生態植草溝在城市綠地中的應用研究

葉潔華，許銘宇

（1.廣州市綠化公司，廣東 廣州 510070；2.廣州普邦園林股份有限公司，廣東 廣州 510600）

生態植草溝是一種通過種植植被且具有景觀價值的地表溝渠排水系統[1]，在海綿城市建設、低影響開發技術中扮演著重要角色[2-4]，被廣泛應用于城鄉降雨徑流所引起的面源污染控制[5-6]。因具有強大的下滲能力，同時可以收集、運輸雨水和補充地下水，起到削減徑流洪峰流量的作用。目前，國內關于植草溝技術的研究還處于起步階段，對于其構造技術鮮有報道。現有植草溝技術的水力停留時間普遍偏短，凈化效果稍弱，而生態植草溝對控制和削減進入受納水體的徑流污染負荷，改善城市綠化生態環境和提升城市品位具有重要意義，基于此，本文研究主要針對現有技術存在的問題，提供了一種城市綠化生態植草溝技術，該城市綠化生態植草溝能凈化水體，有效控制和削減進入受納水體的徑流污染負荷，實現城市雨水循環生態可持續發展。

1 主要設計構造

生態植草溝，呈凹坑狀設置在園林景觀平臺（道路）一側，雨水或其他積水匯聚到生態植草溝中，通過植被層的生物凈化以及沙石層、種植土層、透水土工布層、礫石層的初過濾后，再經過透水管和及其外壁的兩層透水土工布二次過濾后，回收到雨水收集井中的積水較為干凈澄澈，如果長時間沒有降雨，可通過雨水收集井內的積水對綠化帶內的植物進行澆水，減少水資源成本的浪費，有效實現對雨水的充分利用。以下通過四種不同的案例來分析植草溝的構成要素。

1.1 生態植草溝構造一

如圖1所示，該類生態植草溝從上至下依次包括植被層、沙石層、種植土層、透水土工布層、礫石層以及實土層，礫石層內設有透水管，透水管的末端連接有雨水收集井，透水管7外壁覆蓋有兩層透水土工布。植被層內可種植黑麥草、大油葉草與馬尼拉草等對環境適應性強，且植株較矮，既能防沖刷起到固土作用，又不會對排水造成太大影響的植物。生態植草溝中的積水通過植被層、沙石層、種植土層、透水土工布層、礫石層初過濾后，再經過透水管及其外壁的兩層透水土工布二次過濾，能有效過濾掉泥沙等雜質，使得收集到雨水收集井內的水干凈清澈，有利于城市雨水循環利用。

植被層的最低點與植被層兩側之間的高度差為h，h≥300mm，在本案例中，所述植被層的最低點與植被層兩側之間的高度差為本例的生態植草溝的溝深，且h為350mm。述沙石層的厚度為30～50mm，當沙石層的厚度大于50mm時，沙石層過厚，而植被層上的植物在種植初期根系較為短小，不利于植物汲取種植土層中的營養成分，容易造成植物生長緩慢甚至枯萎；當沙石層的厚度小于30mm時，沙石層過薄，積水容易沖刷掉沙石層上的沙石，導致積水不經過初過濾直接到達種植土層，降低凈化效率；在本例中，沙石層的厚度為40mm，且沙石層的厚度可取30～50mm，在該數值范圍內，沙石層既不會影響植物汲取養分，還有利于提高積水過濾效率和改善凈化效果。

種植土層的厚度為150～300mm，種植土層的滲水孔徑小，當種植土層的厚度大于300mm，積水通過所述種植土層所需的時間長，在暴雨迅猛時，容易出現溢溝，且植被層的植物根系長度通常為90～200mm，而種植土厚度過大，造成資源浪費；當種植土層的厚度小于150mm時，積水的過濾效果較差，且難以滿足植被層的植物生長需要，容易造成植物根系破壞透水土工布層；在本例中，種植土層的厚度為200mm，且種植土層的厚度可取150～300mm，在150～300mm的數值范圍內，種植土層不僅能滿足植物的生長需求，還能提高積水過濾效率和改善凈化效果，完成資源的最大化利用。

礫石層內填充有直徑為30～50mm的礫石，礫石層的厚度為150～250mm，礫石層具有強大的蓄水能力，可將多余的雨水暫時蓄積再緩慢釋放，當礫石層的厚度大于250mm時，礫石層的厚度過大，在積水的浸透容易大幅度膨脹，影響生態植草溝的結構穩定性；當礫石層的厚度小于150mm時，礫石層的蓄水能力低，且種植土層容易擠壓透水管，影響積水的過濾、排放和收集；在例中，礫石層的厚度為200mm，且所述礫石層的厚度可為150～250mm，在150～250mm的數值范圍內，礫石層的蓄水能力好，且不會影響生態植草溝的結構穩定性。

圖1 生態植草溝構造一圖例

1.2 生態植草溝構造二

如圖2所示，本生態植草溝構造二與上述構造一的區別點在于，植草溝的最外端與沙石層的最外端之間的距離為d，250mm≤d≤350mm，沙石層鋪設在所述植被層的最低點的下方，雨水匯聚在所述城市綠化生態植草溝時，積水和雜質會順勢積聚在生態植草溝的至低點，在兩側的停留較少，因此，對生態植草溝對兩側的過濾凈化要求低，且種植土層可滿足凈化需求，為了保證資源的合理化利用，本例中，d為300mm，且沙石層的最外端與所述綠化生態植草溝的最外端之間的距離d可設置為250～350mm，在該數值范圍內，既能節省沙石層的用料，減少成本投入，還不影響城市綠化生態植草溝的過濾凈化效果。

圖2 生態植草溝構造二圖例

1.3 生態植草溝構造三

如圖3所示，本植草溝構造三與上述構造二的區別點在于，透水土工布層與種植土層之間還設有干草層和填料層，干草層的厚度為30～60mm，填料層的厚度為20～70mm，填料層由陶粒、中砂和活性炭組成。干草層能阻擋泥土流失，可有效蓄積種植土層的水分，防止水分過分流失，可在種植土層干燥時再緩慢釋放水分，且干草層腐化時能添加種植土層的營養成分。干草層可設置在種植土層的內部或底部，在本例中，干草層設置在種植土層的底部，厚度為40mm，且干草層的厚度可為30～60mm，在該數值范圍內，干草層的蓄水能力好，且不會造成干草層腐化擠壓填料層；當干草層的厚度小于30mm時，蓄水能力較低，當干草層的厚度大于60mm時，干草層腐化容易積壓在填料層上，導致排水過濾效率低。填料層的作用為過濾吸附積水中的懸浮顆粒，以免懸浮顆粒依附在透水管7外壁影響排水，在本例中，填料層的厚度為40mm，且填料層9的厚度可為20～70mm，在20～70mm的數值范圍內，填料層的過濾效果好，且滲透效率高。

圖3 生態植草溝構造三圖例

1.4 生態植草溝構造四

如圖4所示，本生態植草溝構造四與上述的構造三的區別點在于，透水管的兩側設置有生態透水磚，透水管的上方設有第二透水土工布層，所述第二透水土工布層的兩端連接在生態透水磚10上。透水管設置在礫石層的至低點，生態透水磚豎立在透水管的兩側，與第二透水土工布層形成透水管的蓄水空間，防止礫石層膨脹擠壓透水管，第二透水土工布層阻擋積水下流引起的沙石流對透水管的沖擊，保護透水管的同時改善凈化效果。

圖4 生態植草溝構造四圖例

綜上所述，本生態植草溝技術經濟、環保、滲透性強、過濾性好、生態效果和景觀效果俱佳，能有效控制和削減進入受納水體的徑流污染負荷，對城市雨水循環利用以及生態改善都大有裨益，對實現生態可持續發展，具有重要的應用價值。

2 植物選擇

生態植草溝通過植被的滯留、過濾、吸附和凈化等功能，可有效緩解地表徑流流量，去除徑流中的污染物質，起到提升水質的作用，因此對于生態植草溝的植物選擇尤為關鍵。鑒于生態植草溝是一種特殊的綠地類型，優選耐澇耐旱能力較強、根系發達和凈化能力強的植物，不宜選擇過高的植物，過高的植物會影響徑流。對于轉輸型植草溝應選擇鋪滿草坪為主，能最大限度的實現雨水徑流的輸送；對于滲透型植草溝因具有滲透、滯蓄和凈化雨水徑流的作用，除了上述的篩選條件外，應優選當地的本土植物（提高存活率），亦可適當配置外來優異品種，兼顧功能性和景觀效果相結合。另外需根據地區的不同，做到因地制宜，結合周邊環境，多樣的植物植物配置，不僅具有美學價值還能夠為城市中的小動物提供微型的棲息地，目前應用比較多的植物品種主要有：大葉油草、黑麥草、馬尼拉、千屈菜、狼尾草、矮蒲葦、日本血草和花葉蘆竹等。

3 小結

傳統的植草溝采用滲排水管，積水通過滲排水管上的滲透孔進入滲排水管，積水中存在泥沙等雜質，容易堵塞滲透孔，而本技術中采用覆蓋有透水土工布的透水管，能有效過濾掉泥沙等雜質，且滲水效果強，能有效凈化收集到的積水。

本技術生態植草溝自上往下依次設置有植被層、沙石層、種植土層、透水土工布層、礫石層以及實土層，各層的縫隙錯落有致，有利于雨水流通，同時對初期雨水具有很好的過濾凈化作用。生態植草溝具有占地面積小、低養護景觀持久等優點，是一種能有效緩解城市雨洪排蓄的生態技術措施，在多降雨量的城市中具有大力推廣的意義。

[1] 劉燕,尹澄清,車伍.植草溝在城市面源污染控制系統的應用[J].環境工程學報,2008,(03):334-339.

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

[3] 陳敬宣.石家莊市濱水生態園植草溝建設與應用效果分析[J].河北林業科技,2016,(06):1-4.

[4] 王健,尹煒,葉閩,等.植草溝技術在面源污染控制中的研究進展[J].環境科學與技術,2011,34(05):90-94.

[5] 沈子欣,闞麗艷,車生泉.生態植草溝結構參數變化對降雨徑流調蓄凈化效應的影響 [J].上海交通大學學報(農業科學版),2015,33(06):46-52.

[6] 黃俊杰,沈慶然,李田.植草溝控制道路徑流污染效果的現場實驗研究 [J].環境科學,2015,36(06):2109-2115.