金沙考古遗址公园绿地雨水排蓄一体化改造研究

张 毅

邱 建*

考古遗址公园(以下简称“遗址公园”)一般将核心遗址探坑作为展示空间，其余大部分用回填土或沙覆盖，通过绿化形成保护性绿地，便于在有效保护地下遗址的同时能够持续开展考古研究工作。这种建设方式往往造成雨水排水困难，不仅不利于遗址公园的生态化建设，而且对遗址保护带来压力。笔者在参与金沙考古遗址公园(以下简称“金沙遗址公园”)绿地改造时，针对雨水排水系统存在的问题，借鉴古往今来城市雨水处理排蓄一体化理念，着力保护、恢复和修复受破坏的水体与生态系统，重点提高绿地对雨水的管控能力[1]。改造后的金沙考古遗址公园得到专业人员的认可，受到市民和游客的欢迎，其经验可为其他类似遗址公园绿地建设提供参考和启示。

1 金沙遗址公园雨水排水问题

1.1 考古遗址公园建设的特殊性遗址不同的建设方式

1)原始状态保护，在对遗址充分调查、勘探基础上，对重点区域采集资料后，不进行发掘，保留原始的自然状态。

2)利用植物修葺成绿篱对探明的建筑遗址标识范围保护。

3)从已发掘的遗址葬坑里取走文物，回填探坑并做好标识。

4)建设全地下封闭式的遗址博物馆，例如陕西阳陵博物馆。

5)建设地上博物馆，展示遗址范围出土文物。

6)采用覆土回填保护建筑遗址探坑，在地面通过复原方式展示[2]。

1.2 金沙遗址的建设方式与排水问题

落实到遗址公园的建设，应围绕它的保护与展示双重职能展开[3]，就金沙遗址公园而言，其陈列馆为文物的展示空间，遗迹馆与室外绿地为保护空间。公园超过70%的面积为室外绿地，在回填土上绿化而成，用于保护遗址回填的土方总量超40万m3，平均厚度约2m。

金沙遗址地处成都市区，属亚热带湿润季风气候区，雨量充沛。城市年平均降雨量900～1 300mm，主要集中在夏季7─8月，历史上多次遭遇洪涝灾害。公园每年雨季就会出现严重的排水困难问题，处理不当甚至会危及地下文物，具体有如下几点(表1)。

1)公园地下遗址的存在致使没有大规模地下排水管道存在，所以雨水主要通过地表挖沟排除。为了保护遗址，园区没有大型人工水体，缺乏地表汇水处，导致水沟排水距离过长、数量过多及末端出水口太深，视觉质量差。

2)低洼处积水严重，造成绿地沉降呈坑洞状，给植被带来涝灾。

3)地下土层有二次积水，侵害植物根系。公园的蜡梅林区域，雨后常发生涝害死亡，多次地表改造效果不理想。经开挖检查发现，土层分层压实严重，层间有积水现象。

4)公园内“水景广场” 景点，原意建成依山势的跌水景观。但苦于供水为城市高价自来水，又没有循环、蓄水设施，故常处于断水状态，失去观赏价值。

5)雨季雨水对排水沟、摸底河沿岸冲刷严重，会发生土方塌落和植被捣毁。

常规措施应对综上问题难以奏效，转而深入分析城市雨洪控制实践经验，寻找突破。

2 城市雨水排蓄的实践经验及其启示

2.1 古代城市雨水处理的智慧经验

2.1.1 排蓄合一的方式

纵观中国古代城市以农业经济为主，多沿河、依水而建。靠近水源便于生产生活，但会遭受水患的威胁。面对威胁，古人很早就体现了智慧疏导、排蓄合一的思想。例如举世瞩目的都江堰工程，都江堰渠首枢纽主要由鱼嘴、飞沙堰、宝瓶口三大主体工程构成。三者有机配合、相互制约、协调运行、引水灌田、分洪减灾，具有“分四六，平潦旱”的功效[4]。赣州的福寿沟利用天然地形高差，在低洼处设计三大池塘、几十口小塘，将雨水引入池塘，池塘具备调蓄、养鱼、灌溉等综合功效，使得城区远离雨涝困扰的同时又产生经济效益[5]。

图1 处理公园雨水问题的关键技术对应

2.1.2 巧设暗排系统

古人在建设故宫排水系统中显示了高超的思维智慧，在设计地面排水沟渠的同时，还布置地下暗排水体系，明、暗整合运用。明排水设计了1 142个龙头排水孔泄掉主体宫殿地面雨水，暗排水则通过地下水道将各处分布的90多个院落的雨水汇入后海、太平湖、太液池等大型水体。

2.2 现代城市雨洪控制的理念

2.2.1 从单一排放向排蓄一体化转变

2014年出台的《海绵城市建设技术指南》的核心精神：运用渗、滞、蓄、净、用、排等多种技术，实现城市良性水文循环，提高对径流雨水的渗透、调蓄、净化、利用和排放能力，维持或恢复城市的“海绵”功能[6]。由此得知，城市雨洪问题的处理不再是简单排放、疏泄，而是综合应用各种工程、非工程措施，将城市雨洪作为一种资源加以利用，实现节水、水资源涵养与保护、控制城市洪涝和水土流失等目标[7]。

2.2.2 多技术手段的雨水调蓄

调蓄是雨水调节和储蓄的总称[8]。雨水调节通常是对雨水峰流量进行调节、滞流或削减[9]，雨水储蓄主要指对雨水径流量进行储存、滞留或蓄渗以达收集、利用雨水资源的目的，雨水调蓄运用的主要工程技术包括：利用下凹式绿地，渗透性的管道、井、池塘等削减径流量；布局水池、人工湖泊汇集、回收雨水；设计雨水花园、湿地、滞留池塘净化水质，达到再利用的目的。

2.2.3 生态设计的自然河道与沟渠

现代城市处理雨水问题更应注重生态的角度建设水景[10]。德国早在20世纪80年代末就开始重视雨水处理与利用的研究，是国际上雨水资源利用技术最先进国家之一。雨水资源综合利用将各种水生植物与水环境有效整合，改变雨水在沟渠内的径流系数，减缓雨水对岸线冲刷，在避免沟渠被破坏，实现赏心悦目与科学处理雨水双赢。例如德国的曼海姆Wallstadt居民小区。Wallstadt居民小区的雨水通过具有一定造型的地面宽浅式沟道流入明渠。明渠模仿天然河流修建，局部地段建有涌泉或造型建筑物，渠边种植水生植物。明渠底部采用防渗处理，以保持稳定的水面，若水量过大，会自动溢过防渗层补给地下水。这样利用生态学、工程学和经济学原理，通过人工设计，依赖水生植物系统或土壤的自然净化作用，将雨水利用与景观设计相结合，从而实现人类社会与生态、环境的和谐与统一[11]。

2.3 金沙考古遗址公园雨水处理的启示

将公园雨水问题按造成的后果分为2类。

1)排水功能性的问题：雨后场地积水，植物因水泡被涝害；暴雨时河道、排水沟壁，因冲刷伴有局部垮塌发生；

2)视觉景观性问题：纵横交错的排水沟数量过多，破坏草坪整体性；沉降的坑洞影响草坪完整性；旱沟黄土裸露，不具备亲水性、观赏性。

从实际问题出发，结合城市雨洪处理的经验启示，把公园雨水排水现状改造成排蓄一体化系统，实现雨水资源的合理调控与利用。支撑该系统的关键工程内容包括：建立一体化的排蓄水沟渠体系，提高绿地渗透率和亲水性生态河道、沟渠驳岸植物配置。

3 金沙遗址公园绿地雨水排蓄一体化改造的关键技术(图1)

3.1 调整绿地沟渠竖向规划

合理的竖向设计，眼光不能拘泥于汛期简单快速的排水，应兼顾环境的景观观赏性。排水沟渠宛如细微的蓝线，萦绕在公园绿地内，营造亲水、近水、赏水的空间，使雨季防涝与景观充分结合。

3.2 蓄水节点设计

增加蓄水功能可减少对自来水供水的需求，降低维护成本。在沟渠体系中设计控制闸阀和蓄水节点，布置集水坑、节流阀等，将直排式沟渠改造为集雨型“蓄水沟”[12]，将旱沟变为水景，最终形成以“水景广场”和竹林区为主的蓄水区和直排水区。

3.3 最大限度提高绿地渗水率

土壤渗水率是指一定单位面积土壤在单位时间段内渗透的水量，它反映了雨水排水能力，提高绿地渗水率是解决积水问题的关键。受建成公园场地限制，借鉴暗排水系统建设方式，选择增加地下盲沟设施与局部换填透水材料方式结合使用，改善积水区域土壤的透水性，消除涝害。

3.4 合理亲水植物设计

河、沟配置亲水性植物，一方面减缓了沟渠内雨水流速，保护岸线；另一方面为人们提供了新的视觉感受，增加了观赏价值[13]。设计亲水植物应满足观赏价值高、生态效益好、管理粗放、耐涝耐湿等方面要求。

1)选择以本土植物为主，适应本地的气候情况、土壤特性和周边环境，抗逆性好，代表本地景观特色。

2)优先考虑长时间浸泡在雨水沟和旱季正常生长的耐旱耐涝的植物。

3)雨水水质可能会有一定污染，运用菖蒲、莎草等根系吸附和净化污染能力的植物，起生物净化的作用。

图2 雨水排蓄一体的排水系统建立过程

图3 提高土层透渗率的2种主要方法

4 金沙考古遗址公园绿地雨水排蓄一体化改造实践

4.1 实施方式

4.1.1 建立一体化的雨水排蓄系统(图2)

1)调整竖向规划。

从全局出发，将原来彼此分散在水景广场、竹林盘等各区域的排水沟联系起来，整合使用率低的沟渠，减少水沟数量，形成通畅的大体系；调节沟渠的坡度与排水方向，消除深沟、长沟，按照3%～5%的排水坡度设计沟渠，采用“高挖低填”方式处理挖出土壤，就地平衡土方，即保障雨水通畅，又解决土地不均匀沉降的问题。

2)增加蓄水设施。

将原来地面单一模式，转变为地面与地下结合排水，在雨水沟渠交汇处增加雨箅子、集水井等蓄水设施；增加人工可操控的蓄水闸阀；最低汇水点铺设雨水管直通摸底河，当雨季排水量陡增时，打开节点闸口，即可泄洪。

3)合理分区。

新的雨水排蓄一体化沟渠系统分为蓄水区与非蓄水区。“水景广场”、竹林等区域沟渠设计为蓄水沟；其他草坪绿地区域为直排水沟，因地制宜，有机结合。

4.1.2 绿地渗水率改造

“人挪活，树挪死”，改良土层透水性必须保证对现状植被最小干预的原则。园中严重积水的2处区域，选择了不同的方式(图3)。

1)竹阵区域：竹子属于浅根系植物，易移栽、成活率高，故全部换填透水材料。就近移植竹林后，换填土层；底部往上依次回填碳渣厚度60cm、腐殖土厚度20cm、普通壤土至地表，栽回竹林。

2)蜡梅林区域：蜡梅林，采取间插盲沟处理，让土层中积水渗入沟内排走。在林间布置盲沟，深度约1.5m，断面呈倒梯形，沟底宽度不小于50cm，上口宽度在1.5～1.2m之间。组成材料至下往上依次是：大块卵石、小卵石、碎瓷片、土工布、素土。各条盲沟雨水组织排往临近的遗迹馆地下管网。

4.1.3 生态河、沟的植物配置

沿河道、沟渠采用园林艺术手法布置植被、石材要素等，既增加排水沟阻尼系数、减缓雨水径流冲刷，又提升沟渠的观赏性。自然河道着重于驳岸生 态处理，排水沟渠沟底与沟边处理并举。

1)排水沟改造方式。

降低沟边坡度，修整呈锅边型；原土沟底用三叶草或冷季混播草转变蜿蜒的植草沟，按风景园林叠石艺术手法布置景观石，搭配鸢尾、马蹄莲和莎草等湿生耐阴地被，呈现一派林间溪沟的景象。

2)摸底河驳岸改造方式。

原卵石河道驳岸，线型生硬，河流、植物、河岸之间缺乏自然过渡，雨季河水湍急破坏岸线。首先用机械修整河岸倾斜坡度，表面覆盖河底沃土，上面用巴茅、芦苇、芦竹等亲水植物营造出天然河道(图4)。

4.2 实施结果

1)经竖向改造，绿地不再凹凸不平，雨后地表积水明显减少，积水渗透完的时间从过去的3天，缩短至1天。

2)排水沟渠覆盖面积扩大后，竹林盘、密林底部过去缺水土地湿润度显著提高，统计竣工后4个月时间段绿化用水量数据，比往年同期少24%。

3)增加了蓄水功能后，回流的雨水填满了“水景广场”的旱沟，让环境变得生机盎然。但是，部分滞留雨水在14～15天后，由于落叶及其他垃圾物落水使水质变差，需及时处理(图5)。

4)裸土简易排水沟变成植草沟后，通过置石、配植物等手法提高沟渠径流截留能力，经对雨水流速测定，不同地段沟渠雨水时径流削减可达12%～29%。

5)雨季后一周对土壤渗水率改良的区域调查，以15m间距布点下挖80cm深度取土样调查，土壤干湿度正常，未发生积水现象。30天后再调查，未发现植物因水涝枯黄或死亡。

表1 金沙遗址公园绿地面临的主要雨水排放的问题

6)景观品质方面，选取水景广场、竹阵、摸底河及部分沟渠等区域改造前后照片做问询调查：这些区域改造前后哪个景观品质高？以了解金沙遗址公园环境的内部办公、服务、售票等工作人员共计77人为问询对象，结果高度一致，认为改造后景观品质更高的人数为100%。

5 结论与讨论

5.1 结论

实施结果显示，采取的技术措施基本解决金沙遗址公园雨涝灾害问题。

1)建议在公园建设初期，回填土层中预埋盲沟提高土壤透水性。

2)遗址公园结合竖向设计，通过植物配置手段来提高地表雨水径流截留能力效果是显著的。公园的河道、沟渠驳岸配置亲水植物，不仅可缓解雨量峰值时的冲刷，还提升了景观视觉效果。

3)截留、回蓄的雨水滞留时间较长会产生水质变污问题。经过分析，雨水蓄留时间与一般景观池塘比较短，主要污染因素为落叶和抛掷的垃圾物，所以可选择人力清洁与生物技术结合处理：一是借鉴成都活水公园污水处理经验，组合种植沉水、挺水、浮水植物，如水烛、睡莲、金鱼藻等，达到分解污染物和净化水质的目的；二是人工及时打捞水面漂浮物，避免污染扩大。

5.2 相关后续研究的问题

承载对文物古迹保护使命，考古遗址公园雨水的处理应更加谨慎、科学。遗址公园处理雨水排放问题的方法与目前大力推行的海绵城市设计[14-17]理念比较相似，以金沙遗址公园雨水排蓄一体化改造为试点，提供宝贵的实践经验。公园对雨水排蓄系统改造，后续任务还很重，如智能喷灌系统与雨水收集系统一体化升级，会根据环境雨水量的变化，合理启动浇灌植物，节约资源；引入生物滞留技术，运用植被、微生物来净化渗透滞留的雨水，满足再利用等。

图5 各项改造成果展示

注：文中图片均由作者拍摄或绘制。