鄭州市節水型園林營建現狀調查與分析

常海榮，郭二輝，崔秋芳，楊喜田

(河南農業大學林學院,河南鄭州 450002)

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鄭州市節水型園林營建現狀調查與分析

常海榮，郭二輝，崔秋芳，楊喜田*

(河南農業大學林學院,河南鄭州 450002)

摘 要：通過實地調研及歸納總結,對鄭州市水資源短缺現狀和節水型園林建設中存在的問題進行分析,初步探討了在鄭州地區可實現的、操作性強的節水園林營建技術與方法。結果認為,篩選在鄭州地區生長良好的耐旱植物與鄉土樹種,科學配置植物生態群落;推廣節水型灌溉方式,切實提高灌溉效益;從建筑物、場地、道路3方面出發,選擇經濟可行的雨水利用方式;提高園林相關從業人員的業務水平等,最終實現水資源的節約及高效利用。

關鍵詞：鄭州市;節水型園林;耐旱植物;節水灌溉;雨水利用

DOI 10.16178/j.issn.0528-9017.20160223

近年來鄭州市園林綠地建設發展迅猛。如2005 - 2013年鄭州市綠化覆蓋率由34.9%升至38.2%,人均公共綠地面積由8.0 m2增至12.0 m2。截至2013年,鄭州市市區(含上街區)建成區綠地總面積達到1.32×108m2［1-2］。然而鄭州市的多年平均年降水量僅為629.2 mm,且降水量時空分布不均,60%左右的雨量集中在7—9月［3］。因此,急劇增加的城市綠地用水量與嚴峻的水資源短缺現狀之間的矛盾日益凸顯。

城市園林綠地作為城市生態系統中最積極的建設者,其發展不應以水資源的高消耗為代價［4］。在建設節約型社會背景下,2006年住房和城鄉建設部提出建設節約型園林的號召,目標在于節約資源和能源、改善生態環境,最終實現人與自然的和諧。包括挖潛、保土、節水、節能、節材五種模式［5］。其中節水園林理念的提出對于高效利用水資源起到引導作用,有助于在用水最少的情況下實現環境綜合效益的最大化,其相關普適性方法與技術的理論研究也較多,然而不同城市自然地理條件及經濟發展水平存在差異性,應根據具體情況采取相適應的節水策略。因此,對鄭州市節水型園林營建現狀進行調查與總結,在借鑒相關理論的基礎上探討適應其經濟發展水平、氣候特征、城市特色的園林節水技術與方法,對鄭州市城市園林綠地建設與可持續發展具有重要意義。

1　研究概況與方法

1.1鄭州市水資源概況

鄭州市地處中原腹地,人均水資源量180 m3,不足全國平均水平的10%、世界平均水平的6.25%。若按國際公認的每人500 m3的嚴重缺水邊緣標準,鄭州市屬于嚴重缺水地區［6］。

1.2研究對象、內容和方法

綜合性公園在一定程度上能夠代表一個城市或地區的綠地營建水平。因此,選取鄭州市人民公園、碧沙崗公園等典型案例作為調研對象,采取實地調查、歸納總結的方法,從雨水及中水回收利用、節水灌溉、耐旱植物應用等方面出發,找出鄭州市節水型園林發展中存在的具體問題,并提出相應的解決策略。

調查項目及具體內容。植物種類及配置,植物名稱、耐旱與否、主要配置模式;雨水利用,建筑、廣場及道路、場地雨水的利用形式;水景,形式、水源、駁岸類型、水質、景觀效果;鋪裝,鋪裝形式、材料;節水灌溉,灌溉方式、灌溉頻率、灌溉決策的制定;養護管理,節水措施及效果。

2　結果與分析

2.1現有的城市綠地結構不合理

由于“草坪熱”風氣盛行,相對于喬木和灌木,草坪在城市園林綠地中所占比重較大,而耐旱節水的木本及草本所占比例較小,如以結縷草、狗牙根、高羊茅等單一或混合種植為主的大面積草坪以面狀形式廣泛存在,而地被月季、金焰繡線菊、蔥蘭、大花馬齒莧等地被植物則多以點狀或線狀點綴其中。同時冷季型草坪的大量應用又加劇了水資源的浪費,其耗水強度較暖季型草坪平均高45%［7］。其次,因過分重視季相觀賞效果,引進大量外來樹種,導致鄉土植物與外來樹種的比例失衡,用水成本提高。王鵬飛等［8］對鄭州市公園綠地的研究表明,鄭州市公園綠地木本植物共54科103屬173種,其中鄭州本地種占總數的16.8%,而國內、國外引進種分別占總數的63.5%和19.7%。另外,城市綠地植被群落結構及樹種組成相對單一,多為草坪、灌木、草坪+灌木、草坪+喬木,而草坪+灌木+喬木的復層結構類型比重相對較小,如碧沙崗公園內大面積的疏林草地及草坪,不僅增加了景觀用水成本,且天然的雨水資源難以充分利用。

2.2灌溉設備及方式落后

因受到經濟及技術發展水平的影響,與迅速發展的綠地建設配套的灌溉系統卻沒有得到相應建立。節水灌溉產品研發與生產、節水灌溉工程設計與實施等環節脫節,未建立完善的組織與推廣系統,提供的技術與服務質量不高。經調查鄭州市綠地灌溉方式主要有噴灌和人工漫灌等,其中噴灌普遍存在整體水平低,設備使用壽命短,影響園林綠地景觀效果等問題。北三環普羅旺世社區、碧沙崗公園、人民公園、紫荊山公園、五一公園等綠地局部區域廣泛存在大水漫灌的落后方法,且綠地養護人員多年齡較大、不具備養護專業知識,在灌溉時多根據經驗采用“一刀切”的灌溉方法,遠大于不同植物需水量的要求,導致不必要的水資源浪費。

2.3雨水收集利用與中水回用未見規模

由于社會經濟發展水平、雨水收集利用技術發展不平衡等原因,鄭州市園林綠地在雨水收集與中水回用等方面仍有所欠缺,僅在少數工程項目中有所涉及,如鄭州植物園廣泛應用雨水回用技術,鄭東新區建設了人工濕地處理污水,五一公園綠地灌溉大量應用中水等。但多數城市景觀用水仍來源于地下水和自來水,能滿足一定的景觀效果,卻浪費了大量寶貴水資源。此外,雨水收集與利用系統建設經驗不足、做工粗糙、后期維護不到位等也是影響鄭州市雨水收集利用的重要因素。

3　鄭州市節水型園林技術與方法探討

3.1合理選擇植物種類，科學配置生態群落

3.1.1優先選用耐旱植物，配置節水型植物群落

選用耐旱植物是構建節水型植物群落的重要方法。耐旱植物包含旱生植物、中生植物中的耐旱種類及通過培育而成的耐旱植物品種。這類植物在形態和生理上有多種多樣的適應性,即使在干旱條件下也能保持適宜的含水量,因此在園林綠地中廣泛應用耐旱植物可達到節約水資源的目的。鄭州地區常見的耐旱喬木種類有楓香、黑松、垂柳、榆樹、側柏、合歡、黃連木、紫穗槐等。在地被植物的應用方面,建議適當增加狗牙根、結縷草等暖季型草坪的比例,或以相對節水抗旱的木本及草本地被如三葉草、紅花酢漿草、麥冬等代替草坪,既能增加景觀的豐富度,亦可減少灌溉用水量。

為了達到更好的節水效果,可根據植物的生態特征和立地條件,合理調整不同植物在綠地空間的位置。在平面布局上,根據植物生態特性將耐旱植物栽植于光照強度較大的位置,而將耐蔭、不喜光的地被植物栽植在光照較少或蔭蔽的喬木下方。在豎向設計上結合微地形將耐旱植物栽植于微地形的中上部,中等耐旱植物栽植于中部或者下部,不耐旱及耐水淹植物分別栽植于平地或下凹處等,不僅能滿足不同植物各自的需水要求,且能有效節水。另有研究表明,喬木綠量(單位面積上綠色植物的總量)占園林植物總量的80% ,生態效益量化值占園林植物總量的85%。因此,符合生態學特性的植物群落結構應以喬木為種植主體,并與灌木、草本結合科學配置節水型植物群落［7］。

3.1.2結合鄭州市實際情況，挖掘鄉土植物潛力

鄉土植物是經過長期的自然選擇,與本地氣候和周圍環境相適應的地帶性植物,不僅成活率高,養護成本低,而且在涵養保持水土、遮蔭降溫等過程中可發揮主導作用。鄭州地區可用于城市園林綠化的鄉土植物資源十分豐富,建議結合鄭州市的自然條件、文化底蘊、地域特色等充分挖掘鄉土植物潛力,篩選出適合鄭州市的優良鄉土喬灌木類型(表1和表2),并進行詳盡的樹種規劃,制定相應的政策激勵方案與行業規定,促進苗圃實現規模化種植并應用到園林綠地建設中。

表2　鄭州市部分鄉土灌木植物

3.2推廣節水灌溉

3.2.1灌溉水源的選擇

鄭州市園林綠地的灌溉用水及景觀用水絕大部分仍采用地下水和自來水,雖然滿足了其景觀功能,但與鄭州市本身水資源有限、約2/3的城市供水來源于地下水的現狀存在矛盾。因此,在園林綠地灌溉水源的選擇上,應盡可能使用中水或雨水等非常規水源。

位于鄭州市建設西路與文化宮路交叉口的五一公園,是園林節水灌溉方面較為優秀的案例。公園摒棄了“逢園必有水”的一貫做法,以分散在公園角隅的小型水景觀代替大面積的水景,并采用中水水源、噴灌方式進行日常灌溉,充分節約了優質的飲用水資源,減少大水漫灌造成的不必要浪費。另外,公園內舒緩優美的微地形設計延長了地表雨水流動的距離與時間,從而增加雨水的滲透量,有效補充地下水。園內喬灌木均有人工開挖的淺凹形樹池,可在雨天或者日常灌溉時有效蓄水等,鄭州市在進行節水園林建設時應借鑒五一公園的節水方法,從整體設計與養護管理等方面提高節水園林的建設水平。

3.2.2選擇適宜的灌溉方式，提高灌溉效益

灌溉效益的提高需要灌溉方式的選擇。研究資料表明,相比大水漫灌,采用噴灌可節水40%～50%,微灌可節水60%～70%［9］。因此,在鄭州市推廣先進適用的節水灌溉技術,改善和提高綠地灌溉條件顯得尤為重要。經調查除大水漫灌之外,在鄭州市園林綠地灌溉中應用較廣泛的是噴灌,其他灌溉方式僅在較小范圍內使用。建議在保持噴灌灌溉節水優勢的基礎上,綜合考慮投資成本和施工技術復雜程度,通過政策性鼓勵引導本地綠化建設項目設置配套的、較先進的灌溉方式。另外,在鄭州地區積極推廣國內外先進的養護管理經驗及措施。如Volo等［10］的研究表明,不同地區、季節及植物類型有最佳灌溉時間間隔和灌溉量值,可在不同地區經試驗后科學灌溉,且干旱地區灌溉時遵循少量多次的原則可有效減少耗水量。

3.2.3其他措施

除上述方法之外,精細的園林養護管理也是重要節水途徑之一。如利用專業生產的松鱗、植物殘體、礫石等覆蓋樹池或裸露地面(75 mm厚度的覆蓋物可減少70%的土壤水分蒸發)可減少地面水分蒸發［11］;或在土壤中混合有機質土、蛭石、泥炭土、保水劑等提高蓄水保墑能力,降低灌溉用水量等,均可起到節水目的。

3.3提高雨水利用效率

3.3.1建筑物對雨水的收集與利用

建筑物對雨水的收集、利用主要包含3個環節:屋頂花園對雨水的截留、周邊綠地中雨水的自然下滲和末端蓄積空間對雨水的收納(圖1)。結合鄭州市城市化進程較快、建筑物密度較高、屋頂花園建設規模較小的實際情況,應重點對第2和3環節進行設計與控制,將屋面雨水經雨落管引入建筑周邊綠地,結合滲透洼地、植被淺溝、旱溪等滲透與傳輸措施,使雨水得以凈化并最大限度地滲入地下,并通過水量平衡計算設計適宜大小的地下集水池、小型景觀水池等收納多余的雨水,用于周邊綠地日常灌溉或景觀用水等。

圖1　建筑物對雨水的利用

3.3.2場地雨水的收集

大量硬質鋪裝場地改變了雨水的自然滲透過程,暴雨時易形成大量地表徑流甚至積水。因此,通過控制不透水面積、采用透水鋪裝等對場地進行綜合管理十分重要。規劃設計時應盡量減少鋪裝面積、增加植被面積;在必須設置鋪裝時宜選用透水鋪裝,且其墊層設置收集措施時徑流削減能力可提高10%,達到40%～90%,但相應成本較高［12］。因此,在鄭州市應用時在鋪裝形式上可統一采用透水墊層,而將面層進行透水和不透水混合鋪設,形成立體組合的鋪裝結構,綜合效益較高;或充分挖掘場地的多功能屬性,在滿足景觀功能的基礎上,實現對雨水的收集利用。如在場地中的旱溪在旱季主要發揮景觀功能,而在雨季附加蓄水功能,可有效緩解暴雨或季節性降雨引發的積水問題。

3.3.3城市道路雨水的利用

鄭州市區硬化路面包括透水路面與不透水路面2類,透水路面包括人行道、景觀園路及部分停車場等,其余為不透水路面(如城市干道)。透水路面具有獨特的空隙結構,雨水經過時可直接滲透利用,不僅可調節城市空間的溫度、濕度,而且能有效補給地下水。鄭州市常見的透水鋪裝有各類透水磚、卵石等,結合鄭州市實際,彩色透水混凝土、碎石鋪裝可廣泛應用。彩色透水混凝土基層可采用透水材料,墊層選用級配碎石,甚至在碎石墊層間隔設置排水管,即使遇到暴雨也不易積水,適用于廣場、公園園路等。碎石鋪路直接將大小均一的碎石散落攤鋪即可,透水性良好且成本較低,適用于自然風格的園路。

對于不透水路面的雨水,應間隔一定距離設置入水口(斜坡狀)或設計齒狀路緣(圖2和圖3),使道路與其周邊綠地相互連通,順勢將雨水引入綠地,經過滲透、凈化過程污染程度較小、水質較好的排入調節池收集,受污染程度較高的則經雨水管排入污水處理廠經處理達標后加以利用。針對鄭州市常見的道路綠地高程與道路齊平或高于道路,可通過設計深度適宜的凹形綠地承接和貯存雨水,減少道路路面徑流外排,有效補充地下水,維持城市水生態平衡。

圖2　鋸齒形道牙

圖3　入水口處

3.4提高管理水平，推進節水工程

除上述技術和方法外,景觀設計師、施工人員、養護管理人員等也直接或間接地影響節水型園林的建設。如在規劃設計之初應摒棄只重視規模與形式的水景設計理念,轉而采用分散的小體量水景觀,既能滿足人們的親水需求,又能減少水資源消耗。植物配置設計時拋開單一、耗水的大片草坪,而用紅花酢漿草、地被月季、白三葉、蔥蘭等相對節水的地被植物代替等。在節水工程施工時,從細節抓起切實提高施工質量,提高雨水收集與利用效果;對養護管理人員定期培訓,提高其業務水平,并通過相關政策的制定促進城市綠地節水工程建設,建立相關評價體系,倡導全民參與等多種方法推進鄭州市節水型園林的建設。

4　小結

面對鄭州市水資源嚴重短缺的現狀,發展節水型園林是城市園林綠地建設的一種必然選擇。節水型園林的建設是一項系統工程,不僅包括在兼顧植物景觀效果的前提下優先選用耐旱植物種類、配置節水型植物生態群落;選用適宜的灌溉方式,根據植物需水量適量適時灌溉;結合鄭州市現狀選擇經濟適用的雨水收集利用方式,以最少的水資源投入,實現生態效益最大化。另外,園林從業者也應牢固樹立節水理念,從各個環節積極推廣國內外先進的節水經驗與措施,努力提高節水型園林的建設水平,實現城市水生態的可持續發展。

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(責任編輯：張瑞麟)

通信作者:楊喜田。E-mail:xitianyang@aliyun.com。

作者簡介:常海榮(1988—),在讀碩士,從事園林規劃設計及景觀生態相關的研究工作,E-mail:hairongchangaaa@163.com。

基金項目:國家自然科學基金青年項目(31570613)

收稿日期:2015-10-13

中圖分類號：TU986

文獻標志碼：A

文章編號：0528-9017(2016)02-0214-05

文獻著錄格式:常海榮,郭二輝,崔秋芳,等.鄭州市節水型園林營建現狀調查與分析［J］.浙江農業科學,2016,57 (2):214-218.