基于城市公园施工过程中的水土保持措施应用

高宇婷，李狄嘉，郭中方

(1.惠州市华禹水利水电工程勘测设计有限公司，广东 惠州516000；2.深圳市水务规划设计院股份有限公司，广东 深圳 518036； 3.北京师范大学 水科学研究院，北京 100875)

城市水土保持是为防治生产建设项目水土流失和生态景观破坏而实施的管理和技术措施，可以确保城市化过程中的各种基础措施发挥正常的功能，它渗透到城市建设的多个行业和每一项工程中，是生态文明建设的基础和重要内容。城市水土保持工作的有效开展有利于满足人民日益增长的美好生活需求，推动美丽中国建设进程[1]。

早在1994年,深圳市就获得了国家园林城市称号。从2005年开始，深圳市着力发展自然公园—城市公园—社区公园的三级公园体系。目前公园总数已达1 206个，面积有399 km2,占深圳市土地总面积的1/5，深圳市的土地价值也因为美好环境而获得提升[2]。公园是人们生活中重要的休闲场所，其中的绿化和水系可以改善当地的生态环境，减少水土流失，但是在其建设过程中，仍然存在着可能产生水土流失的诸多因素，导致工程建设期和运行期产生严重的水土流失[3]。

1 城市公园建设中的水土流失危害

受特殊的环境影响，城市公园建设中的水土流失比农村水土流失的危害影响范围更广，危害程度更高。《生产建设项目水土流失防治标准》(GB/T 50434—2018)把县级及以上城市区域的水土流失防治标准定为一级，可见城市水土保持的重要性。城市公园建设中的水土流失危害主要体现在以下方面：

(1)诱发地质灾害。公园建设中土石方的开挖和回填，会形成许多高陡边坡和松散的弃土弃渣堆积体，在高强度暴雨的诱发下，极易造成滑坡、崩塌等地质灾害，危及城市基础设施和人民生命财产安全[4]。

(2)加重环境污染。公园建设过程中的水土流失导致大量表土进入水体，不仅使土壤中的养分随水流失，也把土壤中的污染物带入水体，使水质进一步恶化。此外，严重的水土流失还会在大风天气形成扬尘，降低空气质量，直接或间接地危害市民的身心健康。

(3)影响城市防洪。公园建设中的水土流失还会造成城市排水管道和桥涵等排洪设施的堵塞和江河湖库的淤积，使排水管渠过水能力下降，影响城市防洪安全。在暴雨季节容易出现洪水漫流出槽、城市被淹的现象[5]。

另外，在公园建设过程中，管线工程、河道清淤拓宽以及河道两侧园林工程的微地形改造均会引起项目区水土流失，不合理的防护措施很容易使坡面受到降雨汇流的冲刷进而导致坡面形成沟蚀，对项目区周边的生态环境和工程的安全运行产生不利影响，加剧水土流失。

2 水土流失产生原因分析

公园建设过程中水土流失现象时有发生，产生水土流失的原因主要有以下几个方面:

(1)工程占地面积大，建设工期长，人为扰动强烈。公园建设的规模较大，大部分公园占地面积少则几公顷，多则几十公顷，建设工期一般2年左右。工程施工过程中，河道清淤、河道整形、岸坡防护以及河道两侧的微地形改造伴随着大量的土方挖填施工，这些人为扰动均可能产生水土流失。其中道路区、临时堆土场堆存的表土及道路区内的路基开挖、回填等环节是水土流失防治的重点[6]。

(2)主体工程设计中缺少临时防护措施设计。施工过程中，主体工程中有利于水土保持的措施包括场地及进场道路硬化、非汛期施工、公园河道清淤采用干场清淤、淤泥与岸坡开挖填料混合后及时外运等。而对于施工过程中土方开挖以及河堤填筑产生的裸露边坡、临时堆土未采取相应的防护措施使其成为水土流失较为严重的区域。

(3)主体工程设计中河堤纵向排水措施设计不完善。主体工程一般采用工程与植物措施相结合的方法对堤岸边坡进行防护，可以保证岸坡稳定和景观要求，但堤岸边坡往往缺少岸坡纵向排水设计，再加上植物措施护坡虽然可以满足部分排水功能，但是植物护坡抗冲刷能力较弱，降雨时因缺少纵向排水而造成植物护坡堤岸容易受到降雨汇流的冲刷，发生岸坡冲毁，不仅破坏工程已有设施，而且会产生大量的水土流失[7]。

(4)公园的河道景观及生态用水一般需要布设输水管线，管线工程是线型工程，其施工影响范围较大。管线工程施工过程中，主体工程设计采用机械施工的方法分段施工，施工结束后的裸露地表不仅会使项目占地区与周边环境不协调，而且在降雨、大风等不利气候条件下还容易产生水土流失。管线工程施工结束后，主体工程一般不对管线占地区进行防护措施设计，管线施工区的裸露地表在不利气候条件下极易产生水土流失，并对周边环境产生不利影响[8]。

(5)园林工程改变原有水路。河道具有收集两岸汇流的作用，园林设计过程中，一般未对河道两侧已有水路采取专门措施。园林工程中的微地形改造很可能改变原有水路的走向，甚至形成堵塞。在暴雨条件下，产生的径流无法有序排放，极有可能汇集成较大的地面径流，不仅会对园内设施造成安全隐患，而且较大的径流在向河道汇集过程中，容易冲毁地表植被，造成水土流失。

3 水土保持措施布置原则与工程施工(以深圳市某公园为例)

3.1 公园概况

深圳市属亚热带海洋性季风气候区，全市多年平均降水量(集中在4—9月)为1 935.8 mm，年均受台风影响3.5次，再加上市内河流多为雨源型河流，水环境容量偏小。因此，在公园建设过程中，做好水土保持工作显得尤为重要。深圳市某公园是利用城市空地建设的具有休闲服务功能的城市公园，该公园包括广场、建筑物、运动场地、儿童活动场地、景观水体、园路、绿化、生态停车场等设施，总用地面积408 172 m2(表1)。

表1 某公园各项建设内容所占面积

3.2 措施布置原则

坚持“预防为主、防治结合、先拦后弃”的原则，防患于未然。这里着重介绍公园裸露地表、排水管线、景观水体、微地形改造施工区的水土保持措施布置。

3.3 工程施工

3.3.1 裸露地表临时绿化施工

在公园主体工程施工前，在尚未开工的区域采取撒播黑麦草籽的方式进行临时绿化，该种植物对土壤有很好的改良作用，可为后期植物措施的实施打好土壤基础，并大大缩短建设过程中的土壤改良时间，也使公园地表绿化美化变得丰富多样。

3.3.2 景观河施工过程中的水土保持措施

公园东侧开挖一条自北向南流向的景观河，景观河水面设计标高12.0～21.0 m，河底设计标高为10.8～20.7 m之间，开挖深度2～5 m，景观河两侧堤岸设置石笼和自然置石护坡；景观河末端(即项目区南侧)设置两处内湖，其中一处为现状池塘改造而来，另一处为新开挖内湖，底部采用黏土结合原有土壤进行碾压防渗处理，周边缓坡入水。

景观河施工时，沿河流自北向南顺流过程依现状地形洼地设置9个天然的沉沙池，最后汇流至项目南侧的两个内湖。项目施工期间结合项目排水情况开挖形成临时排水土沟作为区内汇水设施，部分沟段需布设预制过路砼管，雨水汇集后排至排水沟或流入区内两个内湖内，临时排水沟规格为(0.5 m+1.0 m)×0.4 m〔(下底+上底)×高〕，梯形结构，侧坡比1∶1，表面铺土工布，沟内每隔一段距离布设一个编织土袋，以沉淀沟内汇水的沙土(如图1、图2)。后期在临时排水土沟措施的基础上修建成永久性排水沟和沉沙池，部分临时排水土沟改造为排水盲沟(如图3)。盲沟基坑开挖方法采用挖掘机开挖和人工配合修整，铺设土工布后填充粗砾(碎石)。碎石大小应均匀，孔隙应清晰以便保证流水通畅。铺设排水盲沟石子时要分层，每层铺设完毕后都用人工整平再轻微夯实。

图1 排水土沟平面示意

图2 排水土沟剖面示意

图3 盲沟剖面示意

3.3.3 滨河两侧绿化带排水措施

公园滨河两侧设置了绿色雨水基础设施如生态滤水带933 m和生态草沟870 m。绿色雨水基础设施可以收集初期雨水，合理控制下垫面雨水径流，使用生物滞留池和透水性铺装，结合实际情况来利用雨水。当地表径流向下渗流时，通过多层介质过滤地表径流，经处理过的水由穿孔管收集后流向下游水路储存起来，以便后期再利用(如图4)。生态滤水带采用过滤、延长停留时间和利用生物吸收营养物质来达到处理雨水的效果。生态草沟内种植草本植物，通过下渗、植物的吸收、储存和过滤等原理净化和削减雨水径流，经过处理的雨水再进入市政管网。项目排水管线施工过程中，为防止管线施工对周边区域产生不利影响，在管线施工前，沿占地边缘砌筑土袋拦挡，土体开挖后及时在土体表面用土工布进行苫盖。

3.3.4 园区人工湖建设

公园水系汇水区面积为31.60 hm2，园区人工湖施工前，将现状内湖水抽排干净，保证旱地施工。内湖开挖后作为大沉沙池使用，项目区内汇水均排入其中，经沉淀后利用抽排方式抽至项目南侧临时排水沟内，通过南侧出口沉沙池沉淀后，最终排至市政雨水管网内。在满足施工进度前提下，开挖要避开雨天，以减少在不利施工条件下进行作业。内湖采用自然放坡开挖，自上而下分段分层施工，每层挖土厚度不宜超过1 m，严禁任意到处乱挖。开挖的土方应进行随挖随运，就近堆置于周边微地形改造施工区，并在土堆坡脚做好编织土袋拦挡，同时缩短开挖物料在缺乏防护措施条件下的裸露堆存时间。内湖开挖施工时段需及时抽排开挖区内的汇水，保证湖内无积水。若遇雨天应做好裸露施工区域、临时堆放材料、开挖土方编织土袋拦挡和土工布苫盖措施。

图4 生态排水沟剖面示意

雨水径流流入路旁排水沟时会对坡面造成一定的水土流失，因此需在排水沟坡面处结合景观考虑沿坡面修水簸箕，并结合现状地形和现状鱼塘、低洼地打造景观湖面，既突出公园特色，又可对雨水资源进行收集回用。

在城市生态园林建设中，水体边缘处的护坡是重要部分，正常蓄水水位以上的边坡可以采取植物护坡或综合护坡形式进行防护，不仅可以提高植被覆盖率，营造绿化景观，还可以作为亲水平台，最终达到维持陆地与水面相对稳定的状态，防治水体污染和边坡滑坡。

3.3.5 微地形改造临时措施

人工湖疏挖、平整过程中，临时堆放的土方量较大，为了防止临时堆土产生水土流失，斜坡表面需要进行土工布苫盖。景观河及内湖开挖的土方采取随挖随运至需要回填的区域，不能及时运走的就近堆放于微地形改造区域，后期用于微地形改造，开挖的淤泥在项目区南侧设置淤泥收集池，经晾晒后用于周边微地形改造，本项目景观水体区约有6.78万m3土方填入微地形改造区。

微地形改造面积约31 285 m2，在进行微地形改造前，区内开挖的土石方临时堆放于微地形需改造处，并修建临时排水土沟进行排水，雨水汇集后排至项目区内砖砌排水沟或流入区内两个内湖内，雨天裸露地表尤其需用土工布进行苫盖。微地形土方开挖坡面地表裸露，坡度较大，遇到降雨等不利条件极易受到冲刷，产生水土流失，因此在主体工程实施植物措施前也需要对新开挖坡面进行苫盖。微地形堆土坡脚采用编织土袋拦挡，微地形改造后再进行水体驳岸修复，驳岸修复需抽干湖域水体进行旱地施工，并利用好周边排水措施，无须布设新的水土保持措施。

4 总结与展望

城市公园属于生态建设工程，但是在公园施工过程中，可能产生比较严重的水土流失。作者对某公园的建设过程中裸露地表、景观河、滨河绿化带、人工湖、微地形改造施工过程中的水土保持措施进行分析并总结展望如下，以期为城市公园水土保持提供技术支持。

4.1 自然景观相协调：尊重自然规律

本项目建设过程中根据施工特点及项目区地形地貌，层层拦截泥沙，结合项目区汇水情况，在出口位置有效控制泥沙流出，使公园建设过程中的水土流失量有效降低，主体工程功能发挥更加完善，减少了工程建设期和运行期的水土流失。公园建设过程中及时将河道中的淤泥疏通，满足水体改善的要求，为水生生物的生存创造良好环境，提高了水体自净能力。另外本项目实现了园区内部土方挖填平衡，采用低影响城市建设模式，降低了工程本身对城市生态环境的负面作用，促进了城市与大自然共生系统的发展。

4.2 从排污到利用：水资源利用条件的完善

本项目利用公园现有水塘进行造景、水质提升，结合海绵城市措施实现园内水循环，根据现场地势拦截雨洪、削减洪峰，充分发挥水生态系统的城市雨水径流调节功能。在城市生活水平不断提高的影响下，污水处理的要求越来越高，将污水处理后的中水进行回收利用，可促进海绵城市建设的顺利进行，并且为城市水资源利用效率的提升创造有利条件。

4.3 自然与美：公共生态教育与科普

本案例多处优点值得推广，如城市绿化面积较大，乔灌木选种得当；海绵城市及水生态建设良好，城市中水资源回收利用率高；积极开展水环境安全治理工作，结合当地特色，将水环境治理与城市居民游憩结合在一起，使之成为协调统一的有机整体；采取多种措施减轻项目建设对水土生态环境的冲击和破坏，恢复和重建受损的城市环境生态系统等，将以上理念对公众进行积极的宣传引导，提高公众对生态环境的认知，多维度探索自然与美的新模式。

4.4 公平与公正：发展模式的改革

城市建设应建立在水土保持生态环境基础之上，以维护生物物种的多样性和生态系统的平衡。城市发展应淡化时间期限，强调动态运作，进而更好地解决城市复杂生态系统出现的新问题。城市水土保持是一项复杂而综合的系统性工程，需要在水土保持管理机制、管理手段和防治措施上不断创新。在公园建设过程中专家与政府、市民与游客、相关组织等多个利益主体方应积极参与，关注细节，强化城市建设发展过程中的公平性与公正性。随着城市水土保持研究的深入开展，以城市水土流失治理为核心的城市水土保持工程作为水生态文明建设的基础和重要内容，必将为人民创造更好的生产生活环境。