石家莊市濱水生態(tài)園植草溝建設(shè)與應(yīng)用效果分析

陳敬宣

（石家莊市園林綠化管理處，河北石家莊 050000）

石家莊市濱水生態(tài)園植草溝建設(shè)與應(yīng)用效果分析

陳敬宣

（石家莊市園林綠化管理處，河北石家莊 050000）

在“海綿城市”低影響開(kāi)發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建的理論基礎(chǔ)上，以石家莊市濱水生態(tài)公園為例，針對(duì)石家莊市2016年“7.19”特大暴雨的情況，對(duì)石家莊首次山體綠化的行洪景觀建設(shè)——植草溝進(jìn)行初步的應(yīng)用效果分析。結(jié)合山體坡度陡緩及地形走向，沿山體坡面合理設(shè)置植草溝，這樣做不僅可以減緩流速、改變水流方向、增加下滲量，而且可以減少地表徑流，護(hù)坡固土、防止水土流失。現(xiàn)場(chǎng)的植草溝根據(jù)地形與場(chǎng)地情況做曲線布設(shè)，寬窄也可自由變化，平緩段結(jié)合卵石及濱水植被形成“旱溪”形式，既可引導(dǎo)水流至滲水塘，又能增加園內(nèi)景觀。且植草溝鋪設(shè)黑麥草植生帶，能起到固土護(hù)坡、阻擋雨水、降低水流速度的作用。

海綿城市；植草溝；水土流失

近年來(lái)，我國(guó)大中型城市遭暴雨后頻現(xiàn)內(nèi)澇災(zāi)害，已嚴(yán)重影響人民的生活和生命健康，引發(fā)了政府和學(xué)者對(duì)城市水危機(jī)的關(guān)注和對(duì)傳統(tǒng)城市排水系統(tǒng)建設(shè)的反思[1]。針對(duì)日益嚴(yán)重的城市排水問(wèn)題和內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)，2014年10月住建部發(fā)布《海綿城市建設(shè)指南——低影響開(kāi)發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建》，其中植草溝是低影響開(kāi)發(fā)理念重要的組成部分。植草溝在“海綿城市”建設(shè)提出之前，多用于城市面源污染研究和城市雨洪研究，如美國(guó)制定的“最佳管理措施”（best management practices，BMPs）方案[2-3]，英國(guó)設(shè)計(jì)的“可持續(xù)排水系統(tǒng)”（sustainable drainage systems，SUDS）[4-5]等等，植草溝都是其中重要的組成部分。20世紀(jì)90年代，美國(guó)馬里蘭州的Prince George’s County首次提出了低影響開(kāi)發(fā)理念（Low Impact Development，LID），并將植草溝定為其重要轉(zhuǎn)輸技術(shù)，植草溝成為“海綿城市”轉(zhuǎn)輸技術(shù)不可或缺的一部分。

植草溝是指種植植被的景觀性地表溝渠排水系統(tǒng)。地表徑流以較低流速經(jīng)植草溝持留、植物過(guò)濾和滲透，雨水徑流中的多數(shù)懸浮顆粒污染物和部分溶解態(tài)污染物有效去除，同時(shí)對(duì)暴雨徑流具有顯著的延時(shí)調(diào)蓄功能[6]。Davis和Stagge等人研究了美國(guó)馬里蘭州公路植草溝對(duì)暴雨的徑流處理[7-8]，張新穎[9]研究了植草溝系統(tǒng)對(duì)城市暴雨控制試驗(yàn)，沈子欣[10]等研究了植草溝對(duì)降雨徑流調(diào)蓄凈化效應(yīng)的影響，以上研究都是為植草溝設(shè)計(jì)做理論支撐。

本文以石家莊市濱水生態(tài)公園為例，對(duì)石家莊市2016年7月不同降雨強(qiáng)度下植草溝的應(yīng)用效果以及石家莊市濱水生態(tài)公園兩種不同植物的植草溝在暴雨時(shí)和暴雨前后的排水?dāng)?shù)據(jù)及恢復(fù)情況進(jìn)行分析，以期為海綿城市建設(shè)提供理論依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

石家莊市屬于溫帶季風(fēng)氣候，四季分明，雨量集中于夏秋兩季。地貌特征東部屬于滹沱河沖積平原，地勢(shì)東南低西北高，差距大，地貌復(fù)雜。按其成因?qū)偬猩缴角皼_洪積平原，海拔一般在30～100m，整體地勢(shì)較低。近年來(lái)對(duì)于日常的防洪排澇非常不利。因此，“海綿城市”的建設(shè)對(duì)于石家莊尤其重要。

石家莊市濱水生態(tài)公園是石家莊市海綿城市建設(shè)試點(diǎn)工程。海綿城市在山體綠化中應(yīng)用在石家莊市尚屬首次。石家莊市濱水生態(tài)公園位于石家莊市滹沱河南岸，新城大道東西兩側(cè)，占地86.7hm2，其主山體由大量的建筑垃圾堆砌而成，高達(dá)70余米，垃圾存量達(dá)2000多萬(wàn)m3，是石家莊市整治渣土山的重點(diǎn)綠化工程。石家莊市濱水生態(tài)公園同時(shí)也是石家莊市海綿城市建設(shè)試點(diǎn)工程。

2 濱水公園植草溝建設(shè)

由于濱水公園山體多處坡度較陡，山上的水如果直接從山坡沖下去會(huì)導(dǎo)致水土流失，影響行洪安全。故結(jié)合山體坡度陡緩及地形走向，沿山體坡面合理設(shè)置植草溝，可以緩流速、改變水流方向、增加下滲量，減少地表徑流，護(hù)坡固土、防止水土流失。

2.1 植草溝鋪設(shè)方法

現(xiàn)場(chǎng)的植草溝根據(jù)地形與場(chǎng)地情況做曲線布設(shè)，寬窄也可自由變化，平緩段結(jié)合卵石及濱水植被形成“旱溪”形式，既可引導(dǎo)水流至滲水塘，又能增加園內(nèi)景觀。

該項(xiàng)目具體施工方法：沿山體坡面合理設(shè)置縱向植草溝，縱向植草溝間距為35～70m，主要是根據(jù)山體坡度、山體走向進(jìn)行設(shè)置，在縱向植草溝之間設(shè)置橫向植草溝（一般縱向植草溝單側(cè)設(shè)置2～3道橫向植草溝，見(jiàn)圖1），橫向植草溝的目的主要是匯集橫向植草溝上方雨水，對(duì)下方地形減少?zèng)_刷，并將匯集后的雨水引入縱向植草溝，縱向、橫向植草溝形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，將山上的水引入滲水塘，最后經(jīng)滲水塘存儲(chǔ)、滲透、凈化后將多余雨水滲透地下或排至滹沱河。

生態(tài)植草溝是種植植被的景觀性地表溝渠排水系統(tǒng)，被廣泛應(yīng)用于城市降雨徑流面源污染的控制，同時(shí)它對(duì)暴雨徑流具有顯著的延時(shí)調(diào)蓄功能。

濱水公園共設(shè)置植草溝75條，其中橫向植草溝51條，主要縱向植草溝24條。

圖1 濱河公園植草溝布局

縱向植草溝間距為35～70m，根據(jù)山體坡度和山體走向進(jìn)行設(shè)置，在縱向植草溝與縱向植草溝之間設(shè)置橫向植草溝，縱向植草溝單側(cè)設(shè)置2～3道橫向植草溝，橫向植草溝的目的主要是匯集橫向植草溝上方雨水，對(duì)下方地形減少?zèng)_刷，并將匯集后的雨水引入縱向植草溝，最后引入滲水塘。

縱向植草溝的平面寬度5m，溝中心深度平均為0.4m，橫向植草溝的平面寬度為4.5m（圖2、圖3）。下側(cè)邊線與溝中心深度平均為0.25m。具體根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地形而定。

圖2 縱向植草溝剖面

圖3 橫向植草溝剖面

為減少因雨水沖刷造成的泥沙淤積，每個(gè)排水溝末端放置1t卵石（直徑20cm）。

植草溝鋪設(shè)黑麥草植生帶，既能起到固土護(hù)坡的作用，又能達(dá)到對(duì)雨水的阻擋，降低水流速度的作用。噴播試驗(yàn)區(qū)可由噴播種植物覆蓋。

2.2 植生帶鋪設(shè)方法

（1）坪床準(zhǔn)備。精細(xì)整地，清除場(chǎng)地內(nèi)的石塊、建筑渣土等雜草雜物；旋耕翻土深度20～30cm為佳，把翻松的土壤耙平，做到土壤細(xì)碎，土層壓實(shí)，避免虛空影響鋪設(shè)質(zhì)量。

（2）鋪種植生帶。把植生帶鋪在坪床上，邊緣交接處要重疊5～10cm，在種子帶上均勻覆土，覆土細(xì)碎均勻。厚度以不露出植生帶為宜，一般在0.5～1cm左右，覆土后用輥鎮(zhèn)壓，使植生帶與土壤緊密接觸。植生帶之間用U形草坪釘（直徑2.5～3mm）連接固定（6枚/m2）。鋪種過(guò)程中建議采用后退方法進(jìn)行，邊鋪邊隨時(shí)覆土撐平（避免過(guò)多腳?。?。

（3）苗期養(yǎng)護(hù)。鋪種完后，即可視情況每天噴水，最好用噴灌方式，避免水柱直沖，水量以保持地表濕潤(rùn)為宜。出苗后可逐漸減少?lài)姽啻螖?shù)，加大澆水量，一次澆透。草種發(fā)芽出苗期應(yīng)控制人員進(jìn)入、避免腳印，成坪后的養(yǎng)護(hù)與常規(guī)草坪相同。

3 結(jié)果與分析

3.1 降雨強(qiáng)度對(duì)植草溝影響

根據(jù)石家莊市氣象臺(tái)監(jiān)測(cè)顯示，2016年7月12日早8點(diǎn)至晚8點(diǎn)降雨量為12.2mm，降雨強(qiáng)度達(dá)到中雨，2016年7月14日早8點(diǎn)至晚8點(diǎn)降雨量為48.6mm，降雨強(qiáng)度達(dá)到大雨，2016年7月20日晚8點(diǎn)至7月21日早8點(diǎn)降雨量為218.3mm，降雨強(qiáng)度達(dá)到特大暴雨。

對(duì)植草溝的觀察與分析，結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 植草溝降雨排水情況統(tǒng)計(jì)

（1）當(dāng)降雨量為12.2mm時(shí)，植草溝排水情況良好（圖4）。

（2）當(dāng)降雨量為48.6mm時(shí)，植草溝排水情況較好（圖5）。

（3）當(dāng)降雨量為218.3mm時(shí)，植草溝排水情況較差（圖6），遭到破壞，出現(xiàn)侵蝕溝。

圖4 中雨強(qiáng)度下植草溝排水效果

圖5 大雨強(qiáng)度下植草溝排水效果

圖6 暴雨強(qiáng)度下植草溝排水效果

3.2 破壞后植草溝恢復(fù)效果分析

（1）特大暴雨對(duì)白三葉植草溝造成的侵蝕溝深15cm，寬20cm（圖7）。由于白三葉根系淺，固土能力弱，特大暴雨的沖刷將白三葉連根沖走，對(duì)白三葉植草溝造成了嚴(yán)重破壞，雨后恢復(fù)只能重新覆土補(bǔ)植。

（2）特大暴雨對(duì)黑麥草植草溝造成的侵蝕溝深7cm，寬10cm（圖8）。由于黑麥草根系發(fā)達(dá)，特大暴雨的沖刷并沒(méi)有對(duì)黑麥草根系造成破壞，所以，2周之后可以得到恢復(fù)。（圖9）

4 結(jié)論

對(duì)這3次不同強(qiáng)度降雨量下植草溝的觀察與分析，得出的結(jié)論為：

圖7 白三葉種植區(qū)域侵蝕溝

圖8 黑麥草種植區(qū)域侵蝕溝

圖9 黑麥草種植區(qū)侵蝕溝恢復(fù)后

（1）植草溝在降雨強(qiáng)度為中雨和大雨時(shí)，白三葉植草溝和黑麥草植草溝排水情況均達(dá)到要求。

（2）植草溝在降雨強(qiáng)度為特大暴雨時(shí)，兩種植草溝排水情況都較差，且均遭到破壞，出現(xiàn)侵蝕溝。但是后期，黑麥草植草溝恢復(fù)能力顯著，僅僅2周的時(shí)間便可基本恢復(fù)原狀，并可正常排水，白三葉植草溝恢復(fù)工作則十分困難。

（3）兩種植草溝的匯水及排水總量達(dá)總降水的1/2～2/3，基本達(dá)到排水引流目的。

（4）植草溝植物應(yīng)用的選擇：植草溝應(yīng)選擇黑麥草這類(lèi)根系發(fā)達(dá)的地被種植，不僅耐雨水沖刷，且景觀恢復(fù)效果較快。

本文探討了“海綿城市”重要的植草溝轉(zhuǎn)輸技術(shù)的應(yīng)用效果。植草溝的建設(shè)，不僅有效阻止了水土流失，排水效果也十分顯著，達(dá)到了“海綿城市”建設(shè)的基本要求。在植草溝植物的選用上應(yīng)以根系發(fā)達(dá)類(lèi)地被植物為主，耐沖刷且恢復(fù)快，可以更好地切合“海綿城市”建設(shè)的核心理念，從經(jīng)濟(jì)和實(shí)用角度上來(lái)看，黑麥草類(lèi)根系發(fā)達(dá)的地被植物也遠(yuǎn)遠(yuǎn)的優(yōu)于其他地被植物。目前尚缺乏對(duì)植草溝排水性能的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)或指導(dǎo)性文件，特大暴雨時(shí)，植草溝排水問(wèn)題也茲待解決，若能及時(shí)有效的解決以上問(wèn)題，植草溝將會(huì)在“海綿城市”的建設(shè)中占據(jù)更加重要的地位。

[1]尹澄清.城市面源污染問(wèn)題：我國(guó)城市化進(jìn)程的新挑戰(zhàn)[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2006，26（7）：1－4.

[2]Chen J，Adams B Analysis of storage facilities for urban stormwater quantity control[J].Advances in Water Resources，2005，28：377－392.

[3]D Arcy B，F(xiàn)rost A.The role of best management practices in alleviating water qualityproblemsassociated withdiffusepollution[J].TheSc.iTotalEnviron.，2001，265（1-3）：359－367.

[4]Ellisa J B，Deutsch J C，Mouchel J M，et al.Multicriteria decision approaches to support sustainable drainage options for the treatment of high way and urban runoff[J]. The Sc.i Total Environ，2004，334－335：251－260.

［5］Lee J G，Heaney J P，Lai F H.Optim ization of integrated urban wet-weather control strategies ［J］. Journal of Water Resources Planning and Management，2005，131（1）：307－315.

[6]Yousef Y A，W anielista M P，Harper HH.Removal of high way contaminants by roadside wawles[J].Trand. Res.Record 1017，TRB，Washington D C，1985.

[7]Davis A P，Jamil E，et al.Hydraulic performance of grass swales for managing Highway runoff[J].Water Research，2012，46（20）：6775-6786.

[8]Stagge J H，Jamil E，et al.Performance of grass swales for improving water quality of highway runoff[J].Water Research，2012，46（20）：6731-6742.

[9]張新穎.淺草溝系統(tǒng)對(duì)城市暴雨徑流的控制實(shí)驗(yàn)研究[D].重慶：重慶大學(xué)，2008.

[10]沈子欣，闞麗艷，車(chē)生泉.生態(tài)植草溝結(jié)構(gòu)參數(shù)變化對(duì)降雨徑流調(diào)蓄凈化效應(yīng)的影響[J].上海交通大學(xué)學(xué)報(bào)（農(nóng)業(yè)科學(xué)版），2015，33（6），46－52.

Construction and Application Result of Grassed Swales in Shijiazhuang Waterfront Ecological Park

CHENJing-xuan
（Shijiazhuang Landscaping Administrative Office，Shijiazhuang，Hebei 050000，China）

Based on the theory of building low-impact-development rainwater systems of"sponge city"，in the context of the rainstorm on July 19，2016，this paper conducted a preliminary analysis on the application result of grassed swales as a flooddischarge landscape constructionduring the first mountain forestation in Shijiazhuang.A case study was conducted on ShijiazhuangWaterfront Ecological Park.To properly set up grassed swales along the mountain slopewith consideration to the inclination of the slope and lay of the land can slow down the flow rate，change flow direction，increase infiltration，reduce surface runoff，and thus conserve the slope and prevent soil erosion.The grassed swales were laid out with variable width in a curved manner in accordance with the landform and site conditions.The gradual section was combined withpebbles and waterfront vegetation，forming a“dry stream”，which can guide the water flow to soakaway ponds and improve the landscape of the park.The grassed swales were also paved with ryegrassnursery strips，which can conserve the soil，prevent rainwater，and reduce the water velocity.

Sponge city；Grassed swales；Prevention of soil erosion

X322

A

1002-3356（2016）06-0001-04

2016-10-03

陳敬宣（1990-），碩士，助理工程師，主要從事園林綠化工作。