基于層次分析法的皖南地區(qū)雨水花園植物綜合評(píng)價(jià)與選擇①

徐洪武, 文萍芳, 方宇鵬, 康小燕

(1.池州職業(yè)技術(shù)學(xué)院建筑與園林系,安徽 池州 247000;2.西安灃東現(xiàn)代都市農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司,陜西 西安 710100)

0 引 言

海綿城市的國(guó)際通用術(shù)語為“低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建”,是指城市能夠像海綿一樣,下雨時(shí)能夠吸水、蓄水、滲水、凈水,需要時(shí)能將蓄存的水利用[1]。海綿城市的基礎(chǔ)設(shè)施包括雨水花園、植草溝、下沉綠地、透水路面、雨水再生系統(tǒng)等,其中雨水花園是低影響開發(fā)最為有效的措施之一[2],也是造景層次最為豐富,植物品種最為多樣的設(shè)施之一,因此,對(duì)于雨水花園的植物選擇也尤為重要。層次分析法即定量、定性相結(jié)合,構(gòu)建層次結(jié)構(gòu)模型,有機(jī)融合主觀與客觀的一種決策方法,適用于植物綜合評(píng)價(jià)體系[3]。本研究對(duì)池州市27種雨水花園植物進(jìn)行綜合評(píng)價(jià),以期對(duì)池州市及皖南地區(qū)雨水花園的植物配置提供理論參考。

1 材料和方法

1.1 樣地調(diào)查

2020年6月至2021年10月,在池州市齊山大道、南湖苑小區(qū)、池州職業(yè)技術(shù)學(xué)院、三臺(tái)山公園等隨機(jī)選取12處雨水花園進(jìn)行實(shí)地調(diào)查,持續(xù)記錄雨水花園植物的觀賞性、抗逆性、功能性。與池州市海綿城市技術(shù)咨詢辦公室共同實(shí)驗(yàn),收集進(jìn)入雨水花園雨水及經(jīng)其凈化后雨水,檢驗(yàn)水中氨氮、化學(xué)需氧(CODcr)、總磷(TP)、總氮(TN)、生化需氧量(BOD5)、懸浮物(SS)、pH等變化情況。

1.2 約束層和標(biāo)準(zhǔn)層的確定

使用yaahp10.3軟件,根據(jù)層次分析法構(gòu)建4層級(jí)架構(gòu)模型[4],分別是目標(biāo)層A、約束層B、標(biāo)準(zhǔn)層C、最基層D。本研究在借鑒其他文獻(xiàn)資料基礎(chǔ)上[5],結(jié)合皖南地區(qū)的自然氣候,將觀賞性、抗逆性、功能性等3項(xiàng)指標(biāo)確定為約束層,將花果觀賞性、枝葉觀賞性、耐旱性、耐水性、抗蟲害性、凈化水質(zhì)能力、生長(zhǎng)勢(shì)等7個(gè)指標(biāo)確定為標(biāo)準(zhǔn)層(圖1)。

圖1 雨水花園植物綜合評(píng)價(jià)模型

1.3 評(píng)價(jià)指標(biāo)確定

采用1-9比率標(biāo)度量化的方法比較7個(gè)指標(biāo)的相對(duì)重要性,構(gòu)建判斷矩陣(表1-2)。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)層(C1-C7)對(duì)目標(biāo)存A的權(quán)重值,最終計(jì)算出在綜合得分。根據(jù)得分將27種植物劃分為三個(gè)級(jí)別。綜合評(píng)價(jià)的計(jì)算公式如下:

(1)

式(1)中,P為綜合評(píng)價(jià)得分;Wi為第i個(gè)指標(biāo)的權(quán)重;Pi為第i個(gè)指標(biāo)的得分。

表1 A-Bi判斷矩陣及一致性分析

λmax:3.0536,C.R=0.0516,有效。

表2 B-C判斷矩陣及一致性分析

1.4 得分標(biāo)準(zhǔn)制定

在參考其他文獻(xiàn)研究基礎(chǔ)上,邀請(qǐng)行業(yè)專家共同對(duì)標(biāo)準(zhǔn)層每個(gè)指標(biāo)制定了一個(gè)5分制的得分標(biāo)準(zhǔn)(表3)。

表3 雨水花園植物綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)和得分標(biāo)準(zhǔn)

2 結(jié)果與分析

2.1 池州市雨水花園植物配置存在的問題

植物品種選擇單一,配置不合理。根據(jù)對(duì)18個(gè)雨水花園調(diào)查統(tǒng)計(jì),植物設(shè)計(jì)應(yīng)用達(dá)63種(表4),其中喬木15種,灌木23種,地被26種,但大多數(shù)植物應(yīng)用的頻率較低,喬木類應(yīng)用較多的是香樟、欒樹等,灌木類較多的是雞爪槭、南天竹等,草本類較多的是鳶尾、蘆竹等,多數(shù)植物應(yīng)用頻率較低不利于生態(tài)多樣性的發(fā)展。并且多數(shù)雨水花園中植物的配置形式單調(diào),不富于變化。

表4 18個(gè)雨水花園現(xiàn)狀植物調(diào)查統(tǒng)計(jì)

忽略“海綿”的功能性要求,植物水土不服。海綿城市是通過工程的手段,實(shí)現(xiàn)地面雨水的自然積存與利用,雨水花園更多的承擔(dān)著雨水收集與凈化的作用,因此植物的耐旱、耐澇性是植物選擇的重要指標(biāo)。如在齊山大道中段的一處雨水花園中,不耐澇的紅楓在雨季浸潤(rùn)后生長(zhǎng)態(tài)勢(shì)表現(xiàn)不佳,沿人行道一側(cè)的雨水花園外圍地勢(shì)較高處的鳶尾在旱季及高溫曝曬下葉片萎蔫發(fā)黃。

2.2 雨水花園植物綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)選擇結(jié)果與分析

對(duì)4個(gè)判斷矩陣一致性檢驗(yàn),一致性比率C.R<0.1,判斷矩陣的一致性合格,說明雨水花園植物綜合評(píng)價(jià)的模型構(gòu)建是有效的。雨水花園植物綜合評(píng)價(jià)模型可以得出約束層B、標(biāo)準(zhǔn)層C的權(quán)重值,加權(quán)后得到花果觀賞性C1、枝葉觀賞性C2、耐旱性C3、耐水性C4、抗蟲害性C5、凈化水質(zhì)能力C6、生長(zhǎng)勢(shì)C7的權(quán)重值。在約束層權(quán)重值方面,B2>B3>B1,這說明在雨水花園的植物配置上首先注重的是抗逆性,其次是功能性,最后是兼顧觀賞性。在標(biāo)準(zhǔn)層權(quán)重值方面,C4>C3>C6>C1>C5>C7>C2,這說明耐水性是皖南地區(qū)雨水花園植物配置的首要考慮因素,因?yàn)槌刂菁巴钅系貐^(qū)雨水充沛,尤其雨季的雨水花園會(huì)長(zhǎng)期浸漬在水中。其次是耐旱性,因?yàn)橛晁▓@多位于道路、公園等,非雨季時(shí)要求有一定的耐旱能力。第三是凈化水質(zhì)能力,這是體現(xiàn)雨水花園作為海綿城市設(shè)施的功能性表現(xiàn)。第四是整體觀賞性,植物配置的美觀性也是十分重要。

表5 評(píng)價(jià)模型約束層及標(biāo)準(zhǔn)層對(duì)目標(biāo)層的權(quán)重值

2.3 實(shí)例賦值分析

在調(diào)研的基礎(chǔ)上,選取高羊茅、山茶、狹葉十大功勞、撒金桃葉珊瑚等池州市雨水花園中應(yīng)用頻率較多的27種灌木及草本植物進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。在池州職業(yè)技術(shù)學(xué)院植物園對(duì)選擇的27種植物開展耐水淹本地化實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)選取生長(zhǎng)狀況良好的植株,灌木及地被每組10株,草皮每組0.3,每種分為全淹組、半淹組和干旱對(duì)照組,實(shí)驗(yàn)進(jìn)行35天,每天記錄植物在不同水分情況下的表觀特征變化情況。

根據(jù)雨水花園植物綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)和得分標(biāo)準(zhǔn),依據(jù)對(duì)實(shí)驗(yàn)對(duì)象的觀測(cè)、檢驗(yàn)和評(píng)價(jià),對(duì)每種雨水花園植物進(jìn)行比較打分。

通過評(píng)價(jià)模型約束層及標(biāo)準(zhǔn)層對(duì)目標(biāo)層的權(quán)重值,計(jì)算出各植物綜合評(píng)價(jià)得分(表6),將27種植物分成三個(gè)等級(jí),綜合得分>4.0的為最高的一級(jí),一級(jí)為皖南地區(qū)雨水花園首選植物,耐水、耐旱、凈化能力強(qiáng)且觀賞價(jià)值高。綜合得分4.0～3.0為評(píng)價(jià)一般的二級(jí),二級(jí)是皖南地區(qū)雨水花園一般選擇植物,其抗性較一級(jí)有下降,因此適合于雨水花園外圍搭配使用。綜合得分<3.0的為不適宜的三級(jí),其綜合表現(xiàn)不佳,該類植物綜合評(píng)價(jià)認(rèn)為不適用與雨水花園特征的設(shè)施內(nèi)配置。

表6 雨水花園植物綜合評(píng)價(jià)評(píng)分表

2.4 植物配置模式推薦

基于本研究,課題組提出了觀賞型、抗逆型、功能型等三種群落模式的雨水花園植物配置推薦(表7)。

表7 池州市及皖南地區(qū)雨水花園植物配置模式推薦

3 結(jié) 論

在實(shí)地調(diào)研、文獻(xiàn)調(diào)查、檢驗(yàn)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,運(yùn)用層次分析法對(duì)池州市雨水花園植物選擇進(jìn)行了定性量化的綜合評(píng)價(jià),結(jié)果對(duì)池州市以及皖南地區(qū)的雨水花園的植物配置具有指導(dǎo)意義。將雨水花園植物選擇分為三級(jí),一級(jí)的千屈菜、蘆竹、美人蕉、萱草、蒲葦、蘆葦、芒、紅花檵木、高羊茅、麥冬、南天竹、鳶尾、黃菖蒲、常春藤、龜甲冬青、灑金桃葉珊瑚等是池州市以及皖南地區(qū)雨水花園植物配置的首選;二級(jí)的迎春、金邊黃楊、山茶、雀舌梔子等應(yīng)在雨水花園設(shè)施中少用,可選擇在邊緣區(qū)、緩沖區(qū)少量搭配使用,避免大面積或者作為主要品種使用;三級(jí)的石竹、狹葉十大功勞、金絲桃、月季、大麗花、海桐、羽衣甘藍(lán)等因不適合雨水花園設(shè)施的環(huán)境,如造景需要可以在邊緣區(qū)少量使用。

本文采用層次分析法構(gòu)建了雨水花園植物綜合評(píng)價(jià)與選擇模型,并對(duì)27種植物進(jìn)行了綜合評(píng)分分析,但仍需要在后續(xù)的研究中加強(qiáng)對(duì)植物群落的跟蹤調(diào)查,擴(kuò)大適宜雨水花園的鄉(xiāng)土樹種種類篩選,為池州市以及皖南地區(qū)的雨水花園植物的選擇以及海綿城市的建設(shè)提供更多的科學(xué)數(shù)據(jù)支撐。