生物滞留带在闽南城市道路中的应用

蔡家珍,黄宝华

(漳州职业技术学院食品工程学院,福建 漳州363000)

在我国城市化快速发展进程中，城市硬化路面比率高达10%～15%，地表植被覆盖率降低，雨水不能被地表植物截留下渗涵养地下水，只能形成道路径流。传统道路雨水处理一般采用“快速排除”和“末端集中”控制模式，每逢大雨，主要依靠管渠、泵站等基础设施排水，容易造成城市逢雨必涝。因此，如何有效控制道路雨水径流的问题亟待解决。

近年来，国内一些城市在道路排水设计中将雨水管网工程技术与道路绿地相结合，构建基于低影响开发理念的道路雨水管理新模式[1,2]。即模拟自然水文循环过程，应用不同低影响开发技术措施，结合道路绿地景观设计在源头进行雨水径流管理的道路排水形式[3]。

生物滞留带作为城市道路建设中重要的低影响开发技术措施，能够有效调节城市雨水径流、减缓城市内涝灾害以及进一步改善径流雨水水质[4]。同时，能够通过植被、微生物、土壤的生化作用对雨水进行滞留、净化和下渗处理，以低成本、高效率的方式，在场地源头和末端削减雨水径流流量、促进雨水下渗、控制径流污染。基于此，针对闽南赤红壤多雨地区土壤渗透性较差、降雨强度较大的特点，笔者对生物滞留带在闽南城市道路中的应用进行了探讨。

1 生物滞留带在城市道路中的应用模式

生物滞留带是指在地势较低的区域通过植物、土壤和微生物系统蓄渗并净化径流雨水的设施。城市道路属于线性基础设施，最理想的情况是通过设置生物滞留带让雨水通过横坡排入一侧的绿地中，并在设施内增设溢流口，超出截流设计能力的雨水能通过溢流口流入雨水管网[5～7]。以闽南地区漳州市典型的三板四带式道路为例，该地区土壤以赤红壤为主，土壤渗透性较差，平均年降水量为1453～1612mm左右。通过优化道路绿地布局，创造更多具有滞蓄雨水能力的绿地空间，降低不透水面的连续性，使道路雨水径流尽可能滞留和下渗，从而由源头削减道路径流总量和峰值流量(图1)。

图1 城市道路雨水收集系统平面图示意图

2 道路生物滞留带的景观营造途径

坡度是道路生物滞留带景观营造中最需要考虑的因素。城市道路作为典型的线性景观空间，当纵向坡度较大时，会加快生物滞留带内雨水的汇流速度，从而影响对雨水的滞留、蓄渗和净化[8]。“景观挡水堰”是解决雨水径流落差的重要方法，利用景石、木材、金属板、混凝土等景观材料等距或间距、单独或序列地布置于设施内，形成阶梯式排水景观，从而延长雨水滞留和传输时间。植物与土壤表层覆盖物是道路生物滞留带内部景观营造的重要元素，利用块石、砂砾、植被等景观材料增加生物滞留带表面的粗糙度，形成“薄层漫流”景观，并有效地减缓汇流速度，延长径流流程。雨水入流口也是景观营造的重要节点，可以形成“面状和点状式入流”景观。当生物滞留带的外沿低于路牙时，雨水径流顺道路坡度均匀自然地分散流入设施内，形成连续面状的入流景观。当生物滞留带的外沿高于路牙时，雨水径流通过路牙豁口流入设施内，通过卵石防冲刷景观营造，形成点状的入流景观(图2、图3)。

图2 雨水入流口点状式入流景观图3 雨水入流口面状式入流景观

3 道路生物滞留带的竖向设计

道路生物滞留带的结构通常由蓄水层、种植土壤层、砂滤层、砾石层组成。在闽南赤红壤地区，由于土壤渗透性较差，应采取换填的措施提高设施功能，因此建设费用较高。Goh等[9]通过实验表明，生物滞留设施的填料中添加10%(体积分数)的轮胎碎屑后，标准生物截留介质去除率由57.5%提高至80.4%，不仅成本低且不影响植物生长，同时可以减少生物滞留设施的总深度。因此，在实际项目中可采用10%的炉渣、轮胎碎屑等可回收材料作为人工填料层，既可减少设施深度，又能降低建设成本。生物滞留带最小深度(H)计算公式如下：H=H1+H2+H3+H4。H1为蓄水区深度，由于赤红壤渗透性较差，取值80～100mm；H2为满足植物生长土层厚度，种植草本植物、灌木、乔木分别取值≥300、500、800mm；H3为砂滤层厚度，若采用中粗砂，取值100mm；H4为砾石层厚度，若采用粒径为20～30mm砾石，取值200mm。

图4 生物滞留带内部竖向关系图

4 适用于闽南地区道路生物滞留带的植物选择

结合城市道路绿地设置生物滞留带，往往呈现典型的线性空间景观特点，而植物是营造道路线性景观和维持生物滞留带性能的关键因素之一，应综合考虑其景观效果及其滞留蓄渗、净化水质功能进行选择。针对闽南地区土壤渗透性较差、降雨强度较大、道路雨水径流污染严重的特点，应优先选择根系发达、耐水淹且有一定耐旱能力且耐水污染的乡土植物[10]。在植物群落结构上，上层应以耐旱耐水湿的乔木为主(如乌桕、秋枫)，中层配以管理粗放能耐水淹的开花灌木(如木槿、美人蕉、洋金凤)，下层可以配置低成本的观赏草(如狼尾草)，靠近行人的边界可以种植近年来引入城市绿化的观赏草(如细叶芒)。在植物生长环境方面，设施中部蓄水区内的植物根部生长速度比茎要慢，淹没的根系难以维持茎叶的蒸腾作用，对植物的耐淹抗旱和抗污染能力要求较高，可配置大叶榕、秋枫；缓冲区的植物，这些植物具有耐淹耐旱和抗雨水冲刷功能；由于边缘区无蓄水功能，需选用较耐旱的植物[11]。同时，在生物滞留带的出入水口处宜栽植须根发达的植物以加固表土。根据以上原则，选择适用于闽南地区道路生物滞留带的植物种类(表2)[12]。

表1 闽南地区可供生物滞留带选择的植物种类

5 道路生物滞留带的管理与维护

城市道路雨水径流大，固体污染物多，且道路内的生物滞留带结构较复杂，因而需要加强管理与维护。植物长时间受涝后，由于土壤中充满水，根部易形成无氧呼吸，产生积累的乙醇导致根系中毒，吸水更少，此时植物叶片通常表现出缺水萎蔫或变黄的症状。因此，在长历时强降雨后，检查植物受淹后的生长状态显得非常重要，一旦植物出现受害状况，应翻土透气或更换补种植物。当进水口不能有效汇集径流雨水时，应增设进水口的数量。由于进水口和溢流口容易因雨水冲刷造成水土流失，应设置卵石进行缓冲。此外，若道路固体垃圾污染较严重，导致进水口和溢流口积淤，应及时清理垃圾与沉积物以保证排水通畅。

6 结语

生物滞留带是一种分散式绿色基础设施，结合城市道路绿地进行综合设计，在不增加道路面积和建设成本的条件下，能起到削峰减排、丰富城市道路景观等多种作用。生物滞留带在闽南城市道路中的应用，关键是根据本地区土壤性状、气候特征及道路形式，合理设计生物滞留带的结构和选择适合其生长的植物种类。总体上，闽南地区相关方面的研究和工程实践正处于起步阶段，相关技术规范也有待完善，需要园林、给排水、规划等多专业的配合，此外生物滞留带对本地区城市道路径流削减效果如何也是值得通过模型模拟和实测进一步研究验证。

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[编辑] 李启栋