良矮型苦草；季節(jié)性水草，強化對營養(yǎng)鹽的凈化吸收和水景效果，其中冬季水下森林用小茨藻等，而夏季水下森林用龍須眼子菜、輪葉黑藻等，在水體中央分別配置水域。景觀沉水植物用水蘭，提升水景效果，豐富水草種類，健全水生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

浮島猶如一個水上陸地，在上面種植浮水植物僅用一個框架將其需要的范圍圈住即可，常選用睡蓮。浮島也會種植一些大型挺水植物，如千屈菜、黃菖蒲、水生美人蕉等。浮島植物不僅營造了水面的景觀，同時還凈化了空氣，它創(chuàng)造了適宜多種生物生息繁衍的環(huán)境條件，在有限區(qū)域重建并恢復(fù)水生態(tài)系統(tǒng)。

3）雨水花園和生態(tài)濾池中水生植物的應(yīng)用。雨水花園是一種有效的雨水自然凈化與處置技術(shù)，它收集地面和屋頂雨水，在地勢較為低洼的區(qū)域，通過植物、沙土的綜合作用使雨水得到凈化，并使之逐漸滲入土壤，涵養(yǎng)地下水或補給景觀用水。該項目的雨水花園分布在整個公園，產(chǎn)生的雨水被雨水花園接收，透過土層被過濾并排入圭塘河。根據(jù)雨水花園種植區(qū)不同的水淹情況，可分為蓄水區(qū)、緩沖區(qū)、邊緣區(qū)。植物在這3個分區(qū)中的配植要充分考慮到不同植物的耐淹、耐旱特性。雨水花園在降雨期間水體流動速度較快，因此要求植物擁有較深的根系。此類植物有蘆葦、蘆竹、香蒲、傘草、細葉沙草、香根草、紅寥等。

生態(tài)濾池是深度凈化雨水的設(shè)施，池中儲存的雨水通過砂濾層過濾被凈化，溶解物通過與過濾料的化學(xué)反應(yīng)從水中被去除。其中生物凈化過程才是最重要的凈化部分，過濾料的顆粒表面為凈化雨水的細菌提供了營養(yǎng)源和生存地，細菌通過消耗氧氣將有機污染物分解為二氧化碳和水。該項目設(shè)置8個生態(tài)濾池，主要分布于圭塘河井塘段兩岸。在濾池內(nèi)大約30%的時間有水，所以選擇種植蘆葦和黃菖蒲、水生鳶尾、水生美人蕉等球根植物，能忍受壅水和土壤的長期濕潤。

4 結(jié)語

根據(jù)2016年長沙市政府關(guān)于全面推進海綿城市建設(shè)的實施意見，力爭用15年左右時間將長沙市建成我國中部地區(qū)特色鮮明、功效完善、產(chǎn)業(yè)健全的海綿城市典范，城市建成區(qū)80%以上的面積達到將75%的降雨就地消納和利用的目標(biāo)，實現(xiàn)“小雨不積、大雨不澇、水體不黑臭、熱島效應(yīng)有緩解”。

圭塘河是長沙唯一的城市內(nèi)河，隨著城市化快速發(fā)展，從20世紀70年代末開始，圭塘河逐漸被污染，河岸垃圾遍地、污水橫流、水質(zhì)黑臭，被稱為“臭水溝”。2011年，圭塘河流域綜治項目啟動，主要進行河道清淤、重金屬污染治理、生態(tài)修復(fù)等建設(shè)。2016年建成的圭塘河生態(tài)景觀區(qū)長3.2 km，沿河展幅約200 m。恢復(fù)蜿蜒九曲的河岸自然生趣；人們不僅可遠觀，還可以親水嬉戲；河內(nèi)水流清澈，魚兒在水底嬉戲，兩岸樹木成林，花草叢生。昔日“臭水溝”正在華麗變身，成為長沙最為矚目的風(fēng)景線之一。

圭塘河井塘段城市“雙修”及海綿城市建設(shè)示范公園項目，屬于圭塘河綜治系統(tǒng)工程，其建設(shè)旨在對圭塘河香樟路-勞動路河段生態(tài)環(huán)境進行治理，構(gòu)建海綿城市示范公園，下雨時對沿河兩岸的雨水進行吸水、蓄水、滲水、凈水，需要時將蓄存的水“釋放”并加以利用，從而增加圭塘河的水流量，提高水資源的利用率，減少沿河兩岸的污水排放，使區(qū)域生態(tài)環(huán)境得到有效治理，圭塘河中游水質(zhì)和水量得到徹底改善。該項目將成為長沙城市生態(tài)修復(fù)、城市修補的標(biāo)桿項目。

圭塘河海綿城市示范公園項目的建設(shè)，對改善沿岸生態(tài)環(huán)境和水體環(huán)境、提升水質(zhì)凈化能力、蓄水和增水有重要作用，對長沙市其他區(qū)域的建設(shè)具有示范作用。

根據(jù)海綿城市建設(shè)功能需要，結(jié)合當(dāng)?shù)貧夂颦h(huán)境特點，根據(jù)水面寬窄、水流緩急、空間開合科學(xué)地進行水生植物的種植配置，還要考慮植物的姿態(tài)、線條、形韻和色彩進行搭配，從而使海綿城市更具活力、更美觀，促進生態(tài)環(huán)境的有效維護，提升城市蓄水與凈水的能力，為海綿城市的可持續(xù)性發(fā)展提供更為深入的保障。