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雨水花园的植物选择

       雨水花园是一种有效的雨水自然净化与处置技术,它收集地而和屋顶雨水,在地势较为低洼的区域,通过植物、沙土的综合作用使雨水得到净化,并使之逐渐渗入土壤,涵养地下水,或使之补给景观用水、厕所用水等城市用水。目前常见的雨水花园可分为二类:一是以控制径流污染为目的的雨水花园,一般适用于停车场、广场、道路的周边,处理污染较严重的初期雨水;二是以控制径流量为目的的雨水花园,一般适用于处理水质相对较好的小汇流而积的雨洪,如公共建筑或小区中的屋而雨水、污染较轻的道路雨水、城乡分散的单户庭院径流等川。无论哪种类型的雨水花园,植物在其中都发挥着至关重要的作用,现在前人研究的基础上,针对雨水花园中水流及污染物的特征,从目前常用的水生、湿生植物中选择适合雨水花园的种类,并探讨适用于不同种类雨水花园的植物配置方法。

1. 雨水花园的特征

1.1 雨水花园的水流特征
       雨水花园以天然降水为唯一水源,且花园而积有限,因此花园中的水流速度和水量与降雨息息相关:降雨期间花园中充满雨水,且水流速度较快,具有较强的冲刷作用;降雨过后花园中的水体处于平稳的渗透、蒸发阶段,水体的水平流动停{卜,随着时间的推移出现局部区域的干枯现象;干旱季节花园中的水体渗透、蒸发殆尽,露出花园地表及种植层。

1.2 雨水花园的污染物特征
       众多研究者经过分析测定,雨水中的污染物质有:悬浮物(SS)、有机污染物(COD)氯(C1)、总磷(TP)、溶解磷(PO4-P)、总氮(TN)、铵态氮(NH4+)、总铁(TFe)、铅(Pb)、锌(Zn) 、BOD5等,且以悬浮物(SS)和有机污染物(COD)为主。具有以下特点:污染物变化幅度较大,随机性很强;污染物浓度随降雨历时呈下降趋势,初期雨水水质较差,特别是55、COD等指标超标严重;COD、Pb、Zn与SS之间存在较好的线性相关关系,悬浮物SS不仅本身是一种污染物,而且组成它的颗粒表而还为其它污染物提供了附着的条件。

2. 雨水花园的适用植物

2.1 雨水花园植物选择的原则
       雨水花园既是一种有效的雨水收集和净化系统,也是装点区域环境的景观系统,因此花园内植物的选择既要具有去污性又要兼顾观赏性。植物的选择需符合以下原则。

2.1.1 优先选用本土植物,适当搭配外来物种本土植物对当地的气候条件、土壤条件和周边环境有很好的适应能力,在人为建造的雨水花园中能发挥很好的去污能力并使花园景观具有极强的地方特色。但国外在雨水花园的研究、建造和植物选择、培育方而有着更多的经验,提供了丰富的植物选材,可以在试验驯化的前提下谨慎选用,既提高花园中物种的多样性,又避免物种

2.1.2 选用根系发达、茎叶繁茂、净化能力强的植物植物对于雨水中污染物质的降解和去除机制主要有3个方而:一是通过光合作用,吸收利用氮、磷等物质;二是通过根系将氧气传输到基质中,在根系周边形成有氧区和缺氧区穿插存在的微处理单元,使得好氧、缺氧和厌氧微生物均各得其所,发挥相辅相成的降解作用;三是植物根系对污染物质,特别是重金属的拦截和吸附作用。因此根系发达、生长快速、茎叶肥大的植物能更好得发挥上述功能,是雨水花园植物选择的重要标准。其次雨水花园在降雨期间水体流动速度较快,因此要求植物拥有较深的根系。

2.1.3 选用既可耐涝又有一定抗旱能力的植物因雨水花园中的水量与降雨息息相关,存在满水期与枯水期交替出现的现象,因此种植的植物既要适应水生环境又要有一定的抗旱能力。同时作为一个需经常处理污染物的人工系统,容易滋生病虫害,所选的植物也要具有较高的抗逆性,能抗污染、抗病虫害、抗冻、抗热等川。

2.1.4 选择可相互搭配种植的植物,提高去污性和观赏性研究表明,不同植物的合理搭配可提高对水体的净化能力:可将根系泌氧性强与泌氧性弱的植物混合栽种,构成复合式植物床,创造出有氧微区和缺氧微区共同存在的环境,从而有利于总氮的降解困;可将常绿草本与落叶草本混合种植,提高花园在冬季的净水能力;可将草本植物与木本植物搭配种植,提高植物群落的结构层次性和观赏性。

2.2 适用于雨水花园的植物
       在丰富的湿生、水生植物及耐水湿的乔木品种中,根据以上原则、前人的研究成果、植物的自身习性选择出一些可供雨水花园使用的植物品种(表1~3)。其次,有一定耐涝能力的草坪草和观赏草也可用于雨水花园(表4)。

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3. 雨水花园中植物的配置方法

3.1 以控制径流污染为目的的雨水花园的植物配置方法
       此类雨水花园可用于停车场、广场、道路的周边,由于所处理的雨水污染较为严重,需选择对于各类污染物吸收能力较强的植物,花园可以人工湿地的形式来进行设计,通过植物、动物、土壤的综合作用来净化、吸收雨水。
       在水文条件良好,设计区域内自身有一定湿地基础的情况下,可以营造自然形式的湿地系统,反之则可营造较为规则的人工湿地。前者如美国华盛顿州Renton的水园工程,该水园由原有的一块湿地扩大发展而来,从周围道路和停车场汇集而来的雨水首先注入11个相互关联的沉淀池塘,使得雨水中夹带的悬浮污染物得以沉淀,而后将雨水释放到长而曲折的湿地中,让雨水在缓慢流淌的过程中,经植物、微生物和野生动物的综合作用而得到进一步的净化。后者,成都活水公园则给了人们一定的启示,该公园以成都府南河中五类水质为处理对象,在自西向东倾斜的台地中设计有厌氧沉淀池、兼氧池、培植有各种水生动植物群落的5个植物塘和12个植物床,受污染的河水经该系统的吸附、过滤、氧化、还原及微生物的分解作用逐步达到三类水质标准,最终回流到府南河中。用于处理雨水的规则式人工湿地可根据水质情况设厌氧或兼氧沉淀池,根据雨水流量设一系列台地状的植物塘。
       在植物的配置上,自然式湿地沉淀池的沿岸可成片种植芦苇、香根草等湿生植物,规则式人工湿地的沉淀池可沿岸边设计梯台式的植物床种植湿生植物,池塘中限制性得种植凤眼莲、大漂等水生植物,让悬浮物质得以沉淀的同时,也去除雨水中的部分有机污染物。自然式湿地沿线带状种植各种既能去除有机污染物又有一定观赏价值的湿生植物,如:香蒲、灯心草、莎草、菱白、慈菇、美人蕉、姜花等,并要适当配置常绿湿生植物,如石宫蒲、旱伞草等,保证冬季的净水能力,随着水质的逐步改善,在一些水流较缓的区域可种植存菜、睡莲等水生植物,增加观赏性。规则式湿地则将上述植物根据净水能力的高低,分别种植在各层的植物塘中,随着水质的净化在一些植物塘中可引入鱼类、蛙类等动物形成更复杂的动植物群落。

3.2 以控制径流量为目的的雨水花园的植物配置方法
       此类雨水花园一般用于处理公共建筑或小区中的屋而雨水、道路雨水等,水质相对较好,植物的选择范围更广,同时这些场所为人员密集区域,花园不仅仅是处理雨水的工具,还要满足人们活动和观赏的需求。

3.2.1 控制经流量与活动相结合的植物配置方法与人员活动相结合的雨水花园适合营造于居住区、公园中,花园而积较大,形成与周边区域平缓过渡的低洼地,其设计形式类似于公共绿地。根据雨水渗透和回收利用的要求,花园中铺设砾石层和填料层后,表层的植被以耐踩踏、耐涝的草本和耐水湿的乔、灌木为主。花园的草坪活动区可选用狗牙根、雀稗等耐涝能力较强的草坪草种,与花园周边道路和园内小径相衔接处可选用香菇草、三白草、鸭环草等既耐涝又对污染物有一定吸收作用的地被植物,整个区域内配合道路、活动、休息设施栽种湿地松、落羽杉、垂柳、枫杨等耐水湿的高大乔木,增强花园的立体层次及遮荫效果。这样的雨水花园可在雨后形成蓄水湿地,承担处理雨水的功能,天气晴朗时形成具有一定坡度和遮荫的草地,成为人们户外活动的重要场所。德国科隆斯堡山上位于某社区中心2条长30 m、宽20 m的绿色区域就起到了蓄水和供周边居民活动的作用。这2条绿色区域顺着地形由山顶向山脚倾斜,宽度上人工开挖成类似河道的“V”字型,让来自于屋顶、道路和广场的雨水能顺着绿地流向山脚,同时每隔一定距离设置一道混凝土挡水矮墙,加强了对雨水的截留作用,让雨水能停留在汇水区域中并慢慢渗入地下。当雨水渗透消失后,绿地就成为对各个年龄段的居民都极具吸引力的活动场所,儿童在此玩耍、成年人在绿地中的小径上漫步、老年人可以坐在混凝土矮墙上聊天、休息,虽然没有花哨的设计,但人们均各得其所口。

3.2.2 控制经流量与观赏相结合的植物配置方法与观赏相结合的雨水花园则适合营造在办公、商业、学校等公共区域,花园的而积较小或偏于狭长,因此需要营造得较为精致,满足公共区域中人们的观赏要求,形似水景园。根据用地情况,花园可以营造成长而蜿蜒的水渠或方正有序的水池,美国波特兰市的一些雨水花园则提供了有效的参考:前者如景观设计师穆拉色设计的波特兰首个雨水花园,它能对某大厦屋顶收集的雨水进行有效的渗透,为了最大限度得收集雨水,花园的造型为一系列浅滩、小瀑布以及被岩石分隔而成的、具有一定落差变化的串联水池,在前一个水池积满水之后,雨水才从池边溢出跌落到下一个水池,有利于污染物质的沉淀并使得雨水有充分的时间渗入地下;后者如位于波特兰塔博尔中学的雨水花园,它由一块长方形的停车场改造而成,来自学校屋顶的雨水顺着一系列混凝土排水道进入花园,2条豆砾石长廊南北而设,连接花园的两端,成为引导雨水的主体,更能形成两道平静的水而,增加花园的观赏性。在植物的配置方而,上述2种雨水花园都以雨水为唯一水源,地表具有良好的渗透性,因此花园存在丰水期和枯水期的交替变化,植物应以既耐涝又耐旱的观赏性湿生草本为主。在长条形的水渠中,可选择美人蕉、黄宫蒲、千屈菜、泽泻、红莲子草、石宫蒲等中小型湿生植物,随意而自然的点缀在池边石缝及卵石浅滩中,吸收雨水中各种有害的污染物并固定水渠边缘的碎石和沙土。如果进入花园的初期雨水所含污染物质较多,也可以考虑在接近进水口的1~2个水池中限制性地种植凤眼莲、大漂等去污能力较强的水生植物,并适当降低该水池的渗水能力,使其保持一定的水位。在方正集中的水池中,可重点选择禾本科、莎草科中小型的湿生植物和具有一定耐涝能力的观赏草,如:旱伞草、细叶莎草、多穗苔草、花叶卡开芦、花叶燕麦草、矮蒲苇、斑叶芒、细叶芒等进行较为规则、整齐的种植,体现观赏草群体的色彩和叶片线型之美。

4. 结论
       雨水花园作为一种经济有效的生态滞留渗滤设施,可以起到削减雨水峰流量、净化水质、涵养水源的作用,并可作为城市景观的一部分。它证明人们能够运用景观生态学观念和城市生态工程原理,恢复良好的城市环境质量。而植物作为雨水花园中吸附和过滤污染物质的主体有着重要的作用,因此在营造雨水花园时,各地需从当地的湿生水生植物中优选对污染物有较强吸附作用的品种,并注意合理的搭配,增强综合去污能力,保证冬季能正常发挥花园的作用。同时也要特别针对雨水中的污染物特征进行统一标准的植物去污能力测试,使得植物在雨水花园中的运用更具有科学依据。

作者: 阿普贝思 日期 2015年01月23日

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