石家莊市濱水生態園植草溝建設與應用效果分析

陳敬宣

（石家莊市園林綠化管理處，河北石家莊 050000）

石家莊市濱水生態園植草溝建設與應用效果分析

陳敬宣

（石家莊市園林綠化管理處，河北石家莊 050000）

在“海綿城市”低影響開發雨水系統構建的理論基礎上，以石家莊市濱水生態公園為例，針對石家莊市2016年“7.19”特大暴雨的情況，對石家莊首次山體綠化的行洪景觀建設——植草溝進行初步的應用效果分析。結合山體坡度陡緩及地形走向，沿山體坡面合理設置植草溝，這樣做不僅可以減緩流速、改變水流方向、增加下滲量，而且可以減少地表徑流，護坡固土、防止水土流失?，F場的植草溝根據地形與場地情況做曲線布設，寬窄也可自由變化，平緩段結合卵石及濱水植被形成“旱溪”形式，既可引導水流至滲水塘，又能增加園內景觀。且植草溝鋪設黑麥草植生帶，能起到固土護坡、阻擋雨水、降低水流速度的作用。

海綿城市；植草溝；水土流失

近年來，我國大中型城市遭暴雨后頻現內澇災害，已嚴重影響人民的生活和生命健康，引發了政府和學者對城市水危機的關注和對傳統城市排水系統建設的反思[1]。針對日益嚴重的城市排水問題和內澇風險，2014年10月住建部發布《海綿城市建設指南——低影響開發雨水系統構建》，其中植草溝是低影響開發理念重要的組成部分。植草溝在“海綿城市”建設提出之前，多用于城市面源污染研究和城市雨洪研究，如美國制定的“最佳管理措施”（best management practices，BMPs）方案[2-3]，英國設計的“可持續排水系統”（sustainable drainage systems，SUDS）[4-5]等等，植草溝都是其中重要的組成部分。20世紀90年代，美國馬里蘭州的Prince George’s County首次提出了低影響開發理念（Low Impact Development，LID），并將植草溝定為其重要轉輸技術，植草溝成為“海綿城市”轉輸技術不可或缺的一部分。

植草溝是指種植植被的景觀性地表溝渠排水系統。地表徑流以較低流速經植草溝持留、植物過濾和滲透，雨水徑流中的多數懸浮顆粒污染物和部分溶解態污染物有效去除，同時對暴雨徑流具有顯著的延時調蓄功能[6]。Davis和Stagge等人研究了美國馬里蘭州公路植草溝對暴雨的徑流處理[7-8]，張新穎[9]研究了植草溝系統對城市暴雨控制試驗，沈子欣[10]等研究了植草溝對降雨徑流調蓄凈化效應的影響，以上研究都是為植草溝設計做理論支撐。

本文以石家莊市濱水生態公園為例，對石家莊市2016年7月不同降雨強度下植草溝的應用效果以及石家莊市濱水生態公園兩種不同植物的植草溝在暴雨時和暴雨前后的排水數據及恢復情況進行分析，以期為海綿城市建設提供理論依據。

1 研究區概況

石家莊市屬于溫帶季風氣候，四季分明，雨量集中于夏秋兩季。地貌特征東部屬于滹沱河沖積平原，地勢東南低西北高，差距大，地貌復雜。按其成因屬太行山山前沖洪積平原，海拔一般在30～100m，整體地勢較低。近年來對于日常的防洪排澇非常不利。因此，“海綿城市”的建設對于石家莊尤其重要。

石家莊市濱水生態公園是石家莊市海綿城市建設試點工程。海綿城市在山體綠化中應用在石家莊市尚屬首次。石家莊市濱水生態公園位于石家莊市滹沱河南岸，新城大道東西兩側，占地86.7hm2，其主山體由大量的建筑垃圾堆砌而成，高達70余米，垃圾存量達2000多萬m3，是石家莊市整治渣土山的重點綠化工程。石家莊市濱水生態公園同時也是石家莊市海綿城市建設試點工程。

2 濱水公園植草溝建設

由于濱水公園山體多處坡度較陡，山上的水如果直接從山坡沖下去會導致水土流失，影響行洪安全。故結合山體坡度陡緩及地形走向，沿山體坡面合理設置植草溝，可以緩流速、改變水流方向、增加下滲量，減少地表徑流，護坡固土、防止水土流失。

2.1 植草溝鋪設方法

現場的植草溝根據地形與場地情況做曲線布設，寬窄也可自由變化，平緩段結合卵石及濱水植被形成“旱溪”形式，既可引導水流至滲水塘，又能增加園內景觀。

該項目具體施工方法：沿山體坡面合理設置縱向植草溝，縱向植草溝間距為35～70m，主要是根據山體坡度、山體走向進行設置，在縱向植草溝之間設置橫向植草溝（一般縱向植草溝單側設置2～3道橫向植草溝，見圖1），橫向植草溝的目的主要是匯集橫向植草溝上方雨水，對下方地形減少沖刷，并將匯集后的雨水引入縱向植草溝，縱向、橫向植草溝形成網狀結構，將山上的水引入滲水塘，最后經滲水塘存儲、滲透、凈化后將多余雨水滲透地下或排至滹沱河。

生態植草溝是種植植被的景觀性地表溝渠排水系統，被廣泛應用于城市降雨徑流面源污染的控制，同時它對暴雨徑流具有顯著的延時調蓄功能。

濱水公園共設置植草溝75條，其中橫向植草溝51條，主要縱向植草溝24條。

圖1 濱河公園植草溝布局

縱向植草溝間距為35～70m，根據山體坡度和山體走向進行設置，在縱向植草溝與縱向植草溝之間設置橫向植草溝，縱向植草溝單側設置2～3道橫向植草溝，橫向植草溝的目的主要是匯集橫向植草溝上方雨水，對下方地形減少沖刷，并將匯集后的雨水引入縱向植草溝，最后引入滲水塘。

縱向植草溝的平面寬度5m，溝中心深度平均為0.4m，橫向植草溝的平面寬度為4.5m（圖2、圖3）。下側邊線與溝中心深度平均為0.25m。具體根據現場地形而定。

圖2 縱向植草溝剖面

圖3 橫向植草溝剖面

為減少因雨水沖刷造成的泥沙淤積，每個排水溝末端放置1t卵石（直徑20cm）。

植草溝鋪設黑麥草植生帶，既能起到固土護坡的作用，又能達到對雨水的阻擋，降低水流速度的作用。噴播試驗區可由噴播種植物覆蓋。

2.2 植生帶鋪設方法

（1）坪床準備。精細整地，清除場地內的石塊、建筑渣土等雜草雜物；旋耕翻土深度20～30cm為佳，把翻松的土壤耙平，做到土壤細碎，土層壓實，避免虛空影響鋪設質量。

（2）鋪種植生帶。把植生帶鋪在坪床上，邊緣交接處要重疊5～10cm，在種子帶上均勻覆土，覆土細碎均勻。厚度以不露出植生帶為宜，一般在0.5～1cm左右，覆土后用輥鎮壓，使植生帶與土壤緊密接觸。植生帶之間用U形草坪釘（直徑2.5～3mm）連接固定（6枚/m2）。鋪種過程中建議采用后退方法進行，邊鋪邊隨時覆土撐平（避免過多腳?。?。

（3）苗期養護。鋪種完后，即可視情況每天噴水，最好用噴灌方式，避免水柱直沖，水量以保持地表濕潤為宜。出苗后可逐漸減少噴灌次數，加大澆水量，一次澆透。草種發芽出苗期應控制人員進入、避免腳印，成坪后的養護與常規草坪相同。

3 結果與分析

3.1 降雨強度對植草溝影響

根據石家莊市氣象臺監測顯示，2016年7月12日早8點至晚8點降雨量為12.2mm，降雨強度達到中雨，2016年7月14日早8點至晚8點降雨量為48.6mm，降雨強度達到大雨，2016年7月20日晚8點至7月21日早8點降雨量為218.3mm，降雨強度達到特大暴雨。

對植草溝的觀察與分析，結果見表1。

表1 植草溝降雨排水情況統計

（1）當降雨量為12.2mm時，植草溝排水情況良好（圖4）。

（2）當降雨量為48.6mm時，植草溝排水情況較好（圖5）。

（3）當降雨量為218.3mm時，植草溝排水情況較差（圖6），遭到破壞，出現侵蝕溝。

圖4 中雨強度下植草溝排水效果

圖5 大雨強度下植草溝排水效果

圖6 暴雨強度下植草溝排水效果

3.2 破壞后植草溝恢復效果分析

（1）特大暴雨對白三葉植草溝造成的侵蝕溝深15cm，寬20cm（圖7）。由于白三葉根系淺，固土能力弱，特大暴雨的沖刷將白三葉連根沖走，對白三葉植草溝造成了嚴重破壞，雨后恢復只能重新覆土補植。

（2）特大暴雨對黑麥草植草溝造成的侵蝕溝深7cm，寬10cm（圖8）。由于黑麥草根系發達，特大暴雨的沖刷并沒有對黑麥草根系造成破壞，所以，2周之后可以得到恢復。（圖9）

4 結論

對這3次不同強度降雨量下植草溝的觀察與分析，得出的結論為：

圖7 白三葉種植區域侵蝕溝

圖8 黑麥草種植區域侵蝕溝

圖9 黑麥草種植區侵蝕溝恢復后

（1）植草溝在降雨強度為中雨和大雨時，白三葉植草溝和黑麥草植草溝排水情況均達到要求。

（2）植草溝在降雨強度為特大暴雨時，兩種植草溝排水情況都較差，且均遭到破壞，出現侵蝕溝。但是后期，黑麥草植草溝恢復能力顯著，僅僅2周的時間便可基本恢復原狀，并可正常排水，白三葉植草溝恢復工作則十分困難。

（3）兩種植草溝的匯水及排水總量達總降水的1/2～2/3，基本達到排水引流目的。

（4）植草溝植物應用的選擇：植草溝應選擇黑麥草這類根系發達的地被種植，不僅耐雨水沖刷，且景觀恢復效果較快。

本文探討了“海綿城市”重要的植草溝轉輸技術的應用效果。植草溝的建設，不僅有效阻止了水土流失，排水效果也十分顯著，達到了“海綿城市”建設的基本要求。在植草溝植物的選用上應以根系發達類地被植物為主，耐沖刷且恢復快，可以更好地切合“海綿城市”建設的核心理念，從經濟和實用角度上來看，黑麥草類根系發達的地被植物也遠遠的優于其他地被植物。目前尚缺乏對植草溝排水性能的評判標準或指導性文件，特大暴雨時，植草溝排水問題也茲待解決，若能及時有效的解決以上問題，植草溝將會在“海綿城市”的建設中占據更加重要的地位。

[1]尹澄清.城市面源污染問題：我國城市化進程的新挑戰[J].環境科學學報，2006，26（7）：1－4.

[2]Chen J，Adams B Analysis of storage facilities for urban stormwater quantity control[J].Advances in Water Resources，2005，28：377－392.

[3]D Arcy B，Frost A.The role of best management practices in alleviating water qualityproblemsassociated withdiffusepollution[J].TheSc.iTotalEnviron.，2001，265（1-3）：359－367.

[4]Ellisa J B，Deutsch J C，Mouchel J M，et al.Multicriteria decision approaches to support sustainable drainage options for the treatment of high way and urban runoff[J]. The Sc.i Total Environ，2004，334－335：251－260.

［5］Lee J G，Heaney J P，Lai F H.Optim ization of integrated urban wet-weather control strategies ［J］. Journal of Water Resources Planning and Management，2005，131（1）：307－315.

[6]Yousef Y A，W anielista M P，Harper HH.Removal of high way contaminants by roadside wawles[J].Trand. Res.Record 1017，TRB，Washington D C，1985.

[7]Davis A P，Jamil E，et al.Hydraulic performance of grass swales for managing Highway runoff[J].Water Research，2012，46（20）：6775-6786.

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

[9]張新穎.淺草溝系統對城市暴雨徑流的控制實驗研究[D].重慶：重慶大學，2008.

[10]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（6），46－52.

Construction and Application Result of Grassed Swales in Shijiazhuang Waterfront Ecological Park

CHENJing-xuan
（Shijiazhuang Landscaping Administrative Office，Shijiazhuang，Hebei 050000，China）

Based on the theory of building low-impact-development rainwater systems of"sponge city"，in the context of the rainstorm on July 19，2016，this paper conducted a preliminary analysis on the application result of grassed swales as a flooddischarge landscape constructionduring the first mountain forestation in Shijiazhuang.A case study was conducted on ShijiazhuangWaterfront Ecological Park.To properly set up grassed swales along the mountain slopewith consideration to the inclination of the slope and lay of the land can slow down the flow rate，change flow direction，increase infiltration，reduce surface runoff，and thus conserve the slope and prevent soil erosion.The grassed swales were laid out with variable width in a curved manner in accordance with the landform and site conditions.The gradual section was combined withpebbles and waterfront vegetation，forming a“dry stream”，which can guide the water flow to soakaway ponds and improve the landscape of the park.The grassed swales were also paved with ryegrassnursery strips，which can conserve the soil，prevent rainwater，and reduce the water velocity.

Sponge city；Grassed swales；Prevention of soil erosion

X322

A

1002-3356（2016）06-0001-04

2016-10-03

陳敬宣（1990-），碩士，助理工程師，主要從事園林綠化工作。