北方城市下凹式綠地植物選擇與配置模式

丁紀閩，楊 玨，黃利群，李靈軍

（1.水利部人才資源開發中心，100053，北京；2.北京中水新華國際工程咨詢有限公司，100053，北京）

隨著我國城市化進程的顯著加快，城市排洪與污水處理的問題日益突出。城市化的特征之一是樓房、道路、廣場等大量人工建筑使城市的硬化地面增加，硬化地面的增加導致了城市雨水入滲量減少，土壤滲流系數減小，地表徑流系數增大，使得城市地下水源的涵養和補給受到阻礙，地表徑流匯流時間縮短，強度增大，從而引起城市暴雨天氣時街道洪水泛流以及地下水儲量減少，由此產生了嚴重的城市水土流失問題，加大了城市排洪和污水處理壓力。為了解決這些問題，近幾年來，下凹式綠地在城市中的使用越來越普及，通過城市規劃區內公共綠地、單位附屬綠地、居住區綠地、防護綠地、生產綠地、風景林地、道路綠地等城市綠化的規劃、建設，使城市綠地、草坪起到更多消納雨水、減少洪峰流量的作用。

一、下凹式綠地的概念及功能

下凹式綠地是在綠地建設時，使綠地高程低于周圍地面一定的高程，以利于周邊雨水徑流的匯入。下凹式綠地透水性能良好，建設成本與常規綠地相近，可減少綠化用水并改善城市環境。下凹式綠地在城市中的應用主要有補充地下水、調節徑流和滯洪以及削減徑流污染物的作用。

1.補充地下水

城市下凹式綠地的蓄滲能夠起到補充地下水的作用。任樹梅、周紀明等對北京城區不同水平年、不同集水面積和不同下凹深度的綠地雨水蓄滲效果進行了分析和計算，當綠地為下凹式、且匯集周圍不透水鋪裝區的徑流時，雨水蓄滲效果最好，不但充分利用了綠地的下滲能力，而且充分利用了綠地的蓄水能力。蓄水能力隨下凹深度的增加而增強，當下凹深度為150 mm，最長蓄水時間為21小時，小于綠地一般植物耐淹時間，不影響綠地植物的生長。假設城市規劃面積及綠地面積與不透水鋪裝區面積之比為2∶1，在這種情況下，若北京市規劃面積為1 040 km2，平均每年將有1.55億m3雨水轉變為土壤水，3.66億m3補給地下水，外溢水量只有0.11億m3。與非下凹式綠地相比蓄水效果非常顯著，土壤水增加0.21億m3，地下水補給增加3.01億m3，外溢水量減少3.19億m3。

2.調節徑流和滯洪

城市下凹式綠地可起到調節徑流和滯洪的作用。陳守珊通過在天津設置實驗小區經過暴雨模擬設計得出，在相同設計暴雨頻率情況下，下凹式綠地的徑流系數明顯小于凸式綠地，且下凹10 cm的綠地小于下凹5 cm的綠地，可見，采用下凹式綠地充分利用了綠地的蓄水能力，使整個降雨過程的蓄滯能力得到增強；10年一遇的暴雨洪水，下凹10 cm和下凹5 cm的綠地比凸式綠地的徑流量分別減少40.3%和25.5%，洪峰流量分別減少39.2%和8.1%。周豐等通過北京市下凹綠地試驗場地實驗，從入滲產流過程可以得出，各種降雨頻率下的暴雨，單獨下凹式綠地攔蓄率為100%。當有1倍匯水面積，下凹式綠地下凹深度為10 cm時，降雨頻率為20%的暴雨，其攔蓄率為100%。當有2倍匯水面積，下凹式綠地下凹深度為15 cm時，降雨頻率為5%的暴雨，其攔蓄率為100%。降雨頻率為10%的暴雨，能使雨水徑流匯流滯后約75 min；降雨頻率為20%的暴雨，能使雨水徑流匯流滯后約45 min；降雨頻率為50%的暴雨，能使雨水徑流匯流滯后約30min。

3.削減徑流污染物

城市下凹式綠地在收集雨水的同時，起到削減徑流污染物的作用。楊清海、呂淑華等在華東師范大學校園采用模擬城市綠地和降雨系統裝置研究城市綠地對徑流雨水污染物的削減作用，通過對降雨過程及降雨后裝置內土壤微生物數量、生化作用強度及土壤性質的分析，初步研究了城市綠地對雨水徑流污染物的削減作用機理。結果表明：在2小時的降雨過程中模擬綠地對雨水中CODCr、氨氮、硝態氮、總氮和總磷的平均削減率分別為 41.3%、44.1%、38.5%、38.2%和39%。綠地系統對徑流污染物的去除是生物與非生物共同作用的結果。在降雨過程中污染物的去除主要依靠土壤及植物根系的吸附、過濾和截留作用，降雨后的5～8天內土壤微生物的生化作用最強，并且土壤有機質、總氮和總磷含量逐漸降低，主要進行的是微生物對吸附于土壤顆粒表面的污染物的分解作用，兩周后總氮和有機質在土壤中還有一定的累積，總磷含量基本達到降雨前的水平。程江等同樣在華東師范大學校園內，以現場7次降雨14組徑流污染監測數據為基礎，探討了下凹式綠地對城市降雨徑流污染的削減效應，分析了徑流污染負荷、綠地土壤與覆被植物、降雨歷時等因素對污染削減率的影響。結果表明：當COD、NH4-N和 TP 的濃度分別為56.0～216.0 mg/L、0.27～2.97mg/L、0.20～0.95mg/L 時，下凹式綠地對COD、NH4-N和TP的平均削減率為52.21%、48.98%和47.35%。下凹式綠地對徑流污染的削減過程可分為兩個階段：初期1小時的徑流污染削減率符合一級動力學模式，后期徑流污染削減規律可用二級動力學模式表示。降雨歷時增加可提高污染物削減率，當降雨歷時從3小時增加到20小時時，徑流污染的綜合削減率可從40%上升到65%。

二、北方城市下凹式綠地設置中存在的主要問題

關于城市下凹式綠地的研究，多數都只是選取單一的某種綠地結構作為研究對象，實際上，下凹式綠地在應用中需要對包括土壤質地、綠地植被種類、密度、蓋度以及綠地表層的堅實度等方面進行研究，得出適宜的參數，還要綜合考慮城市氣候、地形、徑流等方面的因素，才能獲得適用性較強的配置模式。當前下凹式綠地在應用上還是小尺度范圍內的，僅限于實驗和公園的小面積使用。

對于以北京為代表的北方城市，下凹式綠地的使用還存在諸多問題，其中尤其以植物的選擇問題最為突出。從氣候上，北方城市冬季較長，空氣干燥，降雨集中，因此，對于下凹式綠地在植物品種上的要求是：耐旱，耐淹，耐寒。從城市發展來說，北方城市發展較快，污染嚴重，在徑流對路面的沖刷，以及對垃圾的滲濾與淋溶作用下，徑流污染較重，另外，土壤鹽漬化程度較深，因此，對下凹式綠地植物的要求是耐鹽抗污。

除了以上對植物選擇的要求之外，如何優化配置綠地植物也是需要解決的問題之一。總之，針對北方城市的氣候、土壤以及經濟社會發展特點，應用下凹式綠地需要重視并解決植物選擇、配置及相應的保養管理問題。

三、北方城市下凹式綠地植物選擇及管理建議

針對以上問題，北方城市中應用下凹式綠地，在植物選擇與管理上需要注意以下幾個方面：

1.適應能力

可以選擇北方本地植物或者引進植物種，但植物要滿足適應性強、生長速度快、生物量大的特點，這樣既有利于及時吸收水分，又有利于削減洪峰，而且便于管理。如北方常用的馬藺、鳶尾、地被月季、八寶景天、澇峪苔草，屬于抗旱性強的地被植物；萱草、毛茛和五葉地錦，抗旱性稍差，可配合輕度控制灌溉；紫花地丁、蛇莓，屬喜濕地被植物，較耐淹。

2.耐寒能力

在下凹式綠地的植物搭配上，可選擇宿根花卉，該類花卉的優點是美觀，易繁殖，管理簡便，一年種植可多年開花。這類花卉大多屬耐寒蟬生態型。主要栽培種類有：石竹類、漏斗菜類、荷包牡丹、蜀葵、天藍繡球、鈴蘭、玉簪類、射干、鳶尾類等。種類繁多，花色豐富艷麗，適應性強，一次栽植，可供多年觀賞。

3.耐鹽抗污能力

馬藺、麥冬、甘野菊、青綠苔草、金娃娃萱草等植物的耐鹽能力較強，可選為北方下凹式綠地植物品種，這對于強化綠地削減徑流污染物的作用非常重要。

4.群落配置

在群落配置上，北方下凹式綠地應遵循適應性、本土性，加強凈化性的原則，選擇不同功能的綠地植物，配合喬、灌的層次搭配，使得下凹式綠地既起到調蓄徑流、凈化水質的作用，又具有一定的觀賞休閑價值。

具體做法是，根據綠地面積，選擇以抗旱、耐淹的草本植物為主導，依景觀要求，配置宿根花卉，以達到美觀效果，同時，在綠地中規劃線型、塊型小片區域，栽種耐鹽抗污能力強的品種，使得匯水得到凈化。

四、結 論

下凹式綠地在城市中的應用是一個集匯水、凈化、景觀功能于一體的系統工程。下凹式綠地在應用上還需要注意植物種的選擇和搭配。目前對綠地植物種間的關系研究還較粗淺，但綠地植物群落的組成并不是一組雜亂無章的堆積，而總是由一定的種類結合在一起，成為一個有規律的組合，以完成下凹式綠地的功能作用。因此，結合我國北方城市在氣候和經濟社會發展上的特點，以及北方綠地植物的不同特性，本文總結了北方城市下凹式綠地的主要植物品種，并根據下凹式綠地的功能要求，提出了群落配置的基本模式，這對推進下凹式綠地的應用，增加北方城市暴雨徑流調節能力，涵養其地下水等方面具有重要意義。

[1]楊敏生，裴保華，朱之梯.白楊雙交雜種無性系抗旱性鑒定指標分析[J].林業科學，2002，38（6）.

[2]申衛軍，彭少麟，張碩新.三個耐旱樹種木質部栓塞化的脆弱性及其恢復能力[J].生態學，2000，19（6）.

[3]熊清，王伯初，段傳人.植物抗脫水脅迫的分子機制生物化學與生物物理進展[J].2000，27（3）.

[4]楊清海，呂淑華，李秀艷，等.城市徑流對雨水徑流污染物的削減作用[J].華東師范大學學報 （自然科學版）,2008，（2）.

[5]程江，楊凱，黃民生，等.下凹式綠地對城市降雨徑流污染的削減作用[J].中國環境科學，2009（6）.