基于海绵城市的雅安雨水花园植物材料综合评价

韩君伟

（西南交通大学 建筑与设计学院，四川 成都 610031）

我国是水资源大国同时也是水资源严重紧缺的国家，如何在城市的有限空间中实现雨水收集利用已经成了亟待解决的问题。海绵城市的建立，是从解决城市雨涝问题出发，完善城市雨水管理体系，涵养地下水资源，形成良性水循环，最大程度的修复生态环境。作为海绵城市的实体单元——雨水花园，承载着控制雨洪和优化生态、促进水净化循环等主要任务。而如何有效地选择适宜的植物材料，通过构建高效的群落生态系统达到预期效益具有重要的理论与现实意义。海绵城市的国际通用术语为“低影响开发雨水系统构建”，是指城市能够像海绵一样，在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的“弹性”，下雨时吸水、蓄水、渗水、净水，需要时将蓄存的水“释放”并加以利用[1-2]。雨水花园是众多生态基础设施中的一种，集雨水利用及景观效果于一体，是一种生态高效的雨水利用措施。雨水花园能够收集滞留雨水，缓解雨水径流量，降低城市洪涝灾害，雨水花园作为LID技术有效的措施之一，具有削减径流量、调峰、延缓径流速度、雨水净化的作用，拥有很好的经济、美学、生态效益。植物由于其同时具有净化雨水和景观提升的功能，所以由植物营造的雨水花园成为生态基础设施中重要的角色。

国外对雨水花园的研究主要集中在水文模拟研究、土壤渗透力研究、污染物滞留能力研究、不同植物应用对水文的影响、雨水花园的建造及应用研究等方面。国内对雨水花园的研究主要集中在雨水花园的起源与发展研究、国外优秀雨水花园案例介绍、雨水花园的营造技术研究、雨水花园场试验及模型构建等方面[3-5]。由于雨水花园植物地域性较强，国内对雨水花园的植物选择与设计研究较薄弱，对雨水花园植物选择多为定性研究，定量化研究更少，采用AHP（层次分析法）法，通过定性指标的定量化，对于综合、科学化选择雨水花园植物具有指导意义。蔡妤、董丽应用AHP方法，研究北京地区的雨水花园植物选择，对北京地区的雨水花园植物选择提供大量数据支撑。本研究应用AHP方法，对雨水花园植物选择性指标进行量化，选择合适的雨水花园植物，对指导四川盆地乃至川蜀地区雨水花园的植物营造和设计具有指导意义，对实现海绵城市建设具有举足轻重的作用。

1 研究区概况

雅安，四川省地级市，原为西康省省会，位于四川盆地西缘、邛崃山东麓，东靠成都、西连甘孜、南界凉山、北接阿坝，距成都仅115 km。素有“川西咽喉”、“西藏门户”、“民族走廊”之称。气候类型为亚热带季风性湿润气候，年均气温在14.1～17.9 ℃间，降雨多，多数县年降水1 000～1 800 mm以上，有“雨城”、“天漏”之称。湿度大，日照少。年均降水量1 800 mm左右，民间有“雅安天漏”的说法，有雨城之称，是四川降雨量最多的区域。除高寒山地外，一般冬无严寒，夏无酷暑，春季回暖旱，降水集中于夏季，多夜雨，但大相岭南北气候有显著差异。以雨城区、汉源城区为例：前者年均温16.2 ℃，后者18.0 ℃。前者的一月均温为6.1 ℃，后者为8.3 ℃。前者的七月均温为25.4 ℃，后者为26.0 ℃。前者日照1 005 h，后者1 451 h。全市河谷带无霜期280～310 d，年降水量南北差异显著。北部多在1 250～1 750 mm之间，南部仅740～760 mm。雨城区、天全一带某些年份降水量可多达2 000 mm，为全川多雨中心，故有“雨城”之称。

2 研究方法

2.1 样地调查

选择雅安地区内的雨水花园植被进行实地抽样调查，选取10 m×10 m的样方20个，样地包括北纬30度公园，熊猫绿岛公园，姚桥新区滨江公园，喇叭河森林公园，张家山东城公园等。记录雨水花园的植物种类、生物学特性、生态学特性、观赏特性、抗逆性、去污降污能力等。

2.2 层次分析法

层次分析法（简称AHP法），是美国运筹学家匹兹堡大学教授 A.L.Saaty 于70年代初提出的，旨在建立一种能模拟人的思维逻辑 ，将定性分析与定量分析，将主观判断与客观实际有机结合起来的 一种决策理论方法，使用AHP法分析，首先要把问题层次化 ，构成不同等级的一个多层次结构模型[6]。该法也适用于公园、居住区及道路绿地等园林植物景观的评价，主要用于确定综合评价的权重系数[7]。

2.3 准则层和指标层的确定

为确定雨水花园植物选择的指标体系，课题组邀请了多位长期从事园林植物应用的高级工程技术人员和高校教师进行各指标体系的确定。将观赏特性、生态特性、环保特性3项作为评价体系的准则层，每项再细分，观赏特性可再分为绿化美化特性、景观时序性两个指标层，生态特性可再分为根系发达程度、抗旱性 、抗涝性、自我繁殖能力4个指标层，环保特性可再分为乡土植物、去污降污能力、植物对雨水的截流3个标准层（见表1）。

表1 雨水花园植物评价体系的层次结构模型Table 1 Hierarchical structure model of rainwater garden plant evaluation system

2.4 评价指标权重的确定

采用二元相对比较的1-9标度法，判断各指标相对重要性，构建雨水花园植物评价体系的判断矩阵C-A、A1-（D1-D2）、A2-（D3-D6）、A3-（D7-D9）（表2～5），并确定判断矩阵的一致性。设λmax是判断矩阵A的最大特征根，W是其对应的特征向量，求解向量的特征根，所得W经归一化后就得到该层元素相对于上一层某一因素的相对权重。元素的单层排序权重和该元素对应的上一层元素的单层排序的乘积即是该元素的总权重。

2.5 判断矩阵的一致性检验

为保证结论的合理性和可靠性，结合专家问卷调查结果，对所构建的判断矩阵进行一致性检验。

计算公式如下：

RI是平均随机一致性指标，可查表求得。

当CR＜0.1时，认为判断矩阵的一致性是可以接受的。

表2 C-Ai一判断矩阵及一致性检验†Table 2 Judgment matrix and consistency test

表3 A1- Di判断矩阵及一致性检验†Table 3 A2-Di Judgment matrix and consistency test

3 结果与分析

3.1 评价指标选择结果与分析

根据上述研究方法可知，对构建雨水花园植物评价体系的判断矩阵进行一致性检验，所有矩阵的CR值均小于0.1，判断矩阵具有一致性，说明雨水花园的评价体系模型和权重结果的确定有有效的，可信的。雅安地区雨水花园植物选择与评价指标体系与权重计算结果如下（表6），从表6可看出准则层权重从高到低的排序为生物学生态特性（0.718）＞观赏特性（0.156）＞环境保护功能（0.127）。这说明雨水花园植物的选择首先考虑的是生物学生态学特性，兼具生态学特性和生物学特性的雨水花园植物有利于雨水花园的生态平衡，其次是植物的观赏特性。在指标层中，排名前四的是抗旱性（0.370）、抗涝性（0.214）、绿化美化特性（0.099）、去污降污能力（0.098）。说明抗旱性在四川盆地雨水花园植物的选择中具有重要作用，因为四川盆地春、秋、冬季干旱少雨，雨水主要集中在夏季；抗涝性位居第二，因为雨水花园的植物要求有短暂的耐水湿特性。同时雨水花园植物属于景观营造的重要组成部分，绿化美化特性也具有举足轻重的作用，植物的去污降污能力对于雨水的净化吸收，重复利用也具有较重要的生态学意义。

表4 A2- Di判断矩阵及一致性检验†Table 4 A2-Di Judgment matrix and consistency test

表5 A3- Di判断矩阵及一致性检验†Table 5 A3-Di Judgment matrix and consistency test

表6 雨水花园植物评价体系各层级权重†Table 6 Layers sorted weights of rain garden plants evaluation system

3.2 赋值的确定与实例分析

在对雅安种植的雨水花园植物进行实地调研的基础上，选择29种已经种植的雨水花园植物进行综合评价。邀请相关行业专业人员和景观设计人员按照很好（10分）、较好（8分）、一般（6分）、较差（4分）四个级别对9个指标层进行逐一打分并求平均值，再结合每项指标的权重值进行加权，最后得出每种雨水花园植物的综合评价值[8-9]。并将总评价值分为4个等级，一级（≥9），一级为雨水花园的首选植物，适应干旱、积水环境，具有较强观赏价值，管理容易；二级（7.5～9），雨水花园的较优品种，适应性稍差，具有一定的观赏价值；三级（6～7.5），雨水花园栽植的一般品种，耐水湿和耐干旱能较差，但也可以正常生长；四级（≤6），生长状况不良，有些甚至是外来入侵的风险，如再力花（表7）。

表7 雅安雨水花园植物综合评价值Table 7 Comprehensive evaluation of rain garden plants in Ya'an area

4 结论与讨论

在搜集查阅资料的基本上，对雅安境内的典型雨水花园进行调查，采用AHP层次分析法对29种雨水花园植物进行综合评价并得分，将雨水花园植物分为4级，1级的千屈菜、红蓼、东方狼尾草、鸢尾、细叶芒、花叶芒是雅安地区建设雨水花园的首选植物；4级的再力花、常夏石竹、八宝景天、美人蕉、金鸡菊、马鞭草、大丽花是建设雨水花园慎重选择的植物材料；2级和3级的植物根据雨水花园种植区不同的水淹情况，选择合适的区域如蓄水区、缓冲区、边缘区进行雨水花园植物的种植[10]，边缘区一般种植耐旱的植物，缓冲区选用有一定的耐淹能力，又有一定耐旱能力的植物品种，蓄水区种植耐淹能力较强和抗污染能力较好的植物品种。

“海绵城市”推行的雨水景观工程建设，正是一种以自然积存、自然渗透、自然净化为目标来解决城市雨洪问题的新方法，而园林植物作为海绵城市建设的重要组成部分，对雨水景观工程功能的实现具有十分关键的作用。因此，在进行海绵城市建设时应充分考虑植物的耐水湿能力，通过植物的耐水湿实验成果为雨水景观工程科学合理的进行植物选择与设计提供重要的技术依据，同时也是海绵城市能够更好地发挥并长期维持其功能的关键。其次，为了实现雨洪控制目标在进行植物配置时应以本地的耐水植物为主，重视对乡土植物的开发，还应考虑植物的多样性、生长环境、径流净化效果和生态功能，强化植物的造景功能等，营造物种稳定、功能健全的生态系统[2]。

基于AHP方法的综合评价体系，相对于依据理论经验的植物选择，具有易于量化、简单易行的优点[6]，对于雨水花园植物选择量化综合研究具有指导意义。但AHP层次分析法在权重赋值，植物综合得分方面具有一定的主现性和片面性，雨水花园植物的抗逆性固然重要，但雨水花园作为有效的雨水收集和净化系统，植物的纳污吸污能力在实践中应综合考虑。同时，还应清醒认识，雨水花园是一个庞大的系统工程，对花园设计中铺装[2]、绿地[6]、水体[9]、建筑[7]和其他雨水利用设施[10]提出相应的雨水设计方案，使各个要素的雨水利用设施有机的统一起来，共同形成一个更加科学、合理、生态的雨水利用系统，这样才能为海绵城市建设提供强有力的技术支撑。