葉 程，張 鑫，陸 海

（1.吉林建筑大學(xué) 市政與環(huán)境工程學(xué)院，長(zhǎng)春 130118；2.長(zhǎng)春科技學(xué)院 建筑工程學(xué)院，長(zhǎng)春 130022）

隨著城市非滲透鋪裝路面面積的逐漸增加以及大氣污染的愈發(fā)嚴(yán)重，大中型城市的面源污染情況日益惡劣，有些城市甚至一到夏季暴雨時(shí)段便洪澇災(zāi)害頻發(fā)。這不僅造成了城市雨水資源的浪費(fèi)，也給城市造成了經(jīng)濟(jì)上的巨大損失。

雨水資源利用是一個(gè)綜合考慮城市防洪、雨水徑流污染控制以及生態(tài)環(huán)境改善等要求的雨水保護(hù)和利用的過程。在諸多雨水利用的手段中，雨水花園是目前較為普遍的技術(shù)措施。利用雨水花園，可通過植物的蓄水含水功能來實(shí)現(xiàn)徑流水量的控制，也可通過植物、微生物以及土壤的綜合作用去除徑流中的污染物，實(shí)現(xiàn)徑流水質(zhì)的控制。鑒于雨水花園在雨水資源利用中的重要作用，現(xiàn)在許多新城建設(shè)項(xiàng)目中雨水花園設(shè)計(jì)出現(xiàn)的頻率也越來越高。雨水花園在國(guó)外已經(jīng)得到了很好的實(shí)踐，如愛丁堡的雨水花園、美國(guó)的54廣場(chǎng)和賓夕法尼亞的雨水花園等。雨水花園在我國(guó)也正在逐漸被設(shè)計(jì)者所采用。

1 雨水花園主要功能以及植物的功能

根據(jù)不同地區(qū)的雨水特征以及雨水的不同用途與水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，雨水花園所起到的主要功能也不同。在面源污染嚴(yán)重的地區(qū)，其主要功能為控制徑流水質(zhì)，減小污染；在暴雨洪澇災(zāi)害嚴(yán)重的地區(qū)，其主要功能為削減雨水徑流量。雨水花園中的植物功能主要包括污染物吸收與凈化、雨水滯留與滲透、生態(tài)功能及環(huán)境美化功能等。

1.1 雨水花園主要功能

雨水花園的主要功能包括以下四點(diǎn)：一是通過填料的物理過濾、化學(xué)吸附、生物作用和植物的吸收來控制徑流水質(zhì)，減少污染；二是通過雨水花園的下滲和蒸發(fā)作用削減雨水徑流量和峰值流量；三是增加地下水補(bǔ)給，減少城市化對(duì)原有水文條件的影響；四是改善景觀生態(tài)質(zhì)量[1]。

1.2 雨水花園中植物的功能

植物在雨水花園中的功能多種多樣，主要包括：污染物吸收與凈化、雨水滯留與滲透、生態(tài)功能及環(huán)境美化功能等[2]。

植物對(duì)于污染物的吸收與凈化功能主要體現(xiàn)在三個(gè)方面：一是利用植物根莖對(duì)懸浮污染物、重金屬等物質(zhì)的攔截與吸附作用；二是植物利用光合作用吸收雨水中的氮磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)；三是植物在呼吸作用下在根系周圍形成穿插的有氧區(qū)與無氧區(qū)，使好氧與厭氧微生物發(fā)揮作用，降解污染物。

植物對(duì)于雨水的滯留與滲透起到至關(guān)重要的作用。植物可以通過根莖葉的作用來滯留雨水，并且通過根莖吸收雨水然后經(jīng)過蒸騰作用將吸收的雨水釋放。植物根莖在地下的生長(zhǎng)可以增強(qiáng)土壤的滲透能力，從而增加雨水在土壤中的滲透量，減緩非滲透鋪裝路面所帶來的積水問題。

在生態(tài)功能及環(huán)境美化功能方面，快速城市化導(dǎo)致城市內(nèi)部的生態(tài)環(huán)境日益惡劣，例如，熱島效應(yīng)、霧霾與生物種類銳減等生態(tài)問題層出不窮。雨水花園中的植物可以通過光合作用吸收空氣中的污染物以緩解霧霾問題，通過蒸騰作用增加空氣濕度來緩解熱島效應(yīng)與高溫天氣。同時(shí)，雨水花園中的植物也為其他生物提供棲息地。

雨水花園中植物可以吸收與凈化雨水中的污染物，通過雨水滯留與滲透減小地表徑流量，增強(qiáng)城市生態(tài)功能。而合理地對(duì)雨水花園中的植物進(jìn)行選擇與布置是優(yōu)化雨水花園設(shè)計(jì)，強(qiáng)化雨水花園功能的一種有效方式。

2 東北地區(qū)雨水花園植物設(shè)計(jì)分析

東北地區(qū)地處高緯度地帶，春秋季時(shí)長(zhǎng)較短。夏季溫暖濕潤(rùn)且短，降水量大且降水時(shí)段集中，容易在強(qiáng)降雨條件下造成洪澇災(zāi)害，雨水花園中植物的根系易因長(zhǎng)時(shí)間浸泡在水中而死亡。冬季寒冷干燥且長(zhǎng)，氣溫極低，冰雪不易消融，降水方式以降雪為主，植物易因低溫而死亡。然而，東北地區(qū)的自然土壤以黑土為主，土壤肥沃，易于栽培植物。

在雨水花園設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)注意結(jié)合該地區(qū)的雨水特征以及雨水利用途徑，依據(jù)其突出點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。同時(shí)，還應(yīng)將雨水花園的其他功能有機(jī)地結(jié)合考慮。因此，正確選擇植物并進(jìn)行合理的植物布置，將為東北地區(qū)雨水花園各項(xiàng)功能的正常實(shí)現(xiàn)提供基本保障。

2.1 東北地區(qū)植物選擇原則

基于東北地區(qū)獨(dú)特的氣候與土壤條件，同時(shí)考慮其植物污染物去除、景觀優(yōu)化以及植物生長(zhǎng)繁殖等綜合因素，雨水花園植物的選擇應(yīng)符合以下原則。

2.1.1 選用耐旱、耐澇、抗寒的植物

東北地區(qū)年降雨量自東南向西北遞減，在600～1 000 mm，水量分布不均。夏季，東北地區(qū)降雨集中且降雨量大，因此可能會(huì)有干旱與洪澇自然情況交替進(jìn)行。冬季，東北地區(qū)氣候嚴(yán)寒，植物在低溫與嚴(yán)寒天氣的雙重影響下容易死亡。因此，為了保證東北地區(qū)雨水花園的功能與降低后期的維護(hù)成本，應(yīng)優(yōu)先選用耐旱、耐澇、抗寒的植物。

2.1.2 當(dāng)?shù)刂参飪?yōu)先考慮，適當(dāng)輔以外來品種

東北地區(qū)本土植物在當(dāng)?shù)氐某苫盥矢?，而且?dāng)?shù)刂参锬苓m應(yīng)當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)條件，能與當(dāng)?shù)厣镄纬闪己玫幕ドc共生關(guān)系，因此應(yīng)優(yōu)先考慮選用當(dāng)?shù)刂参?。同時(shí)，可以適當(dāng)引入外來樹種，增加生態(tài)多樣性和景觀多樣性[3]。

2.1.3 選取根莖發(fā)達(dá)、處理污染能力強(qiáng)和枝葉較大的植物

雨水花園中的植物通過根莖吸收雨水中的無機(jī)污染物與有機(jī)污染物，以降低地表徑流雨水中化學(xué)需氧量（COD）、水中懸浮物（SS），水中含氮量（TN）、含磷量（TP）等指標(biāo)[4]。由此可知，根莖發(fā)達(dá)、枝葉較大的植物一般擁有較強(qiáng)的污染物處理能力。因此，選取根莖發(fā)達(dá)的植物可以有效提高雨水花園單位面積的雨水凈化量，提高凈化后的雨水水質(zhì)。

2.2 雨水花園植物布置

雨水花園由外向內(nèi)植物布置區(qū)域可分為邊緣區(qū)、過渡區(qū)與蓄水區(qū)。東北地區(qū)屬于半濕潤(rùn)地區(qū)，春季干旱嚴(yán)重，夏季降雨集中，冬季降雪嚴(yán)寒。依據(jù)這些特點(diǎn)，應(yīng)針對(duì)不同植物布置區(qū)域分別進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2.2.1 邊緣區(qū)植物布置

雨水花園邊緣區(qū)的植物蓄水能力較弱，主要起到花園中雨水污染物凈化與景觀美化作用。因此，邊緣區(qū)原則上選取植株較高、枝葉較為繁茂的旱生植物。由于東北地區(qū)冬季嚴(yán)寒，邊緣區(qū)植物須耐寒，以保證冬季時(shí)雨水花園邊緣區(qū)植物不被凍死，保持景觀美化功能。綜上，東北地區(qū)雨水花園邊緣區(qū)可選取銀杏、香椿、水杉和白楊等植物。

2.2.2 過渡區(qū)植物布置

雨水花園過渡區(qū)需要設(shè)置一定坡度，以便降落在雨水花園內(nèi)的雨水由邊緣區(qū)向蓄水區(qū)匯流。過渡區(qū)植物主要起到雨水的滲透與截流作用，因此植物深根系需要發(fā)達(dá)。相關(guān)試驗(yàn)表明，根系較發(fā)達(dá)的植物其雨水截流能力與滲透能力均較強(qiáng)[5-6]。過渡區(qū)在暴雨時(shí)期也有可能淹水，植物需要有短期耐水淹能力。綜上，過渡區(qū)植物主要選取濕地植物與耐水濕植物，如濕地松、水松、水杉、河柳、垂柳與旱柳等。

2.2.3 蓄水區(qū)植物布置

雨水花園蓄水區(qū)在暴雨期將雨水收集在花園內(nèi)的匯流區(qū)域，在干旱期將收集的雨水以蒸發(fā)形式向空氣中揮發(fā)，另外蓄水區(qū)還可以起到極好的景觀美化作用。但是，若植物選擇不當(dāng)，冬季絕大多數(shù)水生植物都會(huì)死亡，喪失植物效應(yīng)，雨水花園的水質(zhì)凈化和景觀效果會(huì)受到影響。因此，蓄水區(qū)植物需要選取有較好耐寒性與觀賞性的水生植物，如美人蕉、菖蒲、風(fēng)車草、燈心草、香蒲與蘆葦?shù)取?/p>

3 結(jié)論

作為一種有效的雨水資源利用低影響開發(fā)措施，雨水花園能有效地控制面源污染、削減洪峰徑流流量。在城市發(fā)展過程中，它能夠緩解洪澇作用，減少城市經(jīng)濟(jì)損失。然而，由于東北地區(qū)特殊的自然環(huán)境條件，在進(jìn)行雨水花園植物設(shè)計(jì)時(shí)，需要因地制宜，選擇適宜的植物，合理布置植物。

東北地區(qū)具有降雨時(shí)段集中，降雨量不均勻，夏季多雨溫暖，冬季寒冷降雪，面源污染嚴(yán)重的特征。雨水花園植物需要有較好的耐旱、耐寒、耐澇的性能，并且根莖須發(fā)達(dá)，有較強(qiáng)污染物處理能力。另外，應(yīng)根據(jù)雨水花園邊緣區(qū)、過渡區(qū)與蓄水區(qū)的作用與不同植物的特性，正確進(jìn)行雨水花園植物布置設(shè)計(jì)。

1 王建軍，李 田.雨水花園設(shè)計(jì)要點(diǎn)及其在上海市的應(yīng)用探討[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2013，36（7）：164-165.

2 王 佳，王思思.雨水花園植物的選擇與設(shè)計(jì)[J].北方園藝，2012，（19）：77-80.

3 張倩倩，王云中.水文條件下的城市雨水花園植物配置研究[D].西安：西安建筑科技大學(xué)，2016.

4 李家科，李亞嬌.基于SWMM模型的城市雨水花園調(diào)控措施的效果模擬[J].水力發(fā)電學(xué)報(bào)，2014，33（4）：62-63.

5 唐成雙，羅 紈.雨水花園對(duì)暴雨徑流的削減效果[J].水科學(xué)進(jìn)展，2015，26（6）：788-789.

6 李俊奇，李寶宏.雨水花園蓄滲屋面徑流案例分析[J].中國(guó)給水排水，2010，26（10）：130-131.