水生植物在海綿城市構建中的應用
——以圭塘河井塘段城市“雙修”及海綿示范公園項目為例

劉 蒼，劉聿軒

（1.湖南水利水電職業技術學院，湖南 長沙410131；2.長沙理工大學建筑學院，湖南 長沙410015）

近年來，我國許多城市都面臨內澇頻發、徑流污染、雨水資源大量流失、生態環境破壞嚴重等問題。很多城市暴雨后，引發嚴重內澇，“看海”成了流行詞。城市發生內澇，很重要的原因是道路和建筑改變了地表徑流量，增加了地下管網的負擔，而傳統的市政“雨水排的越多，越快，越順暢”的模式，忽略了雨水的循環利用。實際上，可以通過海綿城市建設，統籌解決城市內澇、雨水資源化利用等多個問題。

什么是海綿城市？水生植物在海綿城市構建中能發揮什么作用？如何進行配置？本文以長沙圭塘河井塘段城市“雙修”及海綿示范公園項目為例，剖析水生植物在海綿城市中的生態功能和景觀美學價值，為海綿城市構建中景觀植物設計提供參考。

1 海綿城市的概念

2013年底，習近平總書記在中央城鎮化工作會議上提出：建設自然積存、自然滲透、自然凈化的“海綿城市”。

海綿城市是指城市能夠像海綿一樣，在適應環境變化和應對自然災害等方面具有良好的“彈性”，遇到有降雨時能就地或就近吸收、存蓄、滲透、凈化雨水，補充地下水、調節水循環；在干旱缺水時有條件將蓄存的水釋放出來，并加以利用，從而讓水在城市中的遷移更自然，不完全依賴下水道等“灰色設施”。

海綿城市建設應遵循生態優先原則，將自然途徑與人工措施結合，在確保城市排水防澇安全的前提下，最大限度地實現雨水在城市區域的積存、滲透和凈化，促進雨水資源的利用和生態環境保護。

海綿城市就要有“海綿體”，“海綿體”既包括河、湖、池塘、濕地等水系，也包括綠地、花園、可滲透路面等城市配套設施。雨水通過“海綿體”下滲、滯蓄、凈化、回用，最后剩余部分徑流通過管網、泵站外排，從而提高城市排水系統的標準，緩減城市內澇的壓力。

中國工程院任南琪院士對我國海綿城市建設劃分了不同版本，海綿城市1.0版是最原始的純自然功能凈化；2.0版則是靠一些人工設施來實現；3.0版是利用自來水廠、污水處理廠、城市水體與濕地、地下水等構成一個循環系統；而4.0版，就是在城市自然地理環境、氣象條件、基礎設施等大數據采集的基礎上，運用高科技開展頂層化數字設計，建立仿真系統，從而實現城市排澇和環境宜居的目標。

2 水生植物分類和生態功能

2.1 水生植物的分類

水生植物是指生長在水中或潮濕土壤中的植物，不同場地的水生植物構成不同植物體系。水生植物分為以下幾類：

1）沉水植物：其根扎于水下土壤之中，全株沉沒于水面之下，常見的有苦草、狐尾藻、黑藻、菹草、金魚草等。

2）漂浮植物：其莖葉或葉狀體漂浮于水面，根系懸垂于水中，常見的有浮萍、大漂、鳳眼蓮、萍蓬草等。

3）浮葉植物：根生長在水下泥土之中，葉柄細長，葉片自然漂浮在水面上，常見的有睡蓮、滿江紅等。

4）挺水植物：其莖葉伸出水面，根和地下莖埋在泥里，常見的有水生鳶尾、荷花、旱傘草等。

5）濱水植物：其根系常扎在潮濕的土壤中，耐水濕，短期內可容忍被水泯沒。常見的有垂柳、池杉等。

2.2 水生植物的生態功能

1）生物多樣性功能。水生植物品種繁多，從陸生逐漸過渡到沉水，層次豐富。此外，水生植物的幾何形態、色彩氣息、季像變化也各具特色。水生植物從大到幾十米高的喬木，小到幾公分高的沉水、漂水植物，形成完整濕地植物群落，為不同野生動物提供優良棲居地，這些水生動、植物的不斷繁衍和相互作用，使水體環境逐步演化為具有生命活力的自然生態體系。

2）凈化水質功能。水生植物光合作用吸收CO2、放出O2，改善水體質量，并且能消除水體中許多污染元素，具有重要的生態恢復功能。水蔥能凈化水中的酚類；蘆葦能凈化水中氯化物、有機氮、硫酸鹽，能吸收汞和鉛；鳳眼蓮對氮、磷、鉀及重金屬離子均有吸收作用；沉水植物還可以促進水中懸浮物、污染物質的沉積，并可通過吸收、轉化、積累作用降低水中營養鹽，從而抑制水體內浮游藻類生產量，同時能防止底泥的再懸浮，提高水體的透明度。水生植物在美化水體景觀、凈化水質、保持河道生態平衡方面具有顯著功效[1]。

3）保護河岸、涵養水源功能。植物根系具有較強的穿扎固土能力，在坡面上和消落區種植耐水濕的喬灌木和地被植物，一方面減少地表徑流，另一方面可以減輕水流、波浪對河湖岸的侵蝕和沖刷，起到固土護坡作用。同時，植物的根莖葉的生長對土壤具有改良作用，提高了土壤持水性，增加了土壤抗侵蝕能力。所以岸邊種植水生植物既能保持水土起到固土護岸作用，又能提高河岸土壤肥力，改善生態環境[2]。

3 長沙海綿城市水生植物的應用

長沙為亞熱帶季風氣候，降水充沛，雨熱同期，四季分明。年平均氣溫17.2℃，年均降水量1 361.6 mm。長沙作為中部海綿城市建設示范區，擴大植物綠色覆蓋，加快推進海綿城市建設，已經成為城市“雙修”重點內容。

長沙水生植物資源豐富，在園林景觀中常用的水生植物近40種，且每年都會引進新品種。其中荷花、睡蓮、花菖蒲、水生鳶尾、美人蕉等屬于具有較高觀賞價值的種類，群植、叢植可營造片、面、點的景觀效果；蘆葦、水蔥、香蒲、金魚藻等植物具有較強的凈化水質功能，適合在靠近河、湖岸邊水域或在浮島上種植；常見的垂柳、池杉、水松等大喬木濱水種植，可美化河、湖岸線。

目前正在建設的長沙圭塘河井塘段城市“雙修”及海綿示范公園項目是全國為數不多的海綿城市4.0項目，總占地370畝，綿延2.3 km，規劃了“四個全國之最”：最強“海綿體”、最智慧河道系統、最豐富濱河公園、最長液晶天幕，力爭打造集購物、娛樂、休閑于一體的自然生態示范區、運動休閑區、文化藝術區和生活體驗區。4.0版本海綿城市公園，創造性地引入了大小海綿理念，大海綿是指對片區內全部綜合排污、排水管網進行整體改造，通過新建截污管網、調蓄池、生態濾池，建立多級生態過濾體系，將70%以上的降雨和污水就地消納和利用，確保進入圭塘河的水質得到提升；小海綿則是對大海綿的補充，在公園道路周邊設置小型景觀生態濾池、雨水花園等點狀海綿設施，通過大小海綿的聯動，實現對圭塘河的生態修復。

在生態修復過程中不同區域對水生植物的生態功能要求各不相同，所以水生植物的利用要遵循再現自然的原則，應選擇與當地環境氣候相適應的水生動、植物，確保生物的存活率，選擇的景觀植被和造型應與生態綠心環境相適宜。

1）岸帶修復中水生植物的應用。岸帶修復主要對已有硬化河岸進行生態修復，通過恢復岸線和水體的自然凈化功能，強化水體的污染治理效果。該項目生態岸帶有近自然駁岸、石籠駁岸、生態袋駁岸等形式。

近自然駁岸是指駁岸較緩，駁岸兩側植被較多，包括完整的挺水植被，如蘆葦、燈芯草、水生鳶尾、再力花等和沉水植被，如菹草，金魚藻，苦草等。近自然駁岸不僅能起到防浪護坡的效果，還能有效地凈化水中的污染物；石籠駁岸采用高強度鋼絲編織成六角形籠狀，填充石塊以后就可以覆土播草種綠化；生態袋駁岸是指在駁岸堆放生態袋用來防浪固坡，生態袋透水性高、消浪效果好，且袋內能生長植被，可凈化水質。草種主要有馬尼拉、黑麥草、狗牙根、百慕大等。

2）河道生態凈化中水生植物的應用。對河道及部分連通生態調蓄塘進行生態修復，設置沉水植物、浮島等，并適度投放水生動物，逐步恢復以沉水植物和底棲生物等為代表的較為完善水體生態系統給微生物提供繁殖場所，形成“沉水植物-底棲動物”的共生生態，凈化水體，保持水體良性循環。

水生植物系統構建采用“四季常綠矮型品種草坪+季節性水草+景觀沉水植物”配置方案。四季常綠水下草坪，選用改良矮型苦草；季節性水草，強化對營養鹽的凈化吸收和水景效果，其中冬季水下森林用小茨藻等，而夏季水下森林用龍須眼子菜、輪葉黑藻等，在水體中央分別配置水域。景觀沉水植物用水蘭，提升水景效果，豐富水草種類，健全水生態系統的穩定性。

浮島猶如一個水上陸地，在上面種植浮水植物僅用一個框架將其需要的范圍圈住即可，常選用睡蓮。浮島也會種植一些大型挺水植物，如千屈菜、黃菖蒲、水生美人蕉等。浮島植物不僅營造了水面的景觀，同時還凈化了空氣，它創造了適宜多種生物生息繁衍的環境條件，在有限區域重建并恢復水生態系統。

3）雨水花園和生態濾池中水生植物的應用。雨水花園是一種有效的雨水自然凈化與處置技術，它收集地面和屋頂雨水，在地勢較為低洼的區域，通過植物、沙土的綜合作用使雨水得到凈化，并使之逐漸滲入土壤，涵養地下水或補給景觀用水。該項目的雨水花園分布在整個公園，產生的雨水被雨水花園接收，透過土層被過濾并排入圭塘河。根據雨水花園種植區不同的水淹情況，可分為蓄水區、緩沖區、邊緣區。植物在這3個分區中的配植要充分考慮到不同植物的耐淹、耐旱特性。雨水花園在降雨期間水體流動速度較快，因此要求植物擁有較深的根系。此類植物有蘆葦、蘆竹、香蒲、傘草、細葉沙草、香根草、紅寥等。

生態濾池是深度凈化雨水的設施，池中儲存的雨水通過砂濾層過濾被凈化，溶解物通過與過濾料的化學反應從水中被去除。其中生物凈化過程才是最重要的凈化部分，過濾料的顆粒表面為凈化雨水的細菌提供了營養源和生存地，細菌通過消耗氧氣將有機污染物分解為二氧化碳和水。該項目設置8個生態濾池，主要分布于圭塘河井塘段兩岸。在濾池內大約30%的時間有水，所以選擇種植蘆葦和黃菖蒲、水生鳶尾、水生美人蕉等球根植物，能忍受壅水和土壤的長期濕潤。

4 結語

根據2016年長沙市政府關于全面推進海綿城市建設的實施意見，力爭用15年左右時間將長沙市建成我國中部地區特色鮮明、功效完善、產業健全的海綿城市典范，城市建成區80%以上的面積達到將75%的降雨就地消納和利用的目標，實現“小雨不積、大雨不澇、水體不黑臭、熱島效應有緩解”。

圭塘河是長沙唯一的城市內河，隨著城市化快速發展，從20世紀70年代末開始，圭塘河逐漸被污染，河岸垃圾遍地、污水橫流、水質黑臭，被稱為“臭水溝”。2011年，圭塘河流域綜治項目啟動，主要進行河道清淤、重金屬污染治理、生態修復等建設。2016年建成的圭塘河生態景觀區長3.2 km，沿河展幅約200 m。恢復蜿蜒九曲的河岸自然生趣；人們不僅可遠觀，還可以親水嬉戲；河內水流清澈，魚兒在水底嬉戲，兩岸樹木成林，花草叢生。昔日“臭水溝”正在華麗變身，成為長沙最為矚目的風景線之一。

圭塘河井塘段城市“雙修”及海綿城市建設示范公園項目，屬于圭塘河綜治系統工程，其建設旨在對圭塘河香樟路-勞動路河段生態環境進行治理，構建海綿城市示范公園，下雨時對沿河兩岸的雨水進行吸水、蓄水、滲水、凈水，需要時將蓄存的水“釋放”并加以利用，從而增加圭塘河的水流量，提高水資源的利用率，減少沿河兩岸的污水排放，使區域生態環境得到有效治理，圭塘河中游水質和水量得到徹底改善。該項目將成為長沙城市生態修復、城市修補的標桿項目。

圭塘河海綿城市示范公園項目的建設，對改善沿岸生態環境和水體環境、提升水質凈化能力、蓄水和增水有重要作用，對長沙市其他區域的建設具有示范作用。

根據海綿城市建設功能需要，結合當地氣候環境特點，根據水面寬窄、水流緩急、空間開合科學地進行水生植物的種植配置，還要考慮植物的姿態、線條、形韻和色彩進行搭配，從而使海綿城市更具活力、更美觀，促進生態環境的有效維護，提升城市蓄水與凈水的能力，為海綿城市的可持續性發展提供更為深入的保障。