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雨水花園是一種有效的雨水自然凈化與處置技術,它收集地而和屋頂雨水,在地勢較為低洼的區(qū)域,通過植物、沙土的綜合作用使雨水得到凈化,并使之逐漸滲入土壤,涵養(yǎng)地下水,或使之補給景觀用水、廁所用水等城市用水。目前常見的雨水花園可分為二類:一是以控制徑流污染為目的的雨水花園,一般適用于停車場、廣場、道路的周邊,處理污染較嚴重的初期雨水;二是以控制徑流量為目的的雨水花園,一般適用于處理水質相對較好的小匯流而積的雨洪,如公共建筑或小區(qū)中的屋而雨水、污染較輕的道路雨水、城鄉(xiāng)分散的單戶庭院徑流等川。無論哪種類型的雨水花園,植物在其中都發(fā)揮著至關重要的作用,現在前人研究的基礎上,針對雨水花園中水流及污染物的特征,從目前常用的水生、濕生植物中選擇適合雨水花園的種類,并探討適用于不同種類雨水花園的植物配置方法。
1.1 雨水花園的水流特征
雨水花園以天然降水為唯一水源,且花園而積有限,因此花園中的水流速度和水量與降雨息息相關:降雨期間花園中充滿雨水,且水流速度較快,具有較強的沖刷作用;降雨過后花園中的水體處于平穩(wěn)的滲透、蒸發(fā)階段,水體的水平流動停{卜,隨著時間的推移出現局部區(qū)域的干枯現象;干旱季節(jié)花園中的水體滲透、蒸發(fā)殆盡,露出花園地表及種植層。
1.2 雨水花園的污染物特征
眾多研究者經過分析測定,雨水中的污染物質有:懸浮物(SS)、有機污染物(COD)氯(C1)、總磷(TP)、溶解磷(PO4-P)、總氮(TN)、銨態(tài)氮(NH4+)、總鐵(TFe)、鉛(Pb)、鋅(Zn) 、BOD5等,且以懸浮物(SS)和有機污染物(COD)為主。具有以下特點:污染物變化幅度較大,隨機性很強;污染物濃度隨降雨歷時呈下降趨勢,初期雨水水質較差,特別是55、COD等指標超標嚴重;COD、Pb、Zn與SS之間存在較好的線性相關關系,懸浮物SS不僅本身是一種污染物,而且組成它的顆粒表而還為其它污染物提供了附著的條件。
2.1 雨水花園植物選擇的原則
雨水花園既是一種有效的雨水收集和凈化系統(tǒng),也是裝點區(qū)域環(huán)境的景觀系統(tǒng),因此花園內植物的選擇既要具有去污性又要兼顧觀賞性。植物的選擇需符合以下原則。
2.1.1 優(yōu)先選用本土植物,適當搭配外來物種本土植物對當地的氣候條件、土壤條件和周邊環(huán)境有很好的適應能力,在人為建造的雨水花園中能發(fā)揮很好的去污能力并使花園景觀具有極強的地方特色。但國外在雨水花園的研究、建造和植物選擇、培育方而有著更多的經驗,提供了豐富的植物選材,可以在試驗馴化的前提下謹慎選用,既提高花園中物種的多樣性,又避免物種之間相互傷害。
2.1.2 選用根系發(fā)達、莖葉繁茂、凈化能力強的植物植物對于雨水中污染物質的降解和去除機制主要有3個方而:一是通過光合作用,吸收利用氮、磷等物質;二是通過根系將氧氣傳輸到基質中,在根系周邊形成有氧區(qū)和缺氧區(qū)穿插存在的微處理單元,使得好氧、缺氧和厭氧微生物均各得其所,發(fā)揮相輔相成的降解作用;三是植物根系對污染物質,特別是重金屬的攔截和吸附作用。因此根系發(fā)達、生長快速、莖葉肥大的植物能更好得發(fā)揮上述功能,是雨水花園植物選擇的重要標準。其次雨水花園在降雨期間水體流動速度較快,因此要求植物擁有較深的根系。
2.1.3 選用既可耐澇又有一定抗旱能力的植物因雨水花園中的水量與降雨息息相關,存在滿水期與枯水期交替出現的現象,因此種植的植物既要適應水生環(huán)境又要有一定的抗旱能力。同時作為一個需經常處理污染物的人工系統(tǒng),容易滋生病蟲害,所選的植物也要具有較高的抗逆性,能抗污染、抗病蟲害、抗凍、抗熱等川。
2.1.4 選擇可相互搭配種植的植物,提高去污性和觀賞性研究表明,不同植物的合理搭配可提高對水體的凈化能力:可將根系泌氧性強與泌氧性弱的植物混合栽種,構成復合式植物床,創(chuàng)造出有氧微區(qū)和缺氧微區(qū)共同存在的環(huán)境,從而有利于總氮的降解困;可將常綠草本與落葉草本混合種植,提高花園在冬季的凈水能力;可將草本植物與木本植物搭配種植,提高植物群落的結構層次性和觀賞性。
2.2 適用于雨水花園的植物
在豐富的濕生、水生植物及耐水濕的喬木品種中,根據以上原則、前人的研究成果、植物的自身習性選擇出一些可供雨水花園使用的植物品種(表1~3)。其次,有一定耐澇能力的草坪草和觀賞草也可用于雨水花園(表4)。
3.1 以控制徑流污染為目的的雨水花園的植物配置方法
此類雨水花園可用于停車場、廣場、道路的周邊,由于所處理的雨水污染較為嚴重,需選擇對于各類污染物吸收能力較強的植物,花園可以人工濕地的形式來進行設計,通過植物、動物、土壤的綜合作用來凈化、吸收雨水。
在水文條件良好,設計區(qū)域內自身有一定濕地基礎的情況下,可以營造自然形式的濕地系統(tǒng),反之則可營造較為規(guī)則的人工濕地。前者如美國華盛頓州Renton的水園工程,該水園由原有的一塊濕地擴大發(fā)展而來,從周圍道路和停車場匯集而來的雨水首先注入11個相互關聯的沉淀池塘,使得雨水中夾帶的懸浮污染物得以沉淀,而后將雨水釋放到長而曲折的濕地中,讓雨水在緩慢流淌的過程中,經植物、微生物和野生動物的綜合作用而得到進一步的凈化。后者,成都活水公園則給了人們一定的啟示,該公園以成都府南河中五類水質為處理對象,在自西向東傾斜的臺地中設計有厭氧沉淀池、兼氧池、培植有各種水生動植物群落的5個植物塘和12個植物床,受污染的河水經該系統(tǒng)的吸附、過濾、氧化、還原及微生物的分解作用逐步達到三類水質標準,最終回流到府南河中。用于處理雨水的規(guī)則式人工濕地可根據水質情況設厭氧或兼氧沉淀池,根據雨水流量設一系列臺地狀的植物塘。
在植物的配置上,自然式濕地沉淀池的沿岸可成片種植蘆葦、香根草等濕生植物,規(guī)則式人工濕地的沉淀池可沿岸邊設計梯臺式的植物床種植濕生植物,池塘中限制性得種植鳳眼蓮、大漂等水生植物,讓懸浮物質得以沉淀的同時,也去除雨水中的部分有機污染物。自然式濕地沿線帶狀種植各種既能去除有機污染物又有一定觀賞價值的濕生植物,如:香蒲、燈心草、莎草、菱白、慈菇、美人蕉、姜花等,并要適當配置常綠濕生植物,如石宮蒲、旱傘草等,保證冬季的凈水能力,隨著水質的逐步改善,在一些水流較緩的區(qū)域可種植存菜、睡蓮等水生植物,增加觀賞性。規(guī)則式濕地則將上述植物根據凈水能力的高低,分別種植在各層的植物塘中,隨著水質的凈化在一些植物塘中可引入魚類、蛙類等動物形成更復雜的動植物群落。
3.2以控制徑流量為目的的雨水花園的植物配置方法
此類雨水花園一般用于處理公共建筑或小區(qū)中的屋而雨水、道路雨水等,水質相對較好,植物的選擇范圍更廣,同時這些場所為人員密集區(qū)域,花園不僅僅是處理雨水的工具,還要滿足人們活動和觀賞的需求。
3.2.1 控制經流量與活動相結合的植物配置方法與人員活動相結合的雨水花園適合營造于居住區(qū)、公園中,花園而積較大,形成與周邊區(qū)域平緩過渡的低洼地,其設計形式類似于公共綠地。根據雨水滲透和回收利用的要求,花園中鋪設礫石層和填料層后,表層的植被以耐踩踏、耐澇的草本和耐水濕的喬、灌木為主?;▓@的草坪活動區(qū)可選用狗牙根、雀稗等耐澇能力較強的草坪草種,與花園周邊道路和園內小徑相銜接處可選用香菇草、三白草、鴨環(huán)草等既耐澇又對污染物有一定吸收作用的地被植物,整個區(qū)域內配合道路、活動、休息設施栽種濕地松、落羽杉、垂柳、楓楊等耐水濕的高大喬木,增強花園的立體層次及遮蔭效果。這樣的雨水花園可在雨后形成蓄水濕地,承擔處理雨水的功能,天氣晴朗時形成具有一定坡度和遮蔭的草地,成為人們戶外活動的重要場所。德國科隆斯堡山上位于某社區(qū)中心2條長30 m、寬20 m的綠色區(qū)域就起到了蓄水和供周邊居民活動的作用。這2條綠色區(qū)域順著地形由山頂向山腳傾斜,寬度上人工開挖成類似河道的“V”字型,讓來自于屋頂、道路和廣場的雨水能順著綠地流向山腳,同時每隔一定距離設置一道混凝土擋水矮墻,加強了對雨水的截留作用,讓雨水能停留在匯水區(qū)域中并慢慢滲入地下。當雨水滲透消失后,綠地就成為對各個年齡段的居民都極具吸引力的活動場所,兒童在此玩耍、成年人在綠地中的小徑上漫步、老年人可以坐在混凝土矮墻上聊天、休息,雖然沒有花哨的設計,但人們均各得其所口。
3.2.2 控制經流量與觀賞相結合的植物配置方法與觀賞相結合的雨水花園則適合營造在辦公、商業(yè)、學校等公共區(qū)域,花園的而積較小或偏于狹長,因此需要營造得較為精致,滿足公共區(qū)域中人們的觀賞要求,形似水景園。根據用地情況,花園可以營造成長而蜿蜒的水渠或方正有序的水池,美國波特蘭市的一些雨水花園則提供了有效的參考:前者如景觀設計師穆拉色設計的波特蘭首個雨水花園,它能對某大廈屋頂收集的雨水進行有效的滲透,為了最大限度得收集雨水,花園的造型為一系列淺灘、小瀑布以及被巖石分隔而成的、具有一定落差變化的串聯水池,在前一個水池積滿水之后,雨水才從池邊溢出跌落到下一個水池,有利于污染物質的沉淀并使得雨水有充分的時間滲入地下;后者如位于波特蘭塔博爾中學的雨水花園,它由一塊長方形的停車場改造而成,來自學校屋頂的雨水順著一系列混凝土排水道進入花園,2條豆礫石長廊南北而設,連接花園的兩端,成為引導雨水的主體,更能形成兩道平靜的水而,增加花園的觀賞性。在植物的配置方而,上述2種雨水花園都以雨水為唯一水源,地表具有良好的滲透性,因此花園存在豐水期和枯水期的交替變化,植物應以既耐澇又耐旱的觀賞性濕生草本為主。在長條形的水渠中,可選擇美人蕉、黃宮蒲、千屈菜、澤瀉、紅蓮子草、石宮蒲等中小型濕生植物,隨意而自然的點綴在池邊石縫及卵石淺灘中,吸收雨水中各種有害的污染物并固定水渠邊緣的碎石和沙土。如果進入花園的初期雨水所含污染物質較多,也可以考慮在接近進水口的1~2個水池中限制性地種植鳳眼蓮、大漂等去污能力較強的水生植物,并適當降低該水池的滲水能力,使其保持一定的水位。在方正集中的水池中,可重點選擇禾本科、莎草科中小型的濕生植物和具有一定耐澇能力的觀賞草,如:旱傘草、細葉莎草、多穗苔草、花葉卡開蘆、花葉燕麥草、矮蒲葦、斑葉芒、細葉芒等進行較為規(guī)則、整齊的種植,體現觀賞草群體的色彩和葉片線型之美。
雨水花園作為一種經濟有效的生態(tài)滯留滲濾設施,可以起到削減雨水峰流量、凈化水質、涵養(yǎng)水源的作用,并可作為城市景觀的一部分。它證明人們能夠運用景觀生態(tài)學觀念和城市生態(tài)工程原理,恢復良好的城市環(huán)境質量。而植物作為雨水花園中吸附和過濾污染物質的主體有著重要的作用,因此在營造雨水花園時,各地需從當地的濕生水生植物中優(yōu)選對污染物有較強吸附作用的品種,并注意合理的搭配,增強綜合去污能力,保證冬季能正常發(fā)揮花園的作用。同時也要特別針對雨水中的污染物特征進行統(tǒng)一標準的植物去污能力測試,使得植物在雨水花園中的運用更具有科學依據。
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