低影響開(kāi)發(fā)與綠色雨水基礎(chǔ)設(shè)施的植物選擇與設(shè)計(jì)

1、第28卷第21期中國(guó)給水排水www watergasheat co.m低影響開(kāi)發(fā)與綠色雨水基礎(chǔ)設(shè)施的植物選擇與設(shè)計(jì)王佳，王思思，車伍(北京建筑工程學(xué)院城市雨水系統(tǒng)與水環(huán)境省部共建教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100044)摘 要：低影響開(kāi)發(fā)與綠色雨水基礎(chǔ)設(shè)施是應(yīng)對(duì)城市雨洪問(wèn)題的有效理念和技術(shù)體系。植 物對(duì)雨水的滯留、凈化、下滲，以及雨水設(shè)施生態(tài)功能和美學(xué)價(jià)值的發(fā)揮都具有十分關(guān)鍵的作用。 首先總結(jié)了植物在雨水設(shè)施中的重要作用，然后概括了不同雨水設(shè)施內(nèi)植物的選擇原則與設(shè)計(jì)要 點(diǎn)，并列舉了一些適宜北京地區(qū)雨水設(shè)施的植物種類。關(guān)鍵詞：低影響開(kāi)發(fā)；綠色雨水基礎(chǔ)設(shè)施；植物；選擇；設(shè)計(jì)中圖分類號(hào)：TU992文獻(xiàn)標(biāo)

2、識(shí)碼：B文章編號(hào)：1000 -4602 2012)21 -0045 -04Plant Selection and Design of LID and GSIWANG Jia, WANG Si-si, CHE WuKey Laboratory of Urba n Stormwater System a nd Water En viro nment vMi nistry of Educati on >,Beijing University of Civil Engineering and Architecture Beijing 100044, China)Abstract :Low imp

3、act development LID) and green stormwaterinfrastructure GSI) are effectivecon cepts a nd tech no logysystemsto addressurba n stormwaterproblems .Pla nts play a vital role in stormwater rete nti on, purificati on and in filtrati on as well as ecological fu nctions an d aesthetic value of stormwater i

4、nfrastructure The crucial functions of plants in stormwaterinfrastructure were summarized .Then the prin ciples for select ion and desig n of pla nts in differe nt stormwateri nfrastructures were summed up, andsome appropriate plant species in Beijing were listed .Key words : low impact development

5、LID) ； green stormwaterinfrastructure GSI);plant;selecti on； desig n-# ?1994-201S Chinii AcademicEkctronic PuhlLshing Hcuse. Al rights reserved, http:w.inki.neL第28卷第21期中國(guó)給水排水www watergasheat co.m-# ?1994-201S Chinii AcademicEkctronic PuhlLshing Hcuse. Al rights reserved, http:w.inki.neL第28卷第21期中國(guó)給水排

6、水www watergasheat co.m基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目51208020);城市雨水系統(tǒng)與水環(huán)境省部共建教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究基金資助項(xiàng)目；北京建筑工程學(xué)院博士科研啟動(dòng)基金資助項(xiàng)目101100802)1低影響開(kāi)發(fā)與綠色雨水基礎(chǔ)設(shè)施面對(duì)城市化發(fā)展給城市帶來(lái)的一系列雨洪問(wèn)題,一些發(fā)達(dá)國(guó)家通過(guò)長(zhǎng)期探索和研究，提出了新的雨洪管理理念和技術(shù)體系，如低影響開(kāi)發(fā)(LID )和綠色雨水基礎(chǔ)設(shè)施GSI)等。兩者都是以分散式、小型化、綠色生態(tài)的方式控制城市雨水徑流，特別是 利用與植物相結(jié)合的各類技術(shù)措施，來(lái)減少雨水徑流、降低洪澇災(zāi)害、控制徑流污染、保護(hù)水環(huán)境。國(guó)內(nèi)外大量研究與實(shí)踐已經(jīng)證明丄ID

7、 /GSI可以有效應(yīng)對(duì)城市水澇、徑流污染、地下水位下降、水生態(tài) 環(huán)境惡化等突出問(wèn)題，具有顯著的生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效 益和社會(huì)效益，在國(guó)際上得到廣泛的推廣應(yīng)用 。2植物在LID雨水管理中的重要作用LID /GSI與植物相結(jié)合的主要工程措施包括：綠色屋頂，雨水花園、下凹式綠地等生物滯留設(shè)施 ， 植被淺溝，嵌草磚，雨水濕地、雨水塘和多功能調(diào)蓄設(shè)施等。植物作為這些設(shè)施的主要構(gòu)成要素，發(fā)揮著至關(guān)重要的作用：植物根系與土壤之間的相互 作用可吸收、凈化雨水徑流中攜帶的污染物，保護(hù)水環(huán)境；植物莖、葉、根系滯留和滲透雨水，減少雨水 徑流量、減緩流速；植物根系吸收滲透到土壤中的 雨水，并通過(guò)莖葉的蒸騰作用向大氣中釋放

8、；植物 根系固定土壤，防止土壤侵蝕；植物是重要的景觀 元素，使LID /GSI設(shè)施充滿生機(jī)和美感，具有顯著的 環(huán)境教育功能；植物改善空氣質(zhì)量、緩解熱島效應(yīng)、調(diào)節(jié)微氣候、提高生物多樣性。目前，我國(guó)已經(jīng)開(kāi)展了很多針對(duì)LID /GSI雨水設(shè)施的研究和應(yīng)用，取得了一定的成果 。LID /GSI 理念在我國(guó)越來(lái)越受到重視的同時(shí)，也遇到了一些問(wèn)題和挑戰(zhàn)，植物的選擇就是其中之一。由于缺乏 針對(duì)LID/GSI措施的植物選擇與設(shè)計(jì)研究，設(shè)計(jì)師和業(yè)主對(duì)不同雨水設(shè)施中植物的選擇與設(shè)計(jì)、植物的生長(zhǎng)狀況和凈化效果等方面存在困惑，一定程度上制約了 LID/GSI的推廣應(yīng)用。為了與景觀、園林、 道路等相關(guān)專業(yè)進(jìn)行配合，更好

9、地發(fā)揮LID /GSI措 施的功能，有必要針對(duì)不同雨水管理措施中植物的 選擇原則與設(shè)計(jì)方法進(jìn)行研究和探討。3不同類型雨水設(shè)施中植物的選擇合適的植物、科學(xué)的設(shè)計(jì)是 LID/GSI措施能夠 長(zhǎng)期、充分發(fā)揮其功能的關(guān)鍵。LID/GSI措施中植物的選擇方法有別于一般的園林綠地，除了考慮景觀功能以外，更重要的是植物在特殊環(huán)境下的生長(zhǎng) 狀況以及在雨水設(shè)施中的特殊功能。植物選擇與設(shè) 計(jì)的總體目標(biāo)是構(gòu)建可持續(xù)的植物群落，符合生態(tài)和審美的雙重要求。盡管不同雨水設(shè)施的結(jié)構(gòu)各不 相同，但是在植物的選擇方面有一些需要共同遵循 的基本原則：優(yōu)先選擇適應(yīng)場(chǎng)地環(huán)境的鄉(xiāng)土植物，確保各植物物種之間不存在負(fù)面影響；選擇對(duì)徑流污染

10、凈化能力強(qiáng)的植物；選擇耐污染、耐城市環(huán) 境、抗性強(qiáng)的植物：優(yōu)先選擇多年生植物，以減少維護(hù)費(fèi)用；不同物種搭配選擇，提高群落穩(wěn)定性、 美學(xué)及生態(tài)價(jià)值。在這些基本原則的基礎(chǔ)上，不同雨水設(shè)施的結(jié)構(gòu)、功能、適用條件有所差異，對(duì)植物 的要求也各不相同。以下針對(duì)主要的雨水設(shè)施類型 分別討論植物的選擇與設(shè)計(jì)方法，并列舉一些適宜 北京地區(qū)的植物種類。3. 1 綠色屋頂綠色屋頂主要有兩種形式：一類是建在陽(yáng)臺(tái)、露臺(tái)上的密集型（ntensive）綠色屋頂，它的設(shè)計(jì)往往是以人的欣賞和使用為目的，土壤層較厚，種植較大型的觀賞植物，這種綠色屋頂需要大量的灌溉和維 護(hù)管理，因此不是一種環(huán)境友好型的低影響開(kāi)發(fā)措 施；另一類是本

11、文所指的粗放型xtensive）綠色屋頂，它以環(huán)境功能為主，構(gòu)造輕，土壤層薄，并且維護(hù) 管理較為簡(jiǎn)單，在歐美被作為控制雨水徑流、改善建 筑環(huán)境的重要措施而廣泛應(yīng)用。粗放型綠色屋頂由植物層、種植土層、排水層、屋面防水層等組成，具有減少雨水徑流、凈化空氣、 夏季降低室溫、冬季減少室內(nèi)熱量散失、緩解熱島效 應(yīng)、提高生物多樣性、豐富城市景觀的作用。植物是 綠色屋頂?shù)闹饕采w物，通過(guò)植物對(duì)雨水的截留、吸 收作用以及土壤層對(duì)雨水的吸收作用，可以大大降低屋面雨水徑流的流量和流速，且經(jīng)過(guò)凈化后的雨 水可以收集后回用。此外，植物葉片的蒸騰作用有 助于調(diào)節(jié)建筑物的溫度，節(jié)約能源。粗放型綠色屋頂植物的選擇首先要考慮

12、到植物 根系的長(zhǎng)度不能超過(guò)種植土層厚度，受到屋頂?shù)某休d力和成本的限制，種植土層厚度一般為530cm,因此需要選擇根系較淺的植物；由于綠色屋頂位于高處暴露區(qū)域，因此需要選擇抗風(fēng)能力強(qiáng)的植 物；為了盡量減少對(duì)植物的澆灌和維護(hù)管理，應(yīng)盡量選擇抗旱能力強(qiáng)、不需經(jīng)常修剪、抗性強(qiáng)的植物。常 見(jiàn)的植物種類如八寶景天、垂盆草、佛甲草、紫花地丁、草地早熟禾等。3.2生物滯留設(shè)施生物滯留設(shè)施是指利用較淺的低洼區(qū)域種植植 物,通過(guò)植物、土壤的作用來(lái)對(duì)小匯水面（如停車場(chǎng)、小型廣場(chǎng)、街道、宅院等）的雨水進(jìn)行滯留、凈 化、滲透以及排放。生物滯留設(shè)施包括雨水花園、下 凹式綠地等類型：2,3：。生物滯留設(shè)施的設(shè)計(jì)滲透時(shí)間一般

13、不大于48h,需要選擇既可耐短期水淹、又有一定抗旱能力的植物。生物滯留設(shè)施中不同種植區(qū)的水淹情況有所 不同，一般可將種植區(qū)分為蓄水區(qū)、緩沖區(qū)和邊緣區(qū),三個(gè)分區(qū)水淹狀況依次遞減，植物在這三個(gè)分區(qū)中的配植要充分考慮到不同植物的耐水、耐旱特性；為了提高對(duì)雨水中污染物的去除能力，需要選擇根系發(fā)達(dá)、凈化能力強(qiáng)的植物?？晒┐祟惿餃粼O(shè) 施選擇的植物品種很多，城市中絕大多數(shù)的草坪草、 一些常見(jiàn)花草和木本植物，以及近年來(lái)引入城市綠-47 ?1994-201S Chinii AcademicEkctronic PuhlLshing Hcuse. Al rights reserved, http:w.inki.

14、neLwww watergasheatcom王 佳，等：低影響開(kāi)發(fā)與綠色雨水基礎(chǔ)設(shè)施的植物選擇與設(shè)計(jì)第28卷第21期化、抗性較強(qiáng)的觀賞草都可以種植在雨水花園中，可根據(jù)不同分區(qū)、不同景觀要求進(jìn)行選擇與配植。3. 3植被淺溝植被淺溝是指在地表溝渠中種植植被，利用重力流收集、輸送雨水并通過(guò)植被截留和土壤過(guò)濾處 理雨水徑流。植被淺溝一般用于城市道路的兩側(cè)、5!不透水地面的周邊、大面積綠地內(nèi)等。植被淺溝需要選擇抗雨水沖刷的植物，一般選擇高度在 75 150 mm之間的草本植物，植物過(guò)高可能會(huì)由于雨水 沖刷而引起倒伏，選擇較高的草本植物時(shí)要注意及 時(shí)修剪；選擇根系發(fā)達(dá)的植物，有助于污染物的凈化 及加固土壤

15、，防止水土流失；所選植物需要承受周期 性的雨澇以及長(zhǎng)時(shí)間的干旱；植物的種植密度應(yīng)稍 大，植被越厚，阻力越大，對(duì)雨水徑流的延緩程度也 就越大。植被淺溝內(nèi)的植物種類可以較為單一，常見(jiàn)種類有結(jié)縷草、野牛草、草地早熟禾等。3.4 嵌草磚嵌草磚是透水鋪裝的一種，多用于人行道、停車 場(chǎng)及車流量少的道路及廣場(chǎng)，是指帶有各種形狀空 隙的混凝土磚，空隙中種植植物。嵌草磚可以有效 促進(jìn)雨水入滲，保證小雨時(shí)地面無(wú)積水，同時(shí)空隙里 的植物可以凈化雨水徑流、減緩徑流流速、調(diào)節(jié)微氣 候及美化環(huán)境。嵌草磚一般種植低矮、耐踐踏的地 被植物；嵌草磚內(nèi)的植物也需要承受周期性的雨澇 及長(zhǎng)時(shí)間的干旱。植物種類有結(jié)縷草、野牛草等。 3

16、. 5 雨水濕地、雨水塘、多功能調(diào)蓄設(shè)施雨水濕地大多為人工濕地，用于控制雨水徑流 水質(zhì)及峰流量，調(diào)蓄利用雨水以及改善場(chǎng)地景 觀：6。雨水濕地是一個(gè)水陸交接、復(fù)雜的生 態(tài)系圖1雨水濕地植物分區(qū)示意Fig .1 Plant zoning in stormwaterwetland統(tǒng)，通過(guò)植物吸收、微生物降解等途徑去除各種污染 物，效果顯著。根據(jù)不同的水環(huán)境條件，可以將雨水 濕地分為5個(gè)區(qū)，如圖1所示刀。深水區(qū)：深約為0.451.8 m,需要選擇根系發(fā) 達(dá)、凈化能力強(qiáng)、抗較深水淹的水生植物。適宜選擇 沉水植物、浮水植物和部分挺水植物，如金魚(yú)藻、狐尾藻、睡蓮、鳳眼蓮、荇菜、荷花等。淺水區(qū)：深約為00.4

17、5 m,需要選擇根系發(fā) 達(dá)、凈化能力強(qiáng)、抗一定水淹的水生植物。該區(qū)域較 適合挺水植物的生長(zhǎng)，如香蒲、蘆葦、水蔥、菖蒲、慈 姑、鳶尾等。植被緩沖區(qū)：濕地水陸交錯(cuò)的地帶，是濕地向陸 地過(guò)渡的區(qū)域，處于土壤比較潮濕的環(huán)境中 ，也可能 周期性地被雨水淹沒(méi)，適合種植一些濕生植物以及 水陸兩棲植物，如千屈菜、黃菖蒲、莎草科、檉柳和柳 屬植物等。泛洪區(qū)：一般情況下處于比較干旱的環(huán)境中，當(dāng)遇到較大降雨或融雪時(shí)會(huì)被淹沒(méi)。泛洪區(qū)一般比較 平坦,某些濕地可以不設(shè)泛洪區(qū)，由植被緩沖區(qū)直接 過(guò)渡到邊緣區(qū)。這個(gè)區(qū)域的植物需要耐長(zhǎng)期干旱以 及短期水淹，植物種類可參考生物滯留設(shè)施 。邊緣區(qū)：邊緣區(qū)植物的選擇一般不受雨水淹沒(méi)

18、的影響，可以根據(jù)當(dāng)?shù)貤l件及景觀條件等來(lái)進(jìn)行選 擇。雨水塘是指具有調(diào)蓄雨水及生態(tài)凈化雨水功能 的天然或人工水塘。根據(jù)水環(huán)境的不同，可以將雨 水塘分為干塘和濕塘。干塘在雨季用于臨時(shí)調(diào)蓄雨 水徑流，在非雨季是干的；與雨水花園等生物滯留設(shè) 施相比，干塘的規(guī)模和雨水滯留深度均較大，植物需 要抵御周期性的水淹并可以在長(zhǎng)期干旱條件下良好 生長(zhǎng)，可供干塘選擇的植物品種不多，水陸兩棲類的 植物如黃菖蒲、鳶尾、千屈菜以及一些耐濕觀賞草等 可以種植在干塘中。濕塘長(zhǎng)期維持一定的水位，是非常好的一種生態(tài)水景觀，植物的選擇可參考雨水 濕地植物的選擇原則。雨水多功能調(diào)蓄是把雨水工程和城市生態(tài)環(huán)境及其他社會(huì)功能更好地結(jié)合的一

19、類工程措施。這類設(shè)施的規(guī)模較大，在非雨季調(diào)蓄池不存水或維持較 低的水位，在水位以上的區(qū)域可以建造綠地、公園、停車場(chǎng)等，發(fā)生暴雨時(shí)，則利用這些場(chǎng)所作為調(diào)蓄空 間,暴雨過(guò)后，雨水繼續(xù)下滲或外排 ，并且設(shè)計(jì)在一 定時(shí)間 一般不大于48 h）內(nèi)完全放空8。常水位 以下植物的選擇可參考雨水濕地深水區(qū)、淺水區(qū)植物的選擇原則，調(diào)蓄空間植物的選擇可參考生物滯（下轉(zhuǎn)第50頁(yè)）-48 ?194-2015 Chinii Academic Journal EkcirtH-iic FfuhishingHous A31 rights reserved, ki>net第28卷第21期中國(guó)給水排水www waterga

20、sheat co.m凈化肪后的效果對(duì)照見(jiàn)圖4由ffi4( h)可M fi出J' W能夠與泥漿形威絮體.諫累體與河水岀 現(xiàn)分層，充分說(shuō)明卩弋仃的絮醍作用能夠轅音改善河 逬水體的渾濁狀呪川圖4丟砂河水冷佬荊后的效果對(duì)那F igm4 PL*肘 邛伽pmi碼 嘰 during purifirsitiun uf lurbidriviRT Wifller in Kiin4技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析邃河水凈化匸程總投貴為15萬(wàn)元不包捆道 路、地面幣理修建)按熙流計(jì)為加M八計(jì)則電 費(fèi)為 4.63 x 10 1費(fèi)為 0 0*5 疋 m人工費(fèi)按孑人熾元/(人心計(jì)一則人丄費(fèi)為1.56 x 10 4元/阿1合汁總運(yùn)行費(fèi)用為

21、OJH5 (2心用(上換第47頁(yè) 幣設(shè)駄 4結(jié)語(yǔ)趙物的含理選擇巧醒植址氏期維持低影響幵瞪 ° j綠色雨水甚礎(chǔ)設(shè)施性能的關(guān)罐因當(dāng)之一 雨水17 施中植物的選擇關(guān)鍵圧要根據(jù)爾武設(shè)勉的姑陶和 功能哥求，充分暫應(yīng)水分淹沒(méi)時(shí)M 場(chǎng)地尺寸等待 殊條件，選樣適合武?？ōh(huán)境的杭物種類:此外需 根據(jù)場(chǎng)址設(shè)計(jì)的目標(biāo)與要求從精物的平血柑同、色 形、形態(tài)、質(zhì)地、季"規(guī)賞效麋芳方向辺行配植沒(méi)氏 達(dá)到美化環(huán)境的試規(guī)耍求 冃前國(guó)內(nèi)在這方面的研 丸和工裡實(shí)踐相對(duì)薄翳、唳伶加強(qiáng)&植物生丘上卜境 及功能發(fā)揮方面的其礎(chǔ)研究工件，篩選出適合各類 爾水設(shè)施的植物種類*推動(dòng)低影響開(kāi)堆與綠色晦水 嵐礎(chǔ)址施的雄展

22、乜養(yǎng)考文獻(xiàn)：11卡建龍、乍伍用虹星-塞于匱崑響開(kāi)笈的戢旳雨洪疫 制與利用方眩J中國(guó)恰水排*,2009.25(14)6- 9J6,21聊#匸柯.韋伍'李根瓠寫(xiě)雨花園在雨洪檸制與科5結(jié)論I肝實(shí)踐農(nóng)明卩址混凝技術(shù)可實(shí)現(xiàn)高註 k度河水的原位凈化，在長(zhǎng)為3.9 km的河道上采用 PAC混凝凈化采枷河水時(shí)+河水汛動(dòng)7.5 ii JnU濁 度可降到10 YHJ以河水淸澈見(jiàn)底2 針對(duì)河逍采砂高濁護(hù)河?xùn)X的處艸?！境?M仃投資少、見(jiàn)效快、操作彗理商咆的優(yōu)點(diǎn)，但存任 設(shè)侖I動(dòng)化程度低，加藥精度不高的問(wèn)SL建議在 實(shí)際1圧實(shí)施肘安裝與流遽聯(lián)動(dòng)的自動(dòng)加藥系統(tǒng) 外.混瞬反j :r;書(shū)成的泥沙察體肉沉徒血河底,建

23、議定期淸理河底淤握芹進(jìn)行填岬社禮參考文獻(xiàn)：I'輙術(shù)河逍杲嚴(yán)貶輯i¥怖指標(biāo)體系他構(gòu)建JL忒 利水電科技進(jìn)般009、対(3 ：29- M.12鄭戦丁 PT執(zhí)李咋.等國(guó)內(nèi)外掘股機(jī)理研用觀混酸刑的丿I哦現(xiàn)狀J*申回酣柑f水,200X23( 10)：油亠 17.H 二 niJiiL x% LicqP 71ill. rein, rn收稿日期口 iw in用中的應(yīng)用I中國(guó)給+：排4C.2OO8.24(6 1,48-523張怖乍伍茅像希.第-圖解罐用于雨水»j»F凹式 毎地的設(shè)計(jì)打.中給水排水“20(虬14(20”算- 39.4Un胃 S S U jiijp J tdw Plhiil dedin