北京西郊雨洪調(diào)蓄工程綠化建設(shè)問題及對(duì)策淺析

胡加玲，田鑫悅，石海賢，趙 祎

（北京市城市河湖管理處，北京 100043）

北京西郊雨洪調(diào)蓄工程（以下簡(jiǎn)稱西蓄工程）是對(duì)阜石路砂石坑、西黃村砂石坑的治理和利用工程。阜石路砂石坑為早年開采砂卵料形成的大坑，其東側(cè)經(jīng)人工填埋至原地面高程，西側(cè)仍為大坑。西蓄工程建設(shè)后，徹底改變了阜石路砂石坑一片荒蕪、塵土飛揚(yáng)的狀況，在滿足防洪蓄洪主要功能的同時(shí)兼具生態(tài)建設(shè)、景觀美化等重要功能[1]，但是該工程在建設(shè)中尚存在不足，由于砂石坑土壤貧瘠、邊坡過陡、水位變化等問題，導(dǎo)致綠化景觀受到影響?；诖耍疚囊愿肥飞笆訛槔?，具體分析該工程在實(shí)現(xiàn)水利功能的同時(shí)[2]，其綠化工程建設(shè)過程中存在的問題及采取的工程完善措施，以期為類似綠化工程建設(shè)提供思路與借鑒，同時(shí)為城市生態(tài)文明建設(shè)提供參考。

1 綠化工程建設(shè)概況

阜石路砂石坑占地面積66.69 萬m2，其中綠化面積52.7 萬m2，綠化覆蓋率達(dá)79.2%。砂石坑與田村山南路共用綠地。阜石路砂石坑有100 余種苗木，共4.5萬余株，各類喬木、灌木、地被、花卉搭配種植，植物種類豐富多樣。

2019年9 月24 日，阜石路砂石坑作為“濱水空間，開放共享”的綠色生態(tài)公園，免費(fèi)向社會(huì)開放。為向市民提供更好的娛樂生活場(chǎng)所，2020年西蓄工程開展了綠化景觀提升工作，按照“三季有花、四季常綠”[3]的指導(dǎo)思想，通過種植月季、油菜花、連翹等，提升春夏季花卉觀賞效果；增植黃櫨、火炬、元寶楓等秋色葉樹種，增添秋季色彩；在坡面增植苜蓿等耐旱地被，提前坡面的春天返青時(shí)間；在進(jìn)口檢修閘站下方種植大面積紫葉小檗，打造“水務(wù)為民”亮點(diǎn)景觀區(qū)域；在坡面臺(tái)階及排水溝兩側(cè)種植紅瑞木和金枝槐，增添縱線色彩；種植荷花、睡蓮、水葫蘆等水生植物等，凈化美化水體，打造了“春花、夏草、秋葉、冬石”的景觀效果，詳見表1。

表1 西蓄工程阜石路砂石坑植物觀賞時(shí)間及種類

同時(shí)，結(jié)合無廢河湖理念，將園林綠化和其他廢棄材料加工再利用，制作景觀小品美化環(huán)境。

2 綠化建設(shè)方面存在的問題

2.1 土質(zhì)問題

阜石路砂石坑主要被房渣土、素填土、卵石填土、碎石回填，埋深為23～28 m[4]。最大厚度達(dá)34.2 m，填土底界分布高程37～41 m，揭露的最低高程為34.3 m，最高高程為48.85 m。人工填土下部主要為卵礫石層，在砂石坑西北角的最大鉆探深度127 m，未揭穿卵礫石層。

阜石路砂石坑土質(zhì)狀況是影響植物生長的重要因素，由于砂石坑表面凹凸不平、土壤含水率低、地表干燥、土壤保肥性能較差、養(yǎng)分流失嚴(yán)重、土壤貧瘠，無法為植物生長提供良好條件[5]。植物茁壯成長的基本條件便是良好的土壤質(zhì)量[6]，因此砂石坑土壤問題是西蓄工程綠化建設(shè)中亟待解決的問題。

2.2 水位變化問題

西蓄工程作為水利工程，汛期要發(fā)揮防洪蓄洪的重要功能，阜石路砂石坑水位會(huì)不斷變化。阜石路砂石坑設(shè)計(jì)起調(diào)水位40 m，最高蓄水位57.4 m，設(shè)計(jì)庫容680 萬m3。西黃村砂石坑起始蓄洪水位48 m，最高滯洪水位62 m，蓄洪庫容20 萬m3[7]。此外，該工程還可通過坑底的10 眼滲井和坡面自然下滲的方式來回補(bǔ)地下水。因此，回補(bǔ)區(qū)的范圍隨水位變化而變化。防洪水位達(dá)到回水區(qū)，會(huì)使景觀區(qū)的植物長期淹沒在水中，如圖1所示，水淹會(huì)對(duì)植物造成多方面的影響，包括離子毒害、低氧脅迫、降低光能利用、機(jī)械損傷等[8]，導(dǎo)致植物生長受到抑制，會(huì)表現(xiàn)出爛根、黃化、枯死等現(xiàn)象[9]。大量研究結(jié)果表明，長期淹水會(huì)對(duì)植物的生長發(fā)育造成危害。蘇春莉等研究表明，長期水澇不利于閩楠幼苗的生長，甚至?xí)?dǎo)致植株死亡[10]。此外，滇楸也對(duì)土壤水分十分敏感，當(dāng)?shù)叵滤惠^高以及季節(jié)性積水時(shí)，植株長勢(shì)弱，生長量小，甚至成片死亡[11]。因此，砂石坑運(yùn)行水位是影響綠化植物生長發(fā)育關(guān)鍵因素，并成為西蓄工程綠化建設(shè)的難點(diǎn)之一。

圖1 阜石路砂石坑水位變化示意

2.3 邊坡過陡問題

阜石路砂石坑在治理前上開口邊坡很陡，坡度約1∶1，坡度大導(dǎo)致水土流失嚴(yán)重，植被不易生長[12]。由于岸坡建筑渣土回填有壓實(shí)處理不到位及排水設(shè)施不完善的問題，所以砂石坑邊坡存在不穩(wěn)定因素，在重力作用下坡體易產(chǎn)生拉張裂縫，導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)[13]。砂石坑地層巖性主要為第四紀(jì)沉積的砂、卵礫石，第四系松散層下伏基巖主要為第三紀(jì)沉積的砂礫巖、頁巖和黏土巖，坑深22～28 m。一旦遭遇行洪高水位對(duì)邊坡長期浸泡，會(huì)對(duì)巖體產(chǎn)生軟化侵蝕作用，形成軟弱結(jié)構(gòu)面，進(jìn)而對(duì)砂石坑邊坡造成沉降與位移影響，導(dǎo)致邊坡穩(wěn)定性下降，這又將導(dǎo)致綠化植物生長環(huán)境處于不穩(wěn)定狀態(tài)，嚴(yán)重影響其正常生長，無法發(fā)揮其綠化功效[14]。因此，邊坡問題是影響西蓄工程綠化建設(shè)進(jìn)程的重要因素之一。

2.4 灌溉系統(tǒng)問題

西蓄工程范圍內(nèi)共有3 眼綠化灌溉用井，分別在西側(cè)66 m、東北下坡道55 m 和南坡39 m 高程。西蓄工程阜石路砂石坑最高高程為66 m，其中位于南坡39 m 高程的綠化灌溉用井，由于高程差大，存在水壓不足、無法出水的情況，進(jìn)而影響綠化灌溉用水，導(dǎo)致部分區(qū)域植株因缺水而無法正常生長，綠化景觀效果相對(duì)較差[15]。由此可見，灌溉系統(tǒng)也是影響西蓄工程綠化建設(shè)效果的原因之一。

2.5 種植密度問題

大量研究表明，植物的種植密度是影響植物生長的重要因素，在杜丹丹等人的研究中，杜仲在不同的種植密度下的生長趨勢(shì)不同，密度過大會(huì)導(dǎo)致其株高顯著降低[16]。在曹力凡等人的研究中，雜交構(gòu)樹密度過大會(huì)導(dǎo)致樹木下部的葉片、枝條出現(xiàn)黃化脫落現(xiàn)象[17]。西蓄工程中的植物種植密度未按科學(xué)行間距進(jìn)行種植，導(dǎo)致部分植物出現(xiàn)長勢(shì)不良、黃化、矮小甚至枯死的現(xiàn)象。

在西蓄工程南坡52～58 m 高程坡面，選取2 塊面積相同且種植元寶楓的區(qū)域，分別命名為樣本A和樣本B，研究不同株行距對(duì)元寶楓生長勢(shì)的影響。2塊樣本的具體數(shù)據(jù)，詳見表2。由表2可知，相同條件下，樣本A 的元寶楓株行距過密，生長空間有限，樹冠較小，生長勢(shì)較差。由此可見，植株的株行距對(duì)植物生長會(huì)有一定的影響，具體影響因素還要做進(jìn)一步探討。

表2 不同樣本的元寶楓生長勢(shì)對(duì)比

3 綠化工程改善措施

3.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)布局

西蓄工程以保障水利功能為前提，以濕地、花田、密林等景觀元素為主要特色，融入休閑游憩功能，營造獨(dú)特的“沁谷花田”生態(tài)景觀，建設(shè)了主景區(qū)、親水活動(dòng)區(qū)、生態(tài)密林區(qū)、谷底花田區(qū)、坡面花海區(qū)、生態(tài)保育區(qū)、活動(dòng)廣場(chǎng)區(qū)7 個(gè)功能區(qū)，如圖2 所示。每個(gè)區(qū)域充分發(fā)揮其主要功能，各個(gè)區(qū)域又協(xié)調(diào)統(tǒng)一，共同發(fā)揮生態(tài)作用。同時(shí)，以生態(tài)恢復(fù)和生物多樣性保護(hù)為首要原則，采取以鄉(xiāng)土樹種為主要樹種、合理規(guī)劃且保護(hù)場(chǎng)地內(nèi)原生樹種的施工措施。另外，通過合理配置常綠與落葉植物比例，注重植物空間配置與季相變化，營造了樹種豐富、結(jié)構(gòu)合理、自然協(xié)調(diào)、穩(wěn)定健康的“喬木+灌木+藤本+地被+水生植物”復(fù)層混交植物群落[18]。西蓄工程在滿足城市防洪、回補(bǔ)地下水兩大功能外，還承擔(dān)著服務(wù)為民、生態(tài)環(huán)境改善的功能，其開闊的水面、成蔭的綠樹為北京京西增添了一片碧色，也成為周邊居民健身、活動(dòng)的好去處，為北京建設(shè)宜居之都作出了積極貢獻(xiàn)。

圖2 西蓄工程功能分區(qū)

3.2 土質(zhì)改善

在西郊砂石坑底部進(jìn)行種植土填筑，部分利用現(xiàn)狀砂坑?xùn)|側(cè)綠地內(nèi)表層土料，施工時(shí)，待綠地內(nèi)苗木移栽后，用104 kW 推土機(jī)剝離表層土料，人工配合1 m3挖掘機(jī)挑選、剔除不符合填筑要求樹根、大粒徑渣料等雜物后，裝10 t自卸汽車運(yùn)至填筑區(qū)附近，由104 kW 推土機(jī)推運(yùn)至填筑部位，人工配合鋪料、平整；種植土料不足部分由市場(chǎng)采購后運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)。在種植中，所有大土塊、石塊、硬土及其他雜物和不適于種植的材料，都將進(jìn)行處理。處理好的表土和底土應(yīng)分開?，F(xiàn)狀土質(zhì)較差，植物生長不良，如需換土，按表3標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。土壤的各項(xiàng)物理指標(biāo)參照《北京西郊砂石坑蓄洪工程初步設(shè)計(jì)工程地質(zhì)勘查報(bào)告》中的土的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)建議值，詳見表4。

表3 換土深度

表4 土的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)建議值

3.3 植物選擇

3.3.1 水生植物選擇

水生植物選擇上要注重植物生長習(xí)性，根據(jù)阜石路砂石坑的水土情況將挺水植物、浮葉植物、沉水植物、漂浮植物等進(jìn)行科學(xué)合理配置。為保證湖區(qū)在盈水與枯水期打造良好的景觀效果，在植物選取上主要選擇耐澇、生長能力強(qiáng)的水生植物。水下生態(tài)擋墻與種植的水葫蘆、香蒲、鳶尾等植物能起到凈化河道水質(zhì)的作用，且隨著生長時(shí)間的延長，水質(zhì)凈化效果逐漸明顯[19]，以此達(dá)到水清岸綠的景觀效果。在砂石坑的沿線種植睡蓮、蘆葦、紅廖、荷花等耐澇的水生植物，構(gòu)建與其他生物和諧共生的綠化景觀生態(tài)系統(tǒng)[2]。在湖岸及連通渠部分扦插水柳進(jìn)行護(hù)坡，打造以綠色木本植物來美化混凝土墻及硬質(zhì)護(hù)砌等模式[18]。結(jié)合西蓄工程性質(zhì)，水生植物的選擇尤為重要，在不妨礙“西蓄”的同時(shí)要達(dá)到美化景觀的效果，還能在凈化水質(zhì)上起到重要作用。

3.3.2 陸生植物選擇

陸生植物在選擇時(shí)應(yīng)滿足適應(yīng)當(dāng)?shù)貧夂?，抗旱性?qiáng)；根系發(fā)達(dá)，擴(kuò)展性強(qiáng)；耐瘠薄，耐粗放管理；種子生命力強(qiáng)，發(fā)芽率高，容易更新；綠期長，多年生等條件[20]。西蓄工程陸生植物的選擇在滿足上述條件的同時(shí)，主要以鄉(xiāng)土樹種為主，搭配常綠樹種、秋色葉樹種和“花灌草”相結(jié)合。阜石路砂石坑人工覆土層薄，因此多選用木槿、紫荊、紫薇等淺根系植物，還有油松、側(cè)柏等北京市鄉(xiāng)土樹種。為豐富西蓄工程秋季景觀效果，選用元寶楓、黃櫨、銀杏等秋色葉樹種，秋色葉樹種葉色進(jìn)入秋季或經(jīng)霜后由綠色轉(zhuǎn)為其他顏色，整個(gè)樹冠顯得鮮艷而優(yōu)美。

為貫徹“三季有花”的指導(dǎo)思想，種植射干、鳶尾類等多年生草本植物，多年生植物對(duì)環(huán)境要求不嚴(yán)，可粗放管理，群體功能顯著。

3.4 陡坡整治

阜石路砂石坑邊坡治理，通過邊坡穩(wěn)定計(jì)算，分析了非蓄洪期、正常蓄洪期和庫水位降落期3 種工況。非蓄洪期湖水位39 m，正常蓄洪期最高蓄洪水位57.4 m，庫水位降落期洪水位由57.4 m降到40 m。其計(jì)算成果，詳見表5—6。針對(duì)不同陡坡，工程因地制宜地采用了1∶4～1∶5 的緩坡治理方案。邊坡治理在降低邊坡坡度、使邊坡穩(wěn)定的同時(shí)，也對(duì)護(hù)坡表層滑動(dòng)采取加固工程措施。為防止雨水沖刷，邊坡護(hù)砌采用鉛絲石籠，厚500 mm，下設(shè)1 層無紡布，石籠上覆500 mm厚種植土。采用橫斷面混凝土梁，分格固坡，格內(nèi)護(hù)砌采用300 mm 厚干砌石，覆土厚200 mm，表層鋪設(shè)KLD 環(huán)保植草毯。采用生態(tài)護(hù)岸建設(shè)方法，根據(jù)水流動(dòng)力情況及永定河園博湖護(hù)岸的經(jīng)驗(yàn)[21]，選擇WE滲濾砌塊與扦插柳枝護(hù)岸。

表5 1∶4邊坡計(jì)算成果

表6 1∶5邊坡計(jì)算成果

在坑底東半部，設(shè)計(jì)底高程為38～40 m，根據(jù)景觀設(shè)計(jì)布置成梯田田埂，田埂采用3～4層干壘砌塊400 mm×300 mm×150 mm 分隔，砌塊基礎(chǔ)采用寬500 mm、厚200 mm 的C10 混凝土墊層。以上措施，可有效解決阜石路砂石坑邊坡過陡問題[22]，同時(shí)確保堤岸穩(wěn)定，為增加砂石坑庫容與后期植被生長提供必要地形條件[23]。

3.5 綠化節(jié)水灌溉工程建設(shè)

2014年，建設(shè)綠化節(jié)水灌溉工程時(shí)，管道灌溉和地埋式噴灌系統(tǒng)的每個(gè)灌溉小區(qū)均建設(shè)了獨(dú)立的灌溉管網(wǎng)，灌溉干管一般由灌溉取水水源點(diǎn)垂直于河流方向沿灘地、堤坡向上布設(shè)到堤頂，支管垂直干管布設(shè)（平行河流方向）。灌溉支管間距為30 m，快速取水閥間距為30 m。干管采用DN75～110 PVC-U塑料管，支管采用DN75～90 PVC-U 塑料管，為使綠化供水管道工程系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，采取如下措施進(jìn)行防護(hù)：①在移動(dòng)泵出口設(shè)置疊片式組合過濾器（120 目）和進(jìn)氣閥，并便于設(shè)插卡式水表計(jì)量；②在每個(gè)灌溉小區(qū)的管網(wǎng)系統(tǒng)最低處設(shè)置泄水井，以便排空灌溉管網(wǎng)系統(tǒng)中的水，防止冬季輸水管道因氣溫低而凍壞；③PVC-U 塑料管在道路、圍墻下側(cè)穿過時(shí)，需加DN80、DN100、DN150鋼套管，防止塑料管道受損。

2020年，為解決灌溉系統(tǒng)水壓不足的問題并有效防治水土流失，采取在坡面上布設(shè)微噴帶的方式進(jìn)行灌溉，微噴帶上的出水孔在重力和空氣阻力的作用下可形成細(xì)雨般的噴灑效果。微噴帶微小的流量可以濕潤作物根部附近的土壤，既省水、省工、節(jié)能，又能很好地適應(yīng)西蓄工程的土壤和地形，有利于西蓄工程坡面植被生長。

3.6 綠化苗木移植

2022年春，針對(duì)西蓄工程植株密植問題制定了苗木移植計(jì)劃，進(jìn)行了首次苗木移植試驗(yàn)，將檢修閘兩側(cè)種植過密的碧桃移植40株到較開闊、空曠的西北坡面。為保障移植后的成活率，移植試驗(yàn)選在春季發(fā)芽前進(jìn)行，嚴(yán)格按照規(guī)范要求移植[24]，對(duì)被移植的碧桃做好防護(hù)，加強(qiáng)移植后的養(yǎng)護(hù)管理，以提升其存活率。移植后的碧桃因株行距加大，可接收到更充分的光照，進(jìn)行正常的光合作用，長勢(shì)良好，未出現(xiàn)通風(fēng)不良、葉片發(fā)黃、感染病蟲害的情況。后續(xù)將依據(jù)西蓄工程苗木移植計(jì)劃，按照“適地適樹”原則，對(duì)其他株行距過密的植物進(jìn)行移植。

4 結(jié)語

西蓄工程經(jīng)過2014—2017年建設(shè)和2020年綠化景觀提升，生態(tài)環(huán)境得到了極大改善。通過綠化工程建設(shè)，不僅改善了阜石路砂石坑范圍內(nèi)的區(qū)域景觀環(huán)境，形成了層次豐富的植物群落，還對(duì)于調(diào)節(jié)周邊小氣候、改善空氣質(zhì)量、保護(hù)生物多樣性等具有重要作用。為充分發(fā)揮西蓄工程生態(tài)建設(shè)的重要功能，實(shí)現(xiàn)“平戰(zhàn)結(jié)合，有水而蓄，無水則綠”的社會(huì)效益，西蓄工程仍需要在綠化建設(shè)方面就進(jìn)一步提升綠化效果進(jìn)行深入研究。