雨水花園中植物的選擇與設(shè)計(jì)

劉斯榮， 劉春麗

(湖北工業(yè)大學(xué)土木工程與建筑學(xué)院， 湖北 武漢 430068)

雨水花園中植物的選擇與設(shè)計(jì)

劉斯榮， 劉春麗

(湖北工業(yè)大學(xué)土木工程與建筑學(xué)院， 湖北 武漢 430068)

通過對(duì)雨水花園中植物的作用和影響其生長(zhǎng)的環(huán)境因素的研究，闡明不同條件下植物選擇影響因素。初步總結(jié)了雨水花園中植物的選擇原則與設(shè)計(jì)方法。并以武漢為例，列舉適合于雨水花園生長(zhǎng)的植物。

雨水管理； 雨水花園； 植物種類； 景觀設(shè)計(jì)

城市建設(shè)中，道路表面一般是硬化的。在雨季，90%的城市必須靠雨水管道、抽水站等設(shè)施排水，超負(fù)荷的工作量造成暴雨、城市洪水危害的加劇。再加上地下管網(wǎng)的長(zhǎng)期無序發(fā)展，情況更加嚴(yán)重。低標(biāo)準(zhǔn)的城市排水和雨水利用系統(tǒng)的不足，使城市最缺乏的資源變成了導(dǎo)致城市澇災(zāi)的主要誘因。

1 相關(guān)概念

雨水花園(Rain Garden)是自然形成或人工挖掘而形成的淺凹綠地，能夠在降雨時(shí)匯聚并吸收來自屋頂或地表的雨水，通過植物、土層的共同作用，以可持續(xù)的方式實(shí)現(xiàn)雨水凈化、滯留、滲透及排放，用以涵養(yǎng)水源，或補(bǔ)給景觀用水、公共設(shè)施用水等城市用水(圖1)[1]。同時(shí)由于其顯著的景觀生態(tài)功能，已廣泛應(yīng)用到城市住宅區(qū)、交通、公共綠地等不同類型的景觀中(圖2)。植物是雨水花園的主要組成部分，在選擇植物時(shí)，考慮植物景觀效果的同時(shí)，更要著重考慮哪些類型的植物能夠適應(yīng)特殊環(huán)境并充分發(fā)揮功能。

圖 1 雨水花園結(jié)構(gòu)示意圖

圖 2 澳大利亞墨爾本愛丁堡雨園

1.1 雨水花園中植物的功能

植物在雨中花園中發(fā)揮著不可或缺的作用，包括表面雨水滯留和污染物的凈化，根系的滲透吸收，還兼具有教育、審美、生態(tài)功能。

1.1.1 污染物的吸收與凈化 每逢降雨，路面、屋頂和其他硬質(zhì)防滲設(shè)施上的污染物伴隨雨水進(jìn)入雨水花園，這其中包括沉積物顆粒、重金屬和其他有害物質(zhì)。雨水花園植物以優(yōu)于傳統(tǒng)工程設(shè)施的方式，利用植物自身的代謝將污染物分解、轉(zhuǎn)化、吸收。與傳統(tǒng)工程相比，利用植物吸附、轉(zhuǎn)化、分解污染物，有環(huán)保、低成本、防止二次污染等優(yōu)點(diǎn)。因此，植物修復(fù)已經(jīng)成為生態(tài)領(lǐng)域與污染防治交叉領(lǐng)域的前沿性課題。

圖 3 種植植物和未種植植物的土壤對(duì)氮、磷去除效率的比較

圖 4 植物凈化實(shí)驗(yàn)裝置示意圖

美國(guó)學(xué)者盧卡斯[2]曾將種植植物與未種植植物的土壤對(duì)污染物的去除效率進(jìn)行了比較。結(jié)果表明：植物生長(zhǎng)的土壤對(duì)污染物有更高的吸附、凈化能力(圖3)。其中，繁殖力強(qiáng)、根系發(fā)達(dá)的植物效果尤為突出。進(jìn)一步研究表明(圖4)，不同植物的去污力有相當(dāng)大的差異。燈心草科、沙草科植物去污能力最佳，這些植物的共同特點(diǎn)是根系發(fā)達(dá)?？梢姼档陌l(fā)達(dá)程度對(duì)污染物的去除力度有著重要影響。

1.1.2 雨水的滯留與滲透 雨水花園對(duì)減緩徑流、滯留雨水起著重要作用。雨水花園的槽設(shè)計(jì)深度一般110～260 mm，可以節(jié)流約13 mm的初雨[3]。

除了根系能夠滯留雨水，植物的莖和葉也起到一定的作用，水滲透進(jìn)土壤后，通過植物莖和葉的蒸發(fā)釋放到大氣中。植物根系也有助于保持穩(wěn)定的土壤滲透性，對(duì)雨水滲透起著至關(guān)重要的作用。

基于上述試驗(yàn)，盧卡斯又對(duì)種植和未種植植物的土壤進(jìn)行監(jiān)測(cè)，觀察土壤滲透率的變化，監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，未種植植物的土壤，土壤的滲透性會(huì)下降，并且很難再自我修復(fù)；相反，種植了植物的土壤，隨著植物根系的生長(zhǎng)，土壤滲透性可以逐漸恢復(fù)。

數(shù)據(jù)顯示：80%的砂質(zhì)壤土，10%珍珠巖， 10%蛭石比例的土壤配比中，300 mm/h的初始磁導(dǎo)率，9個(gè)月后，土壤的滲透率降低到25 mm/h，隨著植株的不斷生長(zhǎng)，22個(gè)月后，土壤的滲透率已經(jīng)恢復(fù)到340 mm/h以上。

1.1.3 審美、教育與生態(tài)功能 植物是園林設(shè)計(jì)的重要元素之一，植物本身的形態(tài)、顏色、大小、質(zhì)感等特點(diǎn)可以創(chuàng)造出豐富多彩的視覺效果。此外，植物還可以柔化景觀工程外觀，提高美觀度，提高公眾接受程度。

植物在生態(tài)系統(tǒng)中具有重要地位：植物構(gòu)成的小群落為其他生物提供棲息環(huán)境；光合作用制造氧氣；產(chǎn)生有機(jī)物質(zhì)，構(gòu)成食物鏈的一環(huán)；防風(fēng)固沙，涵養(yǎng)水源。植物在生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)、物質(zhì)循環(huán)中發(fā)揮著不可替代的作用。

2 影響雨水花園植物生長(zhǎng)的環(huán)境因素

雨水花園一般由植物層、含水層、種植土、填料層、碎石排水層5個(gè)部分組成[4](圖5)。雨水花園的特殊結(jié)構(gòu)和功能使之不同于一般的園林綠化工程。其特殊性主要體現(xiàn)在污染物類型、被雨水淹沒時(shí)間、干旱程度三個(gè)方面，所以做植物選擇和后期植物養(yǎng)護(hù)時(shí)，除了考慮植物形態(tài)、生長(zhǎng)習(xí)性外，還要考慮這三個(gè)因素的影響。

2.1 污染物

一般道路、屋面等場(chǎng)所雨水徑流中所富含的氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物對(duì)促進(jìn)植物生長(zhǎng)至關(guān)重要。然而在一些氮、磷含量過剩的嚴(yán)重污染地區(qū)，植物過量的吸收營(yíng)養(yǎng)會(huì)造成枝干過高，抗雨水沖刷能力減弱，導(dǎo)致在雨水侵刷過程中倒伏；在重金屬污染地區(qū)，植物會(huì)因?yàn)槲者^量重金屬而對(duì)自身產(chǎn)生傷害。在有上述2種情況的區(qū)域，應(yīng)選擇自我凈化能力強(qiáng)、根系發(fā)達(dá)、耐污染的植物。

2.2 雨水淹沒時(shí)間

雨水花園的含水層暫時(shí)儲(chǔ)存的雨水不超過48 h，所以在植物的選擇過程中要考慮其短期耐淹特性[5]。盡管短時(shí)水淹對(duì)植物生長(zhǎng)有不利影響，我們?nèi)圆挥脫?dān)心雨量大的時(shí)候植物無法存活，因?yàn)樵S多植物經(jīng)過長(zhǎng)期進(jìn)化，已經(jīng)完全能夠適應(yīng)短期雨水淹沒并生長(zhǎng)良好。設(shè)計(jì)雨水花園時(shí)，也可利用不同下凹深度和槽寬調(diào)節(jié)水淹程度。

2.3 干旱

我國(guó)大部分地區(qū)的降雨多集中在夏季，在非雨季或雨季的非雨期，植物身處在干旱的生長(zhǎng)環(huán)境，自身代謝和生物機(jī)能會(huì)受到一定限制。在此情況下，應(yīng)選擇耐干旱和恢復(fù)力強(qiáng)的植物，減少灌溉次數(shù)。

3 植物選擇原則與設(shè)計(jì)方法

3.1 植物選擇原則

通過前期的試驗(yàn)結(jié)果分析，雨水花園在考量植物時(shí)要綜合若干因素，滿足特殊環(huán)境條件的前提下，又能將植物的景觀特征最大化的展現(xiàn)出來。所以在選擇雨水花園植物時(shí)要堅(jiān)持以下原則：優(yōu)先考慮原生植物，以保證物種間不相互排斥；其次優(yōu)先選擇耐水污、自凈力強(qiáng)、生命力旺盛、根系發(fā)育好的植物；選擇利于穩(wěn)定群落結(jié)構(gòu)、維護(hù)局部食物鏈的植物。在進(jìn)行搭配時(shí)，盡量避免單一品種，根據(jù)植物特性、花期、高矮、色彩等因素進(jìn)行合理、均衡的搭配，有利于增加生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性、生物多樣性和植物可觀賞性；選擇常綠不落葉和生命周期長(zhǎng)的植物，便于后期維護(hù)管理和節(jié)約成本。

3.2 雨水花園中植物配植方法

植物生長(zhǎng)的環(huán)境根據(jù)不同種植區(qū)受水淹程度，可將栽植區(qū)分為邊緣區(qū)、緩沖區(qū)和蓄水區(qū)三個(gè)部分[3]。分區(qū)中的植物在配置時(shí)要考慮到耐旱、耐水淹的特性。邊緣區(qū)無蓄水能力，植物須有較強(qiáng)的抗旱能力，一定程度上要考慮植物抗淹性和耐沖刷能力；緩沖區(qū)有一定蓄水能力，對(duì)植物的耐淹性有較高要求，同時(shí)對(duì)植物耐旱和抗沖刷也有一定要求；蓄水區(qū)對(duì)植物的耐淹性、有害物吸附能力、凈化能力要求最高，同時(shí)要求在非雨季有一定的抗旱能力。在特殊條件下也能保持良好的生長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。

植物在配置時(shí)應(yīng)避免植物間陽(yáng)光、水分和空間的競(jìng)爭(zhēng)，應(yīng)依據(jù)植物對(duì)不同污染物的處理能力和生長(zhǎng)習(xí)性均衡搭配。另外，高密度種植更有助于緩解地表徑流流速，有助于清除沉積物顆粒和吸收其他污染物。

植物的景觀設(shè)計(jì)手法可以分為規(guī)則式和自然式兩種。前者類型的景觀植物注重人工修剪，植物形態(tài)整齊、有序，植物更像一件精美的藝術(shù)品，但后期維護(hù)費(fèi)用高、技術(shù)性強(qiáng)不利于節(jié)約成本。而自然式景觀植物保養(yǎng)簡(jiǎn)便、植物形態(tài)各異、趣味性強(qiáng)，是園林景觀中最常用的做法。

圖 5 雨水花園分區(qū)示意圖

3.3 武漢地區(qū)可供雨水花園選擇的植物

武漢氣候?qū)儆诘湫偷膩啛釒Ъ撅L(fēng)氣候，夏熱冬冷，年平均氣溫為16.5℃。降水量較集中，年平均降雨量為1200 mm[6]。近年來，每逢暴雨，武漢城市便要遭受水淹之苦，加劇了城市交通擁堵，造成出行困難，使市民日常生活苦不堪言。武漢城市屢次被淹的現(xiàn)象被人們調(diào)侃為“到武漢看?！?。其原因之一，正是城市雨水管理系統(tǒng)不完善。解決武漢城市內(nèi)澇重要的措施之一就是建設(shè)雨水花園。植物正是雨水花園中不可或缺的關(guān)鍵因素，根據(jù)植物選擇原則及武漢現(xiàn)有本土植物，列舉了武漢地區(qū)可供選擇的雨水花園植物(表1～表4)。

表1 濕生植物類

表2 水生植物類

表3 水生喬木類

表4 草坪草類

4 結(jié)論

合理選擇和設(shè)計(jì)植物，是建設(shè)好一個(gè)完善的雨水花園的關(guān)鍵組成部分，也是保持水土、涵養(yǎng)水源的關(guān)鍵因素之一。到目前為止，國(guó)內(nèi)對(duì)這方面的研究還很少，這就限制了雨水花園在未來景觀工程的應(yīng)用和推廣。因此，國(guó)內(nèi)迫切需要加強(qiáng)相關(guān)領(lǐng)域的基礎(chǔ)性和擴(kuò)展性研究，尋求更科學(xué)的雨水花園管理、植物選擇和設(shè)計(jì)方法。這對(duì)城市生態(tài)環(huán)境的保護(hù)和雨水管理設(shè)施的發(fā)展具有深遠(yuǎn)的意義。

[1] 王佳，王思思，車伍，李俊奇.雨水花園植物的選擇和設(shè)計(jì)[J]．北方園藝，2012，(19)：77-81．

[2] Davis A P, Hunt W F, Traver R G,et al. Bioretention technology: overview of current practice and future needs [J].Journal of Environmental Engineering,2009,135(3):109-117.

[3] 羅紅梅，車伍，李俊奇．雨水花園在雨洪控制與利用中的應(yīng)用[J]．中國(guó)給水排水，2008，24(6)：48-52．

[4] 向露露，李俊奇，車伍，等．雨水花園設(shè)計(jì)方法探析[J]．給水排水，2008，34(6)：47-51.

[5] 蔡建國(guó)，舒美英，吳家森.6種濕生植物污水脅迫逆境生理研究[J].中國(guó)園林.2008(8)：83-85.

[6] 吳建強(qiáng)，丁玲，不同植物的表面流人工濕地系統(tǒng)對(duì)污染物的去除效果[J].環(huán)境污染與防治.2006(6)：432-434.

[責(zé)任編校： 張巖芳]

On Plant Selection and Design of Rain Garden

LIU Sirong， LIU Chunli

(CollegeofCivilEngin.andArchitecture，HubeiUniv.ofTech.，Wuhan430068，China)

Through studying the function of plants in rain garden and the environmental factors that might affect the growth of plants in rain gardens this paper explores the factors to be taken into account when selecting plants under different conditions. This paper preliminarily summarizes the principles of selecting and the method of designing plants for rain gardens, and lists the applicable rain garden plants in Wuhan.

rainwater management； rain gardens；floristics ; landscape design

1003-4684(2016)03-0113-04

TU418.9

A

2015-11-20

湖北省自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目(2013CFB027)

劉斯榮(1971-)，女， 湖北荊州人，湖北工業(yè)大學(xué)教授，研究方向?yàn)樯鷳B(tài)景觀，生態(tài)農(nóng)業(yè)景觀與景觀規(guī)劃