北方城市下凹式绿地植物选择与配置模式

丁纪闽，杨 珏，黄利群，李灵军

（1.水利部人才资源开发中心，100053，北京；2.北京中水新华国际工程咨询有限公司，100053，北京）

随着我国城市化进程的显著加快，城市排洪与污水处理的问题日益突出。城市化的特征之一是楼房、道路、广场等大量人工建筑使城市的硬化地面增加，硬化地面的增加导致了城市雨水入渗量减少，土壤渗流系数减小，地表径流系数增大，使得城市地下水源的涵养和补给受到阻碍，地表径流汇流时间缩短，强度增大，从而引起城市暴雨天气时街道洪水泛流以及地下水储量减少，由此产生了严重的城市水土流失问题，加大了城市排洪和污水处理压力。为了解决这些问题，近几年来，下凹式绿地在城市中的使用越来越普及，通过城市规划区内公共绿地、单位附属绿地、居住区绿地、防护绿地、生产绿地、风景林地、道路绿地等城市绿化的规划、建设，使城市绿地、草坪起到更多消纳雨水、减少洪峰流量的作用。

一、下凹式绿地的概念及功能

下凹式绿地是在绿地建设时，使绿地高程低于周围地面一定的高程，以利于周边雨水径流的汇入。下凹式绿地透水性能良好，建设成本与常规绿地相近，可减少绿化用水并改善城市环境。下凹式绿地在城市中的应用主要有补充地下水、调节径流和滞洪以及削减径流污染物的作用。

1.补充地下水

城市下凹式绿地的蓄渗能够起到补充地下水的作用。任树梅、周纪明等对北京城区不同水平年、不同集水面积和不同下凹深度的绿地雨水蓄渗效果进行了分析和计算，当绿地为下凹式、且汇集周围不透水铺装区的径流时，雨水蓄渗效果最好，不但充分利用了绿地的下渗能力，而且充分利用了绿地的蓄水能力。蓄水能力随下凹深度的增加而增强，当下凹深度为150 mm，最长蓄水时间为21小时，小于绿地一般植物耐淹时间，不影响绿地植物的生长。假设城市规划面积及绿地面积与不透水铺装区面积之比为2∶1，在这种情况下，若北京市规划面积为1 040 km2，平均每年将有1.55亿m3雨水转变为土壤水，3.66亿m3补给地下水，外溢水量只有0.11亿m3。与非下凹式绿地相比蓄水效果非常显著，土壤水增加0.21亿m3，地下水补给增加3.01亿m3，外溢水量减少3.19亿m3。

2.调节径流和滞洪

城市下凹式绿地可起到调节径流和滞洪的作用。陈守珊通过在天津设置实验小区经过暴雨模拟设计得出，在相同设计暴雨频率情况下，下凹式绿地的径流系数明显小于凸式绿地，且下凹10 cm的绿地小于下凹5 cm的绿地，可见，采用下凹式绿地充分利用了绿地的蓄水能力，使整个降雨过程的蓄滞能力得到增强；10年一遇的暴雨洪水，下凹10 cm和下凹5 cm的绿地比凸式绿地的径流量分别减少40.3%和25.5%，洪峰流量分别减少39.2%和8.1%。周丰等通过北京市下凹绿地试验场地实验，从入渗产流过程可以得出，各种降雨频率下的暴雨，单独下凹式绿地拦蓄率为100%。当有1倍汇水面积，下凹式绿地下凹深度为10 cm时，降雨频率为20%的暴雨，其拦蓄率为100%。当有2倍汇水面积，下凹式绿地下凹深度为15 cm时，降雨频率为5%的暴雨，其拦蓄率为100%。降雨频率为10%的暴雨，能使雨水径流汇流滞后约75 min；降雨频率为20%的暴雨，能使雨水径流汇流滞后约45 min；降雨频率为50%的暴雨，能使雨水径流汇流滞后约30min。

3.削减径流污染物

城市下凹式绿地在收集雨水的同时，起到削减径流污染物的作用。杨清海、吕淑华等在华东师范大学校园采用模拟城市绿地和降雨系统装置研究城市绿地对径流雨水污染物的削减作用，通过对降雨过程及降雨后装置内土壤微生物数量、生化作用强度及土壤性质的分析，初步研究了城市绿地对雨水径流污染物的削减作用机理。结果表明：在2小时的降雨过程中模拟绿地对雨水中CODCr、氨氮、硝态氮、总氮和总磷的平均削减率分别为 41.3%、44.1%、38.5%、38.2%和39%。绿地系统对径流污染物的去除是生物与非生物共同作用的结果。在降雨过程中污染物的去除主要依靠土壤及植物根系的吸附、过滤和截留作用，降雨后的5～8天内土壤微生物的生化作用最强，并且土壤有机质、总氮和总磷含量逐渐降低，主要进行的是微生物对吸附于土壤颗粒表面的污染物的分解作用，两周后总氮和有机质在土壤中还有一定的累积，总磷含量基本达到降雨前的水平。程江等同样在华东师范大学校园内，以现场7次降雨14组径流污染监测数据为基础，探讨了下凹式绿地对城市降雨径流污染的削减效应，分析了径流污染负荷、绿地土壤与覆被植物、降雨历时等因素对污染削减率的影响。结果表明：当COD、NH4-N和 TP 的浓度分别为56.0～216.0 mg/L、0.27～2.97mg/L、0.20～0.95mg/L 时，下凹式绿地对COD、NH4-N和TP的平均削减率为52.21%、48.98%和47.35%。下凹式绿地对径流污染的削减过程可分为两个阶段：初期1小时的径流污染削减率符合一级动力学模式，后期径流污染削减规律可用二级动力学模式表示。降雨历时增加可提高污染物削减率，当降雨历时从3小时增加到20小时时，径流污染的综合削减率可从40%上升到65%。

二、北方城市下凹式绿地设置中存在的主要问题

关于城市下凹式绿地的研究，多数都只是选取单一的某种绿地结构作为研究对象，实际上，下凹式绿地在应用中需要对包括土壤质地、绿地植被种类、密度、盖度以及绿地表层的坚实度等方面进行研究，得出适宜的参数，还要综合考虑城市气候、地形、径流等方面的因素，才能获得适用性较强的配置模式。当前下凹式绿地在应用上还是小尺度范围内的，仅限于实验和公园的小面积使用。

对于以北京为代表的北方城市，下凹式绿地的使用还存在诸多问题，其中尤其以植物的选择问题最为突出。从气候上，北方城市冬季较长，空气干燥，降雨集中，因此，对于下凹式绿地在植物品种上的要求是：耐旱，耐淹，耐寒。从城市发展来说，北方城市发展较快，污染严重，在径流对路面的冲刷，以及对垃圾的渗滤与淋溶作用下，径流污染较重，另外，土壤盐渍化程度较深，因此，对下凹式绿地植物的要求是耐盐抗污。

除了以上对植物选择的要求之外，如何优化配置绿地植物也是需要解决的问题之一。总之，针对北方城市的气候、土壤以及经济社会发展特点，应用下凹式绿地需要重视并解决植物选择、配置及相应的保养管理问题。

三、北方城市下凹式绿地植物选择及管理建议

针对以上问题，北方城市中应用下凹式绿地，在植物选择与管理上需要注意以下几个方面：

1.适应能力

可以选择北方本地植物或者引进植物种，但植物要满足适应性强、生长速度快、生物量大的特点，这样既有利于及时吸收水分，又有利于削减洪峰，而且便于管理。如北方常用的马蔺、鸢尾、地被月季、八宝景天、涝峪苔草，属于抗旱性强的地被植物；萱草、毛茛和五叶地锦，抗旱性稍差，可配合轻度控制灌溉；紫花地丁、蛇莓，属喜湿地被植物，较耐淹。

2.耐寒能力

在下凹式绿地的植物搭配上，可选择宿根花卉，该类花卉的优点是美观，易繁殖，管理简便，一年种植可多年开花。这类花卉大多属耐寒蝉生态型。主要栽培种类有：石竹类、漏斗菜类、荷包牡丹、蜀葵、天蓝绣球、铃兰、玉簪类、射干、鸢尾类等。种类繁多，花色丰富艳丽，适应性强，一次栽植，可供多年观赏。

3.耐盐抗污能力

马蔺、麦冬、甘野菊、青绿苔草、金娃娃萱草等植物的耐盐能力较强，可选为北方下凹式绿地植物品种，这对于强化绿地削减径流污染物的作用非常重要。

4.群落配置

在群落配置上，北方下凹式绿地应遵循适应性、本土性，加强净化性的原则，选择不同功能的绿地植物，配合乔、灌的层次搭配，使得下凹式绿地既起到调蓄径流、净化水质的作用，又具有一定的观赏休闲价值。

具体做法是，根据绿地面积，选择以抗旱、耐淹的草本植物为主导，依景观要求，配置宿根花卉，以达到美观效果，同时，在绿地中规划线型、块型小片区域，栽种耐盐抗污能力强的品种，使得汇水得到净化。

四、结 论

下凹式绿地在城市中的应用是一个集汇水、净化、景观功能于一体的系统工程。下凹式绿地在应用上还需要注意植物种的选择和搭配。目前对绿地植物种间的关系研究还较粗浅，但绿地植物群落的组成并不是一组杂乱无章的堆积，而总是由一定的种类结合在一起，成为一个有规律的组合，以完成下凹式绿地的功能作用。因此，结合我国北方城市在气候和经济社会发展上的特点，以及北方绿地植物的不同特性，本文总结了北方城市下凹式绿地的主要植物品种，并根据下凹式绿地的功能要求，提出了群落配置的基本模式，这对推进下凹式绿地的应用，增加北方城市暴雨径流调节能力，涵养其地下水等方面具有重要意义。

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