石家庄市滨水生态园植草沟建设与应用效果分析

陈敬宣

（石家庄市园林绿化管理处，河北石家庄 050000）

石家庄市滨水生态园植草沟建设与应用效果分析

陈敬宣

（石家庄市园林绿化管理处，河北石家庄 050000）

在“海绵城市”低影响开发雨水系统构建的理论基础上，以石家庄市滨水生态公园为例，针对石家庄市2016年“7.19”特大暴雨的情况，对石家庄首次山体绿化的行洪景观建设——植草沟进行初步的应用效果分析。结合山体坡度陡缓及地形走向，沿山体坡面合理设置植草沟，这样做不仅可以减缓流速、改变水流方向、增加下渗量，而且可以减少地表径流，护坡固土、防止水土流失。现场的植草沟根据地形与场地情况做曲线布设，宽窄也可自由变化，平缓段结合卵石及滨水植被形成“旱溪”形式，既可引导水流至渗水塘，又能增加园内景观。且植草沟铺设黑麦草植生带，能起到固土护坡、阻挡雨水、降低水流速度的作用。

海绵城市；植草沟；水土流失

近年来，我国大中型城市遭暴雨后频现内涝灾害，已严重影响人民的生活和生命健康，引发了政府和学者对城市水危机的关注和对传统城市排水系统建设的反思[1]。针对日益严重的城市排水问题和内涝风险，2014年10月住建部发布《海绵城市建设指南——低影响开发雨水系统构建》，其中植草沟是低影响开发理念重要的组成部分。植草沟在“海绵城市”建设提出之前，多用于城市面源污染研究和城市雨洪研究，如美国制定的“最佳管理措施”（best management practices，BMPs）方案[2-3]，英国设计的“可持续排水系统”（sustainable drainage systems，SUDS）[4-5]等等，植草沟都是其中重要的组成部分。20世纪90年代，美国马里兰州的Prince George’s County首次提出了低影响开发理念（Low Impact Development，LID），并将植草沟定为其重要转输技术，植草沟成为“海绵城市”转输技术不可或缺的一部分。

植草沟是指种植植被的景观性地表沟渠排水系统。地表径流以较低流速经植草沟持留、植物过滤和渗透，雨水径流中的多数悬浮颗粒污染物和部分溶解态污染物有效去除，同时对暴雨径流具有显著的延时调蓄功能[6]。Davis和Stagge等人研究了美国马里兰州公路植草沟对暴雨的径流处理[7-8]，张新颖[9]研究了植草沟系统对城市暴雨控制试验，沈子欣[10]等研究了植草沟对降雨径流调蓄净化效应的影响，以上研究都是为植草沟设计做理论支撑。

本文以石家庄市滨水生态公园为例，对石家庄市2016年7月不同降雨强度下植草沟的应用效果以及石家庄市滨水生态公园两种不同植物的植草沟在暴雨时和暴雨前后的排水数据及恢复情况进行分析，以期为海绵城市建设提供理论依据。

1 研究区概况

石家庄市属于温带季风气候，四季分明，雨量集中于夏秋两季。地貌特征东部属于滹沱河冲积平原，地势东南低西北高，差距大，地貌复杂。按其成因属太行山山前冲洪积平原，海拔一般在30～100m，整体地势较低。近年来对于日常的防洪排涝非常不利。因此，“海绵城市”的建设对于石家庄尤其重要。

石家庄市滨水生态公园是石家庄市海绵城市建设试点工程。海绵城市在山体绿化中应用在石家庄市尚属首次。石家庄市滨水生态公园位于石家庄市滹沱河南岸，新城大道东西两侧，占地86.7hm2，其主山体由大量的建筑垃圾堆砌而成，高达70余米，垃圾存量达2000多万m3，是石家庄市整治渣土山的重点绿化工程。石家庄市滨水生态公园同时也是石家庄市海绵城市建设试点工程。

2 滨水公园植草沟建设

由于滨水公园山体多处坡度较陡，山上的水如果直接从山坡冲下去会导致水土流失，影响行洪安全。故结合山体坡度陡缓及地形走向，沿山体坡面合理设置植草沟，可以缓流速、改变水流方向、增加下渗量，减少地表径流，护坡固土、防止水土流失。

2.1 植草沟铺设方法

现场的植草沟根据地形与场地情况做曲线布设，宽窄也可自由变化，平缓段结合卵石及滨水植被形成“旱溪”形式，既可引导水流至渗水塘，又能增加园内景观。

该项目具体施工方法：沿山体坡面合理设置纵向植草沟，纵向植草沟间距为35～70m，主要是根据山体坡度、山体走向进行设置，在纵向植草沟之间设置横向植草沟（一般纵向植草沟单侧设置2～3道横向植草沟，见图1），横向植草沟的目的主要是汇集横向植草沟上方雨水，对下方地形减少冲刷，并将汇集后的雨水引入纵向植草沟，纵向、横向植草沟形成网状结构，将山上的水引入渗水塘，最后经渗水塘存储、渗透、净化后将多余雨水渗透地下或排至滹沱河。

生态植草沟是种植植被的景观性地表沟渠排水系统，被广泛应用于城市降雨径流面源污染的控制，同时它对暴雨径流具有显著的延时调蓄功能。

滨水公园共设置植草沟75条，其中横向植草沟51条，主要纵向植草沟24条。

图1 滨河公园植草沟布局

纵向植草沟间距为35～70m，根据山体坡度和山体走向进行设置，在纵向植草沟与纵向植草沟之间设置横向植草沟，纵向植草沟单侧设置2～3道横向植草沟，横向植草沟的目的主要是汇集横向植草沟上方雨水，对下方地形减少冲刷，并将汇集后的雨水引入纵向植草沟，最后引入渗水塘。

纵向植草沟的平面宽度5m，沟中心深度平均为0.4m，横向植草沟的平面宽度为4.5m（图2、图3）。下侧边线与沟中心深度平均为0.25m。具体根据现场地形而定。

图2 纵向植草沟剖面

图3 横向植草沟剖面

为减少因雨水冲刷造成的泥沙淤积，每个排水沟末端放置1t卵石（直径20cm）。

植草沟铺设黑麦草植生带，既能起到固土护坡的作用，又能达到对雨水的阻挡，降低水流速度的作用。喷播试验区可由喷播种植物覆盖。

2.2 植生带铺设方法

（1）坪床准备。精细整地，清除场地内的石块、建筑渣土等杂草杂物；旋耕翻土深度20～30cm为佳，把翻松的土壤耙平，做到土壤细碎，土层压实，避免虚空影响铺设质量。

（2）铺种植生带。把植生带铺在坪床上，边缘交接处要重叠5～10cm，在种子带上均匀覆土，覆土细碎均匀。厚度以不露出植生带为宜，一般在0.5～1cm左右，覆土后用辊镇压，使植生带与土壤紧密接触。植生带之间用U形草坪钉（直径2.5～3mm）连接固定（6枚/m2）。铺种过程中建议采用后退方法进行，边铺边随时覆土撑平（避免过多脚印）。

（3）苗期养护。铺种完后，即可视情况每天喷水，最好用喷灌方式，避免水柱直冲，水量以保持地表湿润为宜。出苗后可逐渐减少喷灌次数，加大浇水量，一次浇透。草种发芽出苗期应控制人员进入、避免脚印，成坪后的养护与常规草坪相同。

3 结果与分析

3.1 降雨强度对植草沟影响

根据石家庄市气象台监测显示，2016年7月12日早8点至晚8点降雨量为12.2mm，降雨强度达到中雨，2016年7月14日早8点至晚8点降雨量为48.6mm，降雨强度达到大雨，2016年7月20日晚8点至7月21日早8点降雨量为218.3mm，降雨强度达到特大暴雨。

对植草沟的观察与分析，结果见表1。

表1 植草沟降雨排水情况统计

（1）当降雨量为12.2mm时，植草沟排水情况良好（图4）。

（2）当降雨量为48.6mm时，植草沟排水情况较好（图5）。

（3）当降雨量为218.3mm时，植草沟排水情况较差（图6），遭到破坏，出现侵蚀沟。

图4 中雨强度下植草沟排水效果

图5 大雨强度下植草沟排水效果

图6 暴雨强度下植草沟排水效果

3.2 破坏后植草沟恢复效果分析

（1）特大暴雨对白三叶植草沟造成的侵蚀沟深15cm，宽20cm（图7）。由于白三叶根系浅，固土能力弱，特大暴雨的冲刷将白三叶连根冲走，对白三叶植草沟造成了严重破坏，雨后恢复只能重新覆土补植。

（2）特大暴雨对黑麦草植草沟造成的侵蚀沟深7cm，宽10cm（图8）。由于黑麦草根系发达，特大暴雨的冲刷并没有对黑麦草根系造成破坏，所以，2周之后可以得到恢复。（图9）

4 结论

对这3次不同强度降雨量下植草沟的观察与分析，得出的结论为：

图7 白三叶种植区域侵蚀沟

图8 黑麦草种植区域侵蚀沟

图9 黑麦草种植区侵蚀沟恢复后

（1）植草沟在降雨强度为中雨和大雨时，白三叶植草沟和黑麦草植草沟排水情况均达到要求。

（2）植草沟在降雨强度为特大暴雨时，两种植草沟排水情况都较差，且均遭到破坏，出现侵蚀沟。但是后期，黑麦草植草沟恢复能力显著，仅仅2周的时间便可基本恢复原状，并可正常排水，白三叶植草沟恢复工作则十分困难。

（3）两种植草沟的汇水及排水总量达总降水的1/2～2/3，基本达到排水引流目的。

（4）植草沟植物应用的选择：植草沟应选择黑麦草这类根系发达的地被种植，不仅耐雨水冲刷，且景观恢复效果较快。

本文探讨了“海绵城市”重要的植草沟转输技术的应用效果。植草沟的建设，不仅有效阻止了水土流失，排水效果也十分显著，达到了“海绵城市”建设的基本要求。在植草沟植物的选用上应以根系发达类地被植物为主，耐冲刷且恢复快，可以更好地切合“海绵城市”建设的核心理念，从经济和实用角度上来看，黑麦草类根系发达的地被植物也远远的优于其他地被植物。目前尚缺乏对植草沟排水性能的评判标准或指导性文件，特大暴雨时，植草沟排水问题也兹待解决，若能及时有效的解决以上问题，植草沟将会在“海绵城市”的建设中占据更加重要的地位。

[1]尹澄清.城市面源污染问题：我国城市化进程的新挑战[J].环境科学学报，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]张新颖.浅草沟系统对城市暴雨径流的控制实验研究[D].重庆：重庆大学，2008.

[10]沈子欣，阚丽艳，车生泉.生态植草沟结构参数变化对降雨径流调蓄净化效应的影响[J].上海交通大学学报（农业科学版），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

陈敬宣（1990-），硕士，助理工程师，主要从事园林绿化工作。