基于水土保持理念的公园景观规划研究

2019-09-10李利左万慧

中国城市林业 2019年1期

李利左万慧

摘要：由于气候和地理条件等因素的限制，陕北地区水土流失问题严重，生态环境十分脆弱。水土保持理念与黄土高原地区景观规划设计结合的研究对于这一问题具有重要意义。陕西榆林市榆溪河生态公园项目存在严重的水土流失问题：西北干旱地区降水量少，水资源短缺;土壤沙化严重;植被种类单调，缺乏景观性。针对现状问题，基于水土保持的理念提出蓄水以涵养水源、保土并改良土壤、植物修复生态3种景观措施预防水土流失，保护水土资源，以期通过实际案例探索陕北黄土高原生态脆弱地区的景观规划研究。

关键词：水土保持，生态修复，生态公园，黄土高原

DOI： 10.3969/j.issn.1672-4925.2019.01.001

我国是世界上水土流失最严重的国家之-[1].西北地区的黄土高原是我国水土流失最严重和生态环境最脆弱的地区[2].黄土高原的水土流失治理一直是国内外学者研究的重点问题[3]。陕北地区是我国水土保持治理的重点区域。多年来的水土治理，水土保持相关研究已经有了显著的成效，从宏观管控方法到微观措施都有涉及，研究内容主要集中在4个方面：1）水土流失的形式、分布和原因以及不同土壤侵蚀地区的自然特点和侵蚀机制;2）水土流失的规律和水土保持措施;3）土壤侵蚀与水土资源调查评价的方法，合理利用土地资源规划原则和方法的研究：4）水土保持的生态效益、经济效益及社会效益。

近年来，水土保持研究不仅关注土壤科学和地理学等学科领域，研究对象也来自城市以外的自然环境，如山脉、河流、农田、草原和沙漠地区。何昉[4]提出景观水保学的概念，研究水土保持与人、社会、文化的内在联系。伏圣丰[5]以洋县牛头坡水土保持科技示范园景观设计为例，分析了设计的全过程，总结了在水土保持功能下景观设计理论和具体的设计方式，并进行水土保持工程的美化分析。许泉[6]以水土保持为核心，总结了景观生态措施在干旱沟壑地的应用方式，并以河南佳多生态农林园作为实例，提出了该区域沟壑地的景观生态设计方案。苏亚彬[7]对河岸带的水土流失原因及特点进行分析，提出生态化的河岸景观设计策略。

为了进一步探索水土保持理念在黄土高原地区生态景观规划设计中的实践与应用，本文将以榆林市榆溪河生态公园项目为例，针对预防土壤侵蚀、水资源恢复及土壤恢复等问题提出具体解决措施。

1榆林市榆溪河生态公园项目概况

榆林市位于陕西省最北端，属中温带半干旱大陆性季风气候。年平均降雨总量365.7 mm，降雨主要集中在7-8月。榆林位于黄河中游，是国家级水土流失重點治理区，是黄河粗砂的主要来源地，生态环境十分脆弱。

榆溪河生态公园项目位于榆溪市中心南部榆溪河河畔，具有天然的地理优势、地形特色与水系特色，是打造城市滨河生态公园的良好地段：同时是榆林市创建国家生态园林城市的重要组成部分。该地块南北长2.1 km，最宽处约为580 m，最窄处64 m，总设计面积57.3 hm2。该地块比邻城市中心区，区位条件优越，交通便利，通过合理的开发，可以为市民提供休闲游憩散步等功能的活动场所。本项目地形层次丰富，不仅可以组织排水，还可以营造丰富的地形景观。该地块滨临榆溪河，榆溪河水道蜿蜒优美，具备设计滨水景观的良好条件：榆溪河河水充沛，可以引水入园，既可以创造多样的生境类型，营造小气候，又可以解决公园内景观用水问题。

该项目除具备上述天然优势外，还存在以下

3方面需要解决的问题。

1）西北干旱地区降水量少，水资源稀缺。榆林市降雨主要集中在7、8月，年均降水总量约为366 mm.蒸发量约为1 600 mm.植物灌溉养护需要较大的用水量，景观绿化灌溉用水使用市政管网给水水源将造成很大的水资源短缺。

2）土壤沙化严重。场地内土壤松软沙化严重，存在大量未压实弃置土，地表雨水径流的冲刷将会使场地内大量的泥沙带入到榆溪河中，水土流失严重。堤岸上下高差30 m左右，坡度最大处达450.堤岸连续陡坡存在安全隐患，亲水性差。堤岸上层整体地势相对平缓，中间高南北两侧低。

3）植被种类单调，缺乏景观性。场地内植被稀疏种类单调，景观乔灌木稀少，多为野生灌木和草本。

2基于水土保持理念的景观规划措施

针对现状问题以及榆林市黄土高原风沙草滩区水土资源的特性，本项目将通过蓄水以涵养水源、保土并改良土壤、植物修复生态3种措施实现水土保持与景观规划设计相结合，为人们提供一个水土保持宣传科普的生态文化展示平台。在满足公园生态休闲功能的基础上，最大限度地补充渗透水土保持、水生态治理等理念与元素，突出生态文明主题，实现水系连通，使市民在休闲中受到生态文化的熏陶与教育。

项目以榆林大道正对着的公园主人口及入园主干道为界限，将公园划分为南北两大区域：北部为“科普文化体验区”，南部为“生态文化休闲区”。北部科普文化体验区定位是水土保持植物园，主要包括科技馆、户外科技展示、水保文化广场、榆溪河提水工程及水质净化工程，核心目标是科普文化与互动体验，也是公园项目水系工程的主要源头。南部生态文化休闲区定位是生态休闲与文化体验。项目规划一套科学合理的人工水系，贯通公园南北，并与人工湖、蓄水池、湿地、叠水等水景观形成有机整体。与人工水系配合，在园内因地制宜地设置雨水收集池作为灌溉的点水源。沿水系、道路设置雨水收集设施，如下凹式绿地、植草沟、旱溪、透水铺装等。

2.1建立湿地系统蓄水以涵养水源

基于水土保持的榆溪河公园的生态设计，一方面要考虑水土保持的效果，另一方面要注重环境设计的生态效果。榆溪河生态公园的景观水系规划需要解决榆溪河水流较大、河流夹带泥沙的水质问题，景观营造后的维护灌溉的水源问题，以及满足景观需求的水景设计问题。

榆林市水资源匮乏，园林养护用水靠城市自来水系统维持，这样对当地的水资源造成巨大的负担。依据节约型生态园林的设计理念，高效利用现有的水资源，一方面通过榆溪河内取水，建立人工湿地系统对水质净化处理，使水质达到景观需求及灌溉用水四类水标准（《景观娱乐用水水质标准》 C类标准）;另一方面做好雨水的收集利用，利用建筑、道路、人工湖等收集雨水，控制地表径流方向，设计下凹式、集雨型绿地。在场地北侧沿河道设计的人工湿地约2hm2.经过湿地净化对水质处理，通过动力提升系统，将水引入场地中部的蓄水池，再补充进入场地南侧设计的景观水系及雨水花园中，园内的绿化养护用水从景观水系中取水利用。

2.1.1地形营建

在雨水的滞留、传输、储存过程中，地形相当于容器，将雨水收集并利用，地形还可以利用不同的方式引导和控制地表径流。在场地的地形设计中，可以通过降低绿地标高设置下凹式绿地或集水洼地积聚雨水;下挖沟渠传输雨水;在原基础面上进行堆土改变径流方向。

结合原场地地形（图1），根据设计需求并针对场地存在的问题对地形进行了重新设计（图2）。场地北部堤岸下层地势较低又很平缓，引入榆溪河河水设计了面积约为2 hm2的人工净化湿地。堤岸上层场地中部的位置设置一处蓄水池，在人工湿地南侧的水塘里设置泵坑，通过动力系统将水引入到蓄水池中。蓄水池既丰富了园内的水体景观，同时也承接了公园核心区域大部分的雨水径流。由于陕北地区缺水，气候干燥，水体表面积不宜过大，蓄水池的布局与规模的确立综合考虑了游憩功能和景观需求、雨水资源利用、水资源平衡等多方面因素，最终确定水体面积1.4hm2。由蓄水池向南设计了一条长度约为1 700 m的雨水湿地水系，通过地形的营造，控制雨水径流方向，收集场地内的雨水作为景观水系的水量补给。

2.1.2水质净化流程

雨水径流和水源地河水进入湿地之前应先经过前置塘预处理，前置塘入口处设置卵石消能区，削减雨水进入前置塘的流速从而减小对湿地内部结构和植物的冲刷，同时拦截一些颗粒物之后雨水径流进入前置塘通过沉淀和植物的拦截作用进一步去除其中携带的杂质。雨水经过前置塘之后到达水平潜流湿地，填料层表面的生物膜、丰富的植物根系和基质具有截留作用，对水中所携带的重金属污染物有一定处理效果，另外由于水流在填料层下方流动，能有效地防止蚊虫滋生，并避免臭味[8]（图3，图4）。

水生植物在湿地景观中对于雨水径流中的有机污染物具有较好的吸附净化作用[9]。通过合理的水生植物的种植设计，可以达到净化河流水质，提高河岸生态环境的目标。茎叶发达的植物对于阻挡水流沉降泥沙有明显的效果。根系发达的植物有利于吸收水系污染物[10]。合理搭配挺水植物、浮水植物和沉水植物，形成多层次的水生植物景观。岸边植物选择沙地柏、迎春、平枝荀子、狼尾草、常夏石竹、千屈菜、鸢尾，水生植物选择荷花、泽泻、菖蒲、水葱、芦苇。

经过植物的拦截和填料层的吸附作用，大部分重金属污染物能够被去除，湿地的出水水质能够达到景观要求以及灌溉用水四类水质标准。

2.1.3水資源平衡

为满足园内绿化浇灌用水量、景观水系用水量和蒸发水量，仅依靠自然降雨和雨水收集的水量完全不够。经过有关部门的许可，可以取用榆溪河河水进行补水，相比自来水补水成本低并且符合节约型园林的要求。

参考《室外给水设计规范》GB50013-2006市政道路及绿地中浇洒绿地用水可按浇洒面积以1. 0-3. OU（ m2 Xd）计算，尽量选取耐干旱植物种类以及浇灌方式采用喷灌和滴灌的节水型浇灌模式，所以用水量计算取1. OU（ m2 Xd）进行估算。园内绿化面积为43. 96 hm2.全年绿化浇灌需水量（Q1）约为21.9万m3。绿化用水量仅作为预估河道补水需水量的参考数值，具体的用水量还需要根据实际情况进行微调。

景观水系需水量包括水系的蓄水量和蒸发量，景观水系需水量（Q2）约为3.4万m3。所以全年需水量（Q需）应为绿化浇灌需水量（Q1）和景观水系需水量（Q：）之和，约为25.3万m3。

Q需=Qi+ Q2

（l）

汇集雨水量（Q汇）包含人工湿地、蓄水池及景观水系本身直接承接的降雨量和周边汇水区的雨水径流量[11]。

Q汇=HεφiAi

（2）

其中H为当地设计降雨量，Ai为不同类型汇水面面积，φi为不同类型汇水面的径流系数。绿地地表径流系数为0.2.雨水经过绿地排向雨水花园及湿地，可收集的雨水量约为2.9万m3：建筑及道路铺装地表径流系数为0.9.建筑及道路铺装总面积为10. 8hm2.可收集的雨水总量约为3.2万m3。湿地及蓄水池收集雨水面积约为2.8hm2，全年能够有效收集雨水量1.3万m3。全年可收集的雨水总量为7.4万m3。

为使水资源平衡，景观总需水量应与总补水量相平衡，即：

Q需=Q补

（3）

Q补=Q汇+Q河补

（4）

全年景观需水量（Q需）与雨水收集总量（Q汇）之差即为河道补水量（Q河补），需要河道补水量14.5万m3.按引水180天计算，平均日引水量为805 m3.最大日引水流量在0. 05～0.1 m3/S即可满足公园内水量需求。水资源平衡相关信息见表1。

2.2保土并改良土壤

场地北部堤岸上下高差30 m左右，坡度最大处达450.堤岸连续陡坡存在安全隐患，亲水性差。陡坡是水土流失最严重的地形，坡度较大的区域不利于植物的生长，加上雨水径流对坡面的冲刷作用，加重了水土流失的程度和土壤沙化的情况。利用植物在山坡生长能有效防治径流对坡面的冲刷特性，对于坡度小于250的实土地形采取生态护坡的处理方法。

首先，要对边坡坡面进行浮石清理、平整坡面使倾斜度保持一致[12]。再将三维植被网铺挂在边坡上，能有效预防陡坡土壤塌方。向三维植被网内回填土壤并喷播施工.既可以保证边坡的稳定又能实现坡面植被的迅速恢复。坡度大于l：1的陡坡做混凝土框格植草护坡处理，先在边坡上预制混凝土框格，再在框格中客土搭配种植草本植物和藤本植物。用藤本植物进行垂直绿化美化效果好，投资少用地少，但早期生长速度较为缓慢完全覆盖需要一定的时间，可以采取与草本植物混播的方式解决。草本植物能够迅速覆盖地面避免土壤裸露，后期由藤本植物发挥作用，既满足生态环境的需要还可以进行景观造景，具有绿廊满目、鲜花盈彩的景观效果。

其次，加强土壤管护，使用有机肥料改善土壤状况，增强土壤的保水、保肥能力，提高蓄水保墒能力，减少地表造成的水分消耗。

2.3植物修复生态

植物景观的设计既能美化生态环境又能有效防止水土流失现象的产生，是实现水土保持、生态治理、环境可持续发展的重要措施[6]。利用植物營造充满活力与生命力的白然景观空间，丰富多样的植物群落是构成生物多样性必不可少的条件。通过景观生态设计增加植物覆盖率，植物根系可以提高土壤的保水能力，植物生长过程中的光合作用和蒸腾作用促进自然水循环进程，从而增加空气湿度，对改善黄土高原地区的干旱气候有一定的促进作用。

鉴于榆林市的气候和土质条件，植物种类应适应黄土高原风沙草滩区生长特点[13]。水土保持植物应满足根系发达、蒸发量较小、抗旱、耐瘠薄、景观效果较好等特征[14]。其次应多选择乡土树种，乡土树种能在较大程度上满足水土保持的需求，也能够较好地与其他生物构成完美和谐的生态系统.例如油松、樟子松、新疆杨、沙棘、沙枣、沙柳等。对于河岸陡峭边坡的植物种植，选择具有深根性及覆盖性强的地被植物，例如紫穗槐、五叶地锦、沙柳、沙棘等。植被的覆盖能减轻雨水径流对裸露地表的冲刷，有效防止沙土滑坡的问题产生（图5）。在对场地南侧的旱溪进行植物搭配时，选择能经受周期性潮湿和短时间淹没浸泡的草本植被，例如美人蕉、荷兰菊、千屈菜、马蔺等植物（图6）。

3结语

本文以基于水土保持理念的黄土高原景观规划设计为研究目标，以榆林市榆溪河生态公园为研究对象，针对预防水土流失等问题，从水、土、植物3方面提出解决途径，提出蓄水以涵养水源，保土并改良土壤，植物修复生态3种景观措施，期望预防水土流失，保护水土资源。水、土、植物3者之间相互影响，水资源是环境问题的根本，土地承载着植物的生长，植物在改善水环境、稳定土壤起到必不可缺的作用。希望本文的探讨，对黄土高原等易发生水土流失地区的景观规划提供一些借鉴。

参考文献

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[5]伏圣丰.基于水土保持功能下的秦岭南麓景观艺术设计研究[D].西安：西安建筑科技大学，2014.

[6]许泉基于水土保持的干旱区沟壑地景观生态设计研究[D]长沙：中南林业科技大学，2012

[7]苏亚彬基于水土保持的青海乐都三河六岸河岸景观设计研究[D].西安：西安建筑科技大学，2015

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