蔡家珍,黃寶華

(漳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院食品工程學(xué)院,福建 漳州363000)

在我國(guó)城市化快速發(fā)展進(jìn)程中，城市硬化路面比率高達(dá)10%～15%，地表植被覆蓋率降低，雨水不能被地表植物截留下滲涵養(yǎng)地下水，只能形成道路徑流。傳統(tǒng)道路雨水處理一般采用“快速排除”和“末端集中”控制模式，每逢大雨，主要依靠管渠、泵站等基礎(chǔ)設(shè)施排水，容易造成城市逢雨必澇。因此，如何有效控制道路雨水徑流的問題亟待解決。

近年來，國(guó)內(nèi)一些城市在道路排水設(shè)計(jì)中將雨水管網(wǎng)工程技術(shù)與道路綠地相結(jié)合，構(gòu)建基于低影響開發(fā)理念的道路雨水管理新模式[1,2]。即模擬自然水文循環(huán)過程，應(yīng)用不同低影響開發(fā)技術(shù)措施，結(jié)合道路綠地景觀設(shè)計(jì)在源頭進(jìn)行雨水徑流管理的道路排水形式[3]。

生物滯留帶作為城市道路建設(shè)中重要的低影響開發(fā)技術(shù)措施，能夠有效調(diào)節(jié)城市雨水徑流、減緩城市內(nèi)澇災(zāi)害以及進(jìn)一步改善徑流雨水水質(zhì)[4]。同時(shí)，能夠通過植被、微生物、土壤的生化作用對(duì)雨水進(jìn)行滯留、凈化和下滲處理，以低成本、高效率的方式，在場(chǎng)地源頭和末端削減雨水徑流流量、促進(jìn)雨水下滲、控制徑流污染。基于此，針對(duì)閩南赤紅壤多雨地區(qū)土壤滲透性較差、降雨強(qiáng)度較大的特點(diǎn)，筆者對(duì)生物滯留帶在閩南城市道路中的應(yīng)用進(jìn)行了探討。

1 生物滯留帶在城市道路中的應(yīng)用模式

生物滯留帶是指在地勢(shì)較低的區(qū)域通過植物、土壤和微生物系統(tǒng)蓄滲并凈化徑流雨水的設(shè)施。城市道路屬于線性基礎(chǔ)設(shè)施，最理想的情況是通過設(shè)置生物滯留帶讓雨水通過橫坡排入一側(cè)的綠地中，并在設(shè)施內(nèi)增設(shè)溢流口，超出截流設(shè)計(jì)能力的雨水能通過溢流口流入雨水管網(wǎng)[5～7]。以閩南地區(qū)漳州市典型的三板四帶式道路為例，該地區(qū)土壤以赤紅壤為主，土壤滲透性較差，平均年降水量為1453～1612mm左右。通過優(yōu)化道路綠地布局，創(chuàng)造更多具有滯蓄雨水能力的綠地空間，降低不透水面的連續(xù)性，使道路雨水徑流盡可能滯留和下滲，從而由源頭削減道路徑流總量和峰值流量(圖1)。

圖1 城市道路雨水收集系統(tǒng)平面圖示意圖

2 道路生物滯留帶的景觀營(yíng)造途徑

坡度是道路生物滯留帶景觀營(yíng)造中最需要考慮的因素。城市道路作為典型的線性景觀空間，當(dāng)縱向坡度較大時(shí)，會(huì)加快生物滯留帶內(nèi)雨水的匯流速度，從而影響對(duì)雨水的滯留、蓄滲和凈化[8]?！熬坝^擋水堰”是解決雨水徑流落差的重要方法，利用景石、木材、金屬板、混凝土等景觀材料等距或間距、單獨(dú)或序列地布置于設(shè)施內(nèi)，形成階梯式排水景觀，從而延長(zhǎng)雨水滯留和傳輸時(shí)間。植物與土壤表層覆蓋物是道路生物滯留帶內(nèi)部景觀營(yíng)造的重要元素，利用塊石、砂礫、植被等景觀材料增加生物滯留帶表面的粗糙度，形成“薄層漫流”景觀，并有效地減緩匯流速度，延長(zhǎng)徑流流程。雨水入流口也是景觀營(yíng)造的重要節(jié)點(diǎn)，可以形成“面狀和點(diǎn)狀式入流”景觀。當(dāng)生物滯留帶的外沿低于路牙時(shí)，雨水徑流順道路坡度均勻自然地分散流入設(shè)施內(nèi)，形成連續(xù)面狀的入流景觀。當(dāng)生物滯留帶的外沿高于路牙時(shí)，雨水徑流通過路牙豁口流入設(shè)施內(nèi)，通過卵石防沖刷景觀營(yíng)造，形成點(diǎn)狀的入流景觀(圖2、圖3)。

圖2 雨水入流口點(diǎn)狀式入流景觀圖3 雨水入流口面狀式入流景觀

3 道路生物滯留帶的豎向設(shè)計(jì)

道路生物滯留帶的結(jié)構(gòu)通常由蓄水層、種植土壤層、砂濾層、礫石層組成。在閩南赤紅壤地區(qū)，由于土壤滲透性較差，應(yīng)采取換填的措施提高設(shè)施功能，因此建設(shè)費(fèi)用較高。Goh等[9]通過實(shí)驗(yàn)表明，生物滯留設(shè)施的填料中添加10%(體積分?jǐn)?shù))的輪胎碎屑后，標(biāo)準(zhǔn)生物截留介質(zhì)去除率由57.5%提高至80.4%，不僅成本低且不影響植物生長(zhǎng)，同時(shí)可以減少生物滯留設(shè)施的總深度。因此，在實(shí)際項(xiàng)目中可采用10%的爐渣、輪胎碎屑等可回收材料作為人工填料層，既可減少設(shè)施深度，又能降低建設(shè)成本。生物滯留帶最小深度(H)計(jì)算公式如下：H=H1+H2+H3+H4。H1為蓄水區(qū)深度，由于赤紅壤滲透性較差，取值80～100mm；H2為滿足植物生長(zhǎng)土層厚度，種植草本植物、灌木、喬木分別取值≥300、500、800mm；H3為砂濾層厚度，若采用中粗砂，取值100mm；H4為礫石層厚度，若采用粒徑為20～30mm礫石，取值200mm。

圖4 生物滯留帶內(nèi)部豎向關(guān)系圖

4 適用于閩南地區(qū)道路生物滯留帶的植物選擇

結(jié)合城市道路綠地設(shè)置生物滯留帶，往往呈現(xiàn)典型的線性空間景觀特點(diǎn)，而植物是營(yíng)造道路線性景觀和維持生物滯留帶性能的關(guān)鍵因素之一，應(yīng)綜合考慮其景觀效果及其滯留蓄滲、凈化水質(zhì)功能進(jìn)行選擇。針對(duì)閩南地區(qū)土壤滲透性較差、降雨強(qiáng)度較大、道路雨水徑流污染嚴(yán)重的特點(diǎn)，應(yīng)優(yōu)先選擇根系發(fā)達(dá)、耐水淹且有一定耐旱能力且耐水污染的鄉(xiāng)土植物[10]。在植物群落結(jié)構(gòu)上，上層應(yīng)以耐旱耐水濕的喬木為主(如烏桕、秋楓)，中層配以管理粗放能耐水淹的開花灌木(如木槿、美人蕉、洋金鳳)，下層可以配置低成本的觀賞草(如狼尾草)，靠近行人的邊界可以種植近年來引入城市綠化的觀賞草(如細(xì)葉芒)。在植物生長(zhǎng)環(huán)境方面，設(shè)施中部蓄水區(qū)內(nèi)的植物根部生長(zhǎng)速度比莖要慢，淹沒的根系難以維持莖葉的蒸騰作用，對(duì)植物的耐淹抗旱和抗污染能力要求較高，可配置大葉榕、秋楓；緩沖區(qū)的植物，這些植物具有耐淹耐旱和抗雨水沖刷功能；由于邊緣區(qū)無蓄水功能，需選用較耐旱的植物[11]。同時(shí)，在生物滯留帶的出入水口處宜栽植須根發(fā)達(dá)的植物以加固表土。根據(jù)以上原則，選擇適用于閩南地區(qū)道路生物滯留帶的植物種類(表2)[12]。

表1 閩南地區(qū)可供生物滯留帶選擇的植物種類

5 道路生物滯留帶的管理與維護(hù)

城市道路雨水徑流大，固體污染物多，且道路內(nèi)的生物滯留帶結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，因而需要加強(qiáng)管理與維護(hù)。植物長(zhǎng)時(shí)間受澇后，由于土壤中充滿水，根部易形成無氧呼吸，產(chǎn)生積累的乙醇導(dǎo)致根系中毒，吸水更少，此時(shí)植物葉片通常表現(xiàn)出缺水萎蔫或變黃的癥狀。因此，在長(zhǎng)歷時(shí)強(qiáng)降雨后，檢查植物受淹后的生長(zhǎng)狀態(tài)顯得非常重要，一旦植物出現(xiàn)受害狀況，應(yīng)翻土透氣或更換補(bǔ)種植物。當(dāng)進(jìn)水口不能有效匯集徑流雨水時(shí)，應(yīng)增設(shè)進(jìn)水口的數(shù)量。由于進(jìn)水口和溢流口容易因雨水沖刷造成水土流失，應(yīng)設(shè)置卵石進(jìn)行緩沖。此外，若道路固體垃圾污染較嚴(yán)重，導(dǎo)致進(jìn)水口和溢流口積淤，應(yīng)及時(shí)清理垃圾與沉積物以保證排水通暢。

6 結(jié)語

生物滯留帶是一種分散式綠色基礎(chǔ)設(shè)施，結(jié)合城市道路綠地進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)，在不增加道路面積和建設(shè)成本的條件下，能起到削峰減排、豐富城市道路景觀等多種作用。生物滯留帶在閩南城市道路中的應(yīng)用，關(guān)鍵是根據(jù)本地區(qū)土壤性狀、氣候特征及道路形式，合理設(shè)計(jì)生物滯留帶的結(jié)構(gòu)和選擇適合其生長(zhǎng)的植物種類?？傮w上，閩南地區(qū)相關(guān)方面的研究和工程實(shí)踐正處于起步階段，相關(guān)技術(shù)規(guī)范也有待完善，需要園林、給排水、規(guī)劃等多專業(yè)的配合，此外生物滯留帶對(duì)本地區(qū)城市道路徑流削減效果如何也是值得通過模型模擬和實(shí)測(cè)進(jìn)一步研究驗(yàn)證。

[1]Ahiablame L M,Engel B A,Chaubey I.Effectiveness of low impact development practices:literature review and suggestions for future research[J].Water Air Soil Pollution, 2012, 223:4253～4273.

[2]陳宏亮.基于低影響開發(fā)的城市道路雨水系統(tǒng)銜接關(guān)系研究[D].北京:北京建筑大學(xué)，2013.

[3]中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.海綿城市建設(shè)技術(shù)指南[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2014.

[4]王建龍,陳宏亮,車伍,等.城市綠色道路雨水技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用[J].給水排水,2015,31(2):1～5.

[5]王寧.基于海綿城市理念的城市道路設(shè)計(jì)方案探討[J].給水排水，2016,42(11):27～31.

[6]劉建,李四新,陳慧,等.市政道路低影響開發(fā)設(shè)施設(shè)計(jì)案例分析[J].中國(guó)給水排水，2017,33(4):14～19.

[7]馬越,姬國(guó)強(qiáng),石戰(zhàn)航,等.西咸新區(qū)灃西新城秦皇大道低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)改造[J].給水排水,2017,43(3):59～67.

[8]柳驊.低影響開發(fā)在城市濱水景觀設(shè)計(jì)中的應(yīng)用解析[J].生態(tài)經(jīng)濟(jì),2014,30(11):192～195.

[9]Goh H W, Zakaria N A,Lau T L.Mesocosm study of enhanced bioretention media in treating nutrient rich stormwater for mixed development area[J].Urban Water Journal,2015,14:134～142.

[10]王佳，王思思，車伍.低影響開發(fā)與綠色雨水基礎(chǔ)設(shè)施的植物選擇與設(shè)計(jì)[J].中國(guó)給水排水，2012,28(21):45～50.

[11]王佳，王思思，車伍，等.雨水花園植物的選擇與設(shè)計(jì)[J].北方園藝，2012,(19):77～81.

[12]黃全能,劉與明.福建常見園林樹木[M].福州:福建科學(xué)技術(shù)出版社,2013.

[編輯] 李啟棟