生态植草沟在城市绿地中的应用研究

叶洁华，许铭宇

（1.广州市绿化公司，广东 广州 510070；2.广州普邦园林股份有限公司，广东 广州 510600）

生态植草沟是一种通过种植植被且具有景观价值的地表沟渠排水系统[1]，在海绵城市建设、低影响开发技术中扮演着重要角色[2-4]，被广泛应用于城乡降雨径流所引起的面源污染控制[5-6]。因具有强大的下渗能力，同时可以收集、运输雨水和补充地下水，起到削减径流洪峰流量的作用。目前，国内关于植草沟技术的研究还处于起步阶段，对于其构造技术鲜有报道。现有植草沟技术的水力停留时间普遍偏短，净化效果稍弱，而生态植草沟对控制和削减进入受纳水体的径流污染负荷，改善城市绿化生态环境和提升城市品位具有重要意义，基于此，本文研究主要针对现有技术存在的问题，提供了一种城市绿化生态植草沟技术，该城市绿化生态植草沟能净化水体，有效控制和削减进入受纳水体的径流污染负荷，实现城市雨水循环生态可持续发展。

1 主要设计构造

生态植草沟，呈凹坑状设置在园林景观平台（道路）一侧，雨水或其他积水汇聚到生态植草沟中，通过植被层的生物净化以及沙石层、种植土层、透水土工布层、砾石层的初过滤后，再经过透水管和及其外壁的两层透水土工布二次过滤后，回收到雨水收集井中的积水较为干净澄澈，如果长时间没有降雨，可通过雨水收集井内的积水对绿化带内的植物进行浇水，减少水资源成本的浪费，有效实现对雨水的充分利用。以下通过四种不同的案例来分析植草沟的构成要素。

1.1 生态植草沟构造一

如图1所示，该类生态植草沟从上至下依次包括植被层、沙石层、种植土层、透水土工布层、砾石层以及实土层，砾石层内设有透水管，透水管的末端连接有雨水收集井，透水管7外壁覆盖有两层透水土工布。植被层内可种植黑麦草、大油叶草与马尼拉草等对环境适应性强，且植株较矮，既能防冲刷起到固土作用，又不会对排水造成太大影响的植物。生态植草沟中的积水通过植被层、沙石层、种植土层、透水土工布层、砾石层初过滤后，再经过透水管及其外壁的两层透水土工布二次过滤，能有效过滤掉泥沙等杂质，使得收集到雨水收集井内的水干净清澈，有利于城市雨水循环利用。

植被层的最低点与植被层两侧之间的高度差为h，h≥300mm，在本案例中，所述植被层的最低点与植被层两侧之间的高度差为本例的生态植草沟的沟深，且h为350mm。述沙石层的厚度为30～50mm，当沙石层的厚度大于50mm时，沙石层过厚，而植被层上的植物在种植初期根系较为短小，不利于植物汲取种植土层中的营养成分，容易造成植物生长缓慢甚至枯萎；当沙石层的厚度小于30mm时，沙石层过薄，积水容易冲刷掉沙石层上的沙石，导致积水不经过初过滤直接到达种植土层，降低净化效率；在本例中，沙石层的厚度为40mm，且沙石层的厚度可取30～50mm，在该数值范围内，沙石层既不会影响植物汲取养分，还有利于提高积水过滤效率和改善净化效果。

种植土层的厚度为150～300mm，种植土层的渗水孔径小，当种植土层的厚度大于300mm，积水通过所述种植土层所需的时间长，在暴雨迅猛时，容易出现溢沟，且植被层的植物根系长度通常为90～200mm，而种植土厚度过大，造成资源浪费；当种植土层的厚度小于150mm时，积水的过滤效果较差，且难以满足植被层的植物生长需要，容易造成植物根系破坏透水土工布层；在本例中，种植土层的厚度为200mm，且种植土层的厚度可取150～300mm，在150～300mm的数值范围内，种植土层不仅能满足植物的生长需求，还能提高积水过滤效率和改善净化效果，完成资源的最大化利用。

砾石层内填充有直径为30～50mm的砾石，砾石层的厚度为150～250mm，砾石层具有强大的蓄水能力，可将多余的雨水暂时蓄积再缓慢释放，当砾石层的厚度大于250mm时，砾石层的厚度过大，在积水的浸透容易大幅度膨胀，影响生态植草沟的结构稳定性；当砾石层的厚度小于150mm时，砾石层的蓄水能力低，且种植土层容易挤压透水管，影响积水的过滤、排放和收集；在例中，砾石层的厚度为200mm，且所述砾石层的厚度可为150～250mm，在150～250mm的数值范围内，砾石层的蓄水能力好，且不会影响生态植草沟的结构稳定性。

图1 生态植草沟构造一图例

1.2 生态植草沟构造二

如图2所示，本生态植草沟构造二与上述构造一的区别点在于，植草沟的最外端与沙石层的最外端之间的距离为d，250mm≤d≤350mm，沙石层铺设在所述植被层的最低点的下方，雨水汇聚在所述城市绿化生态植草沟时，积水和杂质会顺势积聚在生态植草沟的至低点，在两侧的停留较少，因此，对生态植草沟对两侧的过滤净化要求低，且种植土层可满足净化需求，为了保证资源的合理化利用，本例中，d为300mm，且沙石层的最外端与所述绿化生态植草沟的最外端之间的距离d可设置为250～350mm，在该数值范围内，既能节省沙石层的用料，减少成本投入，还不影响城市绿化生态植草沟的过滤净化效果。

图2 生态植草沟构造二图例

1.3 生态植草沟构造三

如图3所示，本植草沟构造三与上述构造二的区别点在于，透水土工布层与种植土层之间还设有干草层和填料层，干草层的厚度为30～60mm，填料层的厚度为20～70mm，填料层由陶粒、中砂和活性炭组成。干草层能阻挡泥土流失，可有效蓄积种植土层的水分，防止水分过分流失，可在种植土层干燥时再缓慢释放水分，且干草层腐化时能添加种植土层的营养成分。干草层可设置在种植土层的内部或底部，在本例中，干草层设置在种植土层的底部，厚度为40mm，且干草层的厚度可为30～60mm，在该数值范围内，干草层的蓄水能力好，且不会造成干草层腐化挤压填料层；当干草层的厚度小于30mm时，蓄水能力较低，当干草层的厚度大于60mm时，干草层腐化容易积压在填料层上，导致排水过滤效率低。填料层的作用为过滤吸附积水中的悬浮颗粒，以免悬浮颗粒依附在透水管7外壁影响排水，在本例中，填料层的厚度为40mm，且填料层9的厚度可为20～70mm，在20～70mm的数值范围内，填料层的过滤效果好，且渗透效率高。

图3 生态植草沟构造三图例

1.4 生态植草沟构造四

如图4所示，本生态植草沟构造四与上述的构造三的区别点在于，透水管的两侧设置有生态透水砖，透水管的上方设有第二透水土工布层，所述第二透水土工布层的两端连接在生态透水砖10上。透水管设置在砾石层的至低点，生态透水砖竖立在透水管的两侧，与第二透水土工布层形成透水管的蓄水空间，防止砾石层膨胀挤压透水管，第二透水土工布层阻挡积水下流引起的沙石流对透水管的冲击，保护透水管的同时改善净化效果。

图4 生态植草沟构造四图例

综上所述，本生态植草沟技术经济、环保、渗透性强、过滤性好、生态效果和景观效果俱佳，能有效控制和削减进入受纳水体的径流污染负荷，对城市雨水循环利用以及生态改善都大有裨益，对实现生态可持续发展，具有重要的应用价值。

2 植物选择

生态植草沟通过植被的滞留、过滤、吸附和净化等功能，可有效缓解地表径流流量，去除径流中的污染物质，起到提升水质的作用，因此对于生态植草沟的植物选择尤为关键。鉴于生态植草沟是一种特殊的绿地类型，优选耐涝耐旱能力较强、根系发达和净化能力强的植物，不宜选择过高的植物，过高的植物会影响径流。对于转输型植草沟应选择铺满草坪为主，能最大限度的实现雨水径流的输送；对于渗透型植草沟因具有渗透、滞蓄和净化雨水径流的作用，除了上述的筛选条件外，应优选当地的本土植物（提高存活率），亦可适当配置外来优异品种，兼顾功能性和景观效果相结合。另外需根据地区的不同，做到因地制宜，结合周边环境，多样的植物植物配置，不仅具有美学价值还能够为城市中的小动物提供微型的栖息地，目前应用比较多的植物品种主要有：大叶油草、黑麦草、马尼拉、千屈菜、狼尾草、矮蒲苇、日本血草和花叶芦竹等。

3 小结

传统的植草沟采用渗排水管，积水通过渗排水管上的渗透孔进入渗排水管，积水中存在泥沙等杂质，容易堵塞渗透孔，而本技术中采用覆盖有透水土工布的透水管，能有效过滤掉泥沙等杂质，且渗水效果强，能有效净化收集到的积水。

本技术生态植草沟自上往下依次设置有植被层、沙石层、种植土层、透水土工布层、砾石层以及实土层，各层的缝隙错落有致，有利于雨水流通，同时对初期雨水具有很好的过滤净化作用。生态植草沟具有占地面积小、低养护景观持久等优点，是一种能有效缓解城市雨洪排蓄的生态技术措施，在多降雨量的城市中具有大力推广的意义。

[1] 刘燕,尹澄清,车伍.植草沟在城市面源污染控制系统的应用[J].环境工程学报,2008,(03):334-339.

[2] Stagge J H,Davis A P，Jamil E,et al.Performance of grass swales for improving water quality from highway runoff[J].Water Research,2012,46(20):6731-6742.

[3] 陈敬宣.石家庄市滨水生态园植草沟建设与应用效果分析[J].河北林业科技,2016,(06):1-4.

[4] 王健,尹炜,叶闽,等.植草沟技术在面源污染控制中的研究进展[J].环境科学与技术,2011,34(05):90-94.

[5] 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(06):46-52.

[6] 黄俊杰,沈庆然,李田.植草沟控制道路径流污染效果的现场实验研究 [J].环境科学,2015,36(06):2109-2115.