郑州市节水型园林营建现状调查与分析

常海荣，郭二辉，崔秋芳，杨喜田

(河南农业大学林学院,河南郑州 450002)



郑州市节水型园林营建现状调查与分析

常海荣，郭二辉，崔秋芳，杨喜田*

(河南农业大学林学院,河南郑州 450002)

摘 要：通过实地调研及归纳总结,对郑州市水资源短缺现状和节水型园林建设中存在的问题进行分析,初步探讨了在郑州地区可实现的、操作性强的节水园林营建技术与方法。结果认为,筛选在郑州地区生长良好的耐旱植物与乡土树种,科学配置植物生态群落;推广节水型灌溉方式,切实提高灌溉效益;从建筑物、场地、道路3方面出发,选择经济可行的雨水利用方式;提高园林相关从业人员的业务水平等,最终实现水资源的节约及高效利用。

关键词：郑州市;节水型园林;耐旱植物;节水灌溉;雨水利用

DOI 10.16178/j.issn.0528-9017.20160223

近年来郑州市园林绿地建设发展迅猛。如2005 - 2013年郑州市绿化覆盖率由34.9%升至38.2%,人均公共绿地面积由8.0 m2增至12.0 m2。截至2013年,郑州市市区(含上街区)建成区绿地总面积达到1.32×108m2［1-2］。然而郑州市的多年平均年降水量仅为629.2 mm,且降水量时空分布不均,60%左右的雨量集中在7—9月［3］。因此,急剧增加的城市绿地用水量与严峻的水资源短缺现状之间的矛盾日益凸显。

城市园林绿地作为城市生态系统中最积极的建设者,其发展不应以水资源的高消耗为代价［4］。在建设节约型社会背景下,2006年住房和城乡建设部提出建设节约型园林的号召,目标在于节约资源和能源、改善生态环境,最终实现人与自然的和谐。包括挖潜、保土、节水、节能、节材五种模式［5］。其中节水园林理念的提出对于高效利用水资源起到引导作用,有助于在用水最少的情况下实现环境综合效益的最大化,其相关普适性方法与技术的理论研究也较多,然而不同城市自然地理条件及经济发展水平存在差异性,应根据具体情况采取相适应的节水策略。因此,对郑州市节水型园林营建现状进行调查与总结,在借鉴相关理论的基础上探讨适应其经济发展水平、气候特征、城市特色的园林节水技术与方法,对郑州市城市园林绿地建设与可持续发展具有重要意义。

1　研究概况与方法

1.1郑州市水资源概况

郑州市地处中原腹地,人均水资源量180 m3,不足全国平均水平的10%、世界平均水平的6.25%。若按国际公认的每人500 m3的严重缺水边缘标准,郑州市属于严重缺水地区［6］。

1.2研究对象、内容和方法

综合性公园在一定程度上能够代表一个城市或地区的绿地营建水平。因此,选取郑州市人民公园、碧沙岗公园等典型案例作为调研对象,采取实地调查、归纳总结的方法,从雨水及中水回收利用、节水灌溉、耐旱植物应用等方面出发,找出郑州市节水型园林发展中存在的具体问题,并提出相应的解决策略。

调查项目及具体内容。植物种类及配置,植物名称、耐旱与否、主要配置模式;雨水利用,建筑、广场及道路、场地雨水的利用形式;水景,形式、水源、驳岸类型、水质、景观效果;铺装,铺装形式、材料;节水灌溉,灌溉方式、灌溉频率、灌溉决策的制定;养护管理,节水措施及效果。

2　结果与分析

2.1现有的城市绿地结构不合理

由于“草坪热”风气盛行,相对于乔木和灌木,草坪在城市园林绿地中所占比重较大,而耐旱节水的木本及草本所占比例较小,如以结缕草、狗牙根、高羊茅等单一或混合种植为主的大面积草坪以面状形式广泛存在,而地被月季、金焰绣线菊、葱兰、大花马齿苋等地被植物则多以点状或线状点缀其中。同时冷季型草坪的大量应用又加剧了水资源的浪费,其耗水强度较暖季型草坪平均高45%［7］。其次,因过分重视季相观赏效果,引进大量外来树种,导致乡土植物与外来树种的比例失衡,用水成本提高。王鹏飞等［8］对郑州市公园绿地的研究表明,郑州市公园绿地木本植物共54科103属173种,其中郑州本地种占总数的16.8%,而国内、国外引进种分别占总数的63.5%和19.7%。另外,城市绿地植被群落结构及树种组成相对单一,多为草坪、灌木、草坪+灌木、草坪+乔木,而草坪+灌木+乔木的复层结构类型比重相对较小,如碧沙岗公园内大面积的疏林草地及草坪,不仅增加了景观用水成本,且天然的雨水资源难以充分利用。

2.2灌溉设备及方式落后

因受到经济及技术发展水平的影响,与迅速发展的绿地建设配套的灌溉系统却没有得到相应建立。节水灌溉产品研发与生产、节水灌溉工程设计与实施等环节脱节,未建立完善的组织与推广系统,提供的技术与服务质量不高。经调查郑州市绿地灌溉方式主要有喷灌和人工漫灌等,其中喷灌普遍存在整体水平低,设备使用寿命短,影响园林绿地景观效果等问题。北三环普罗旺世社区、碧沙岗公园、人民公园、紫荆山公园、五一公园等绿地局部区域广泛存在大水漫灌的落后方法,且绿地养护人员多年龄较大、不具备养护专业知识,在灌溉时多根据经验采用“一刀切”的灌溉方法,远大于不同植物需水量的要求,导致不必要的水资源浪费。

2.3雨水收集利用与中水回用未见规模

由于社会经济发展水平、雨水收集利用技术发展不平衡等原因,郑州市园林绿地在雨水收集与中水回用等方面仍有所欠缺,仅在少数工程项目中有所涉及,如郑州植物园广泛应用雨水回用技术,郑东新区建设了人工湿地处理污水,五一公园绿地灌溉大量应用中水等。但多数城市景观用水仍来源于地下水和自来水,能满足一定的景观效果,却浪费了大量宝贵水资源。此外,雨水收集与利用系统建设经验不足、做工粗糙、后期维护不到位等也是影响郑州市雨水收集利用的重要因素。

3　郑州市节水型园林技术与方法探讨

3.1合理选择植物种类，科学配置生态群落

3.1.1优先选用耐旱植物，配置节水型植物群落

选用耐旱植物是构建节水型植物群落的重要方法。耐旱植物包含旱生植物、中生植物中的耐旱种类及通过培育而成的耐旱植物品种。这类植物在形态和生理上有多种多样的适应性,即使在干旱条件下也能保持适宜的含水量,因此在园林绿地中广泛应用耐旱植物可达到节约水资源的目的。郑州地区常见的耐旱乔木种类有枫香、黑松、垂柳、榆树、侧柏、合欢、黄连木、紫穗槐等。在地被植物的应用方面,建议适当增加狗牙根、结缕草等暖季型草坪的比例,或以相对节水抗旱的木本及草本地被如三叶草、红花酢浆草、麦冬等代替草坪,既能增加景观的丰富度,亦可减少灌溉用水量。

为了达到更好的节水效果,可根据植物的生态特征和立地条件,合理调整不同植物在绿地空间的位置。在平面布局上,根据植物生态特性将耐旱植物栽植于光照强度较大的位置,而将耐荫、不喜光的地被植物栽植在光照较少或荫蔽的乔木下方。在竖向设计上结合微地形将耐旱植物栽植于微地形的中上部,中等耐旱植物栽植于中部或者下部,不耐旱及耐水淹植物分别栽植于平地或下凹处等,不仅能满足不同植物各自的需水要求,且能有效节水。另有研究表明,乔木绿量(单位面积上绿色植物的总量)占园林植物总量的80% ,生态效益量化值占园林植物总量的85%。因此,符合生态学特性的植物群落结构应以乔木为种植主体,并与灌木、草本结合科学配置节水型植物群落［7］。

3.1.2结合郑州市实际情况，挖掘乡土植物潜力

乡土植物是经过长期的自然选择,与本地气候和周围环境相适应的地带性植物,不仅成活率高,养护成本低,而且在涵养保持水土、遮荫降温等过程中可发挥主导作用。郑州地区可用于城市园林绿化的乡土植物资源十分丰富,建议结合郑州市的自然条件、文化底蕴、地域特色等充分挖掘乡土植物潜力,筛选出适合郑州市的优良乡土乔灌木类型(表1和表2),并进行详尽的树种规划,制定相应的政策激励方案与行业规定,促进苗圃实现规模化种植并应用到园林绿地建设中。

表2　郑州市部分乡土灌木植物

3.2推广节水灌溉

3.2.1灌溉水源的选择

郑州市园林绿地的灌溉用水及景观用水绝大部分仍采用地下水和自来水,虽然满足了其景观功能,但与郑州市本身水资源有限、约2/3的城市供水来源于地下水的现状存在矛盾。因此,在园林绿地灌溉水源的选择上,应尽可能使用中水或雨水等非常规水源。

位于郑州市建设西路与文化宫路交叉口的五一公园,是园林节水灌溉方面较为优秀的案例。公园摒弃了“逢园必有水”的一贯做法,以分散在公园角隅的小型水景观代替大面积的水景,并采用中水水源、喷灌方式进行日常灌溉,充分节约了优质的饮用水资源,减少大水漫灌造成的不必要浪费。另外,公园内舒缓优美的微地形设计延长了地表雨水流动的距离与时间,从而增加雨水的渗透量,有效补充地下水。园内乔灌木均有人工开挖的浅凹形树池,可在雨天或者日常灌溉时有效蓄水等,郑州市在进行节水园林建设时应借鉴五一公园的节水方法,从整体设计与养护管理等方面提高节水园林的建设水平。

3.2.2选择适宜的灌溉方式，提高灌溉效益

灌溉效益的提高需要灌溉方式的选择。研究资料表明,相比大水漫灌,采用喷灌可节水40%～50%,微灌可节水60%～70%［9］。因此,在郑州市推广先进适用的节水灌溉技术,改善和提高绿地灌溉条件显得尤为重要。经调查除大水漫灌之外,在郑州市园林绿地灌溉中应用较广泛的是喷灌,其他灌溉方式仅在较小范围内使用。建议在保持喷灌灌溉节水优势的基础上,综合考虑投资成本和施工技术复杂程度,通过政策性鼓励引导本地绿化建设项目设置配套的、较先进的灌溉方式。另外,在郑州地区积极推广国内外先进的养护管理经验及措施。如Volo等［10］的研究表明,不同地区、季节及植物类型有最佳灌溉时间间隔和灌溉量值,可在不同地区经试验后科学灌溉,且干旱地区灌溉时遵循少量多次的原则可有效减少耗水量。

3.2.3其他措施

除上述方法之外,精细的园林养护管理也是重要节水途径之一。如利用专业生产的松鳞、植物残体、砾石等覆盖树池或裸露地面(75 mm厚度的覆盖物可减少70%的土壤水分蒸发)可减少地面水分蒸发［11］;或在土壤中混合有机质土、蛭石、泥炭土、保水剂等提高蓄水保墒能力,降低灌溉用水量等,均可起到节水目的。

3.3提高雨水利用效率

3.3.1建筑物对雨水的收集与利用

建筑物对雨水的收集、利用主要包含3个环节:屋顶花园对雨水的截留、周边绿地中雨水的自然下渗和末端蓄积空间对雨水的收纳(图1)。结合郑州市城市化进程较快、建筑物密度较高、屋顶花园建设规模较小的实际情况,应重点对第2和3环节进行设计与控制,将屋面雨水经雨落管引入建筑周边绿地,结合渗透洼地、植被浅沟、旱溪等渗透与传输措施,使雨水得以净化并最大限度地渗入地下,并通过水量平衡计算设计适宜大小的地下集水池、小型景观水池等收纳多余的雨水,用于周边绿地日常灌溉或景观用水等。

图1　建筑物对雨水的利用

3.3.2场地雨水的收集

大量硬质铺装场地改变了雨水的自然渗透过程,暴雨时易形成大量地表径流甚至积水。因此,通过控制不透水面积、采用透水铺装等对场地进行综合管理十分重要。规划设计时应尽量减少铺装面积、增加植被面积;在必须设置铺装时宜选用透水铺装,且其垫层设置收集措施时径流削减能力可提高10%,达到40%～90%,但相应成本较高［12］。因此,在郑州市应用时在铺装形式上可统一采用透水垫层,而将面层进行透水和不透水混合铺设,形成立体组合的铺装结构,综合效益较高;或充分挖掘场地的多功能属性,在满足景观功能的基础上,实现对雨水的收集利用。如在场地中的旱溪在旱季主要发挥景观功能,而在雨季附加蓄水功能,可有效缓解暴雨或季节性降雨引发的积水问题。

3.3.3城市道路雨水的利用

郑州市区硬化路面包括透水路面与不透水路面2类,透水路面包括人行道、景观园路及部分停车场等,其余为不透水路面(如城市干道)。透水路面具有独特的空隙结构,雨水经过时可直接渗透利用,不仅可调节城市空间的温度、湿度,而且能有效补给地下水。郑州市常见的透水铺装有各类透水砖、卵石等,结合郑州市实际,彩色透水混凝土、碎石铺装可广泛应用。彩色透水混凝土基层可采用透水材料,垫层选用级配碎石,甚至在碎石垫层间隔设置排水管,即使遇到暴雨也不易积水,适用于广场、公园园路等。碎石铺路直接将大小均一的碎石散落摊铺即可,透水性良好且成本较低,适用于自然风格的园路。

对于不透水路面的雨水,应间隔一定距离设置入水口(斜坡状)或设计齿状路缘(图2和图3),使道路与其周边绿地相互连通,顺势将雨水引入绿地,经过渗透、净化过程污染程度较小、水质较好的排入调节池收集,受污染程度较高的则经雨水管排入污水处理厂经处理达标后加以利用。针对郑州市常见的道路绿地高程与道路齐平或高于道路,可通过设计深度适宜的凹形绿地承接和贮存雨水,减少道路路面径流外排,有效补充地下水,维持城市水生态平衡。

图2　锯齿形道牙

图3　入水口处

3.4提高管理水平，推进节水工程

除上述技术和方法外,景观设计师、施工人员、养护管理人员等也直接或间接地影响节水型园林的建设。如在规划设计之初应摒弃只重视规模与形式的水景设计理念,转而采用分散的小体量水景观,既能满足人们的亲水需求,又能减少水资源消耗。植物配置设计时抛开单一、耗水的大片草坪,而用红花酢浆草、地被月季、白三叶、葱兰等相对节水的地被植物代替等。在节水工程施工时,从细节抓起切实提高施工质量,提高雨水收集与利用效果;对养护管理人员定期培训,提高其业务水平,并通过相关政策的制定促进城市绿地节水工程建设,建立相关评价体系,倡导全民参与等多种方法推进郑州市节水型园林的建设。

4　小结

面对郑州市水资源严重短缺的现状,发展节水型园林是城市园林绿地建设的一种必然选择。节水型园林的建设是一项系统工程,不仅包括在兼顾植物景观效果的前提下优先选用耐旱植物种类、配置节水型植物生态群落;选用适宜的灌溉方式,根据植物需水量适量适时灌溉;结合郑州市现状选择经济适用的雨水收集利用方式,以最少的水资源投入,实现生态效益最大化。另外,园林从业者也应牢固树立节水理念,从各个环节积极推广国内外先进的节水经验与措施,努力提高节水型园林的建设水平,实现城市水生态的可持续发展。

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(责任编辑：张瑞麟)

通信作者:杨喜田。E-mail:xitianyang@aliyun.com。

作者简介:常海荣(1988—),在读硕士,从事园林规划设计及景观生态相关的研究工作,E-mail:hairongchangaaa@163.com。

基金项目:国家自然科学基金青年项目(31570613)

收稿日期:2015-10-13

中图分类号：TU986

文献标志码：A

文章编号：0528-9017(2016)02-0214-05

文献著录格式:常海荣,郭二辉,崔秋芳,等.郑州市节水型园林营建现状调查与分析［J］.浙江农业科学,2016,57 (2):214-218.