基于层次分析法的皖南地区雨水花园植物综合评价与选择①

徐洪武, 文萍芳, 方宇鹏, 康小燕

(1.池州职业技术学院建筑与园林系,安徽 池州 247000;2.西安沣东现代都市农业发展有限公司,陕西 西安 710100)

0 引 言

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,下雨时能够吸水、蓄水、渗水、净水,需要时能将蓄存的水利用[1]。海绵城市的基础设施包括雨水花园、植草沟、下沉绿地、透水路面、雨水再生系统等,其中雨水花园是低影响开发最为有效的措施之一[2],也是造景层次最为丰富,植物品种最为多样的设施之一,因此,对于雨水花园的植物选择也尤为重要。层次分析法即定量、定性相结合,构建层次结构模型,有机融合主观与客观的一种决策方法,适用于植物综合评价体系[3]。本研究对池州市27种雨水花园植物进行综合评价,以期对池州市及皖南地区雨水花园的植物配置提供理论参考。

1 材料和方法

1.1 样地调查

2020年6月至2021年10月,在池州市齐山大道、南湖苑小区、池州职业技术学院、三台山公园等随机选取12处雨水花园进行实地调查,持续记录雨水花园植物的观赏性、抗逆性、功能性。与池州市海绵城市技术咨询办公室共同实验,收集进入雨水花园雨水及经其净化后雨水,检验水中氨氮、化学需氧(CODcr)、总磷(TP)、总氮(TN)、生化需氧量(BOD5)、悬浮物(SS)、pH等变化情况。

1.2 约束层和标准层的确定

使用yaahp10.3软件,根据层次分析法构建4层级架构模型[4],分别是目标层A、约束层B、标准层C、最基层D。本研究在借鉴其他文献资料基础上[5],结合皖南地区的自然气候,将观赏性、抗逆性、功能性等3项指标确定为约束层,将花果观赏性、枝叶观赏性、耐旱性、耐水性、抗虫害性、净化水质能力、生长势等7个指标确定为标准层(图1)。

图1 雨水花园植物综合评价模型

1.3 评价指标确定

采用1-9比率标度量化的方法比较7个指标的相对重要性,构建判断矩阵(表1-2)。根据标准层(C1-C7)对目标存A的权重值,最终计算出在综合得分。根据得分将27种植物划分为三个级别。综合评价的计算公式如下:

(1)

式(1)中,P为综合评价得分;Wi为第i个指标的权重;Pi为第i个指标的得分。

表1 A-Bi判断矩阵及一致性分析

λmax:3.0536,C.R=0.0516,有效。

表2 B-C判断矩阵及一致性分析

1.4 得分标准制定

在参考其他文献研究基础上,邀请行业专家共同对标准层每个指标制定了一个5分制的得分标准(表3)。

表3 雨水花园植物综合评价指标和得分标准

2 结果与分析

2.1 池州市雨水花园植物配置存在的问题

植物品种选择单一,配置不合理。根据对18个雨水花园调查统计,植物设计应用达63种(表4),其中乔木15种,灌木23种,地被26种,但大多数植物应用的频率较低,乔木类应用较多的是香樟、栾树等,灌木类较多的是鸡爪槭、南天竹等,草本类较多的是鸢尾、芦竹等,多数植物应用频率较低不利于生态多样性的发展。并且多数雨水花园中植物的配置形式单调,不富于变化。

表4 18个雨水花园现状植物调查统计

忽略“海绵”的功能性要求,植物水土不服。海绵城市是通过工程的手段,实现地面雨水的自然积存与利用,雨水花园更多的承担着雨水收集与净化的作用,因此植物的耐旱、耐涝性是植物选择的重要指标。如在齐山大道中段的一处雨水花园中,不耐涝的红枫在雨季浸润后生长态势表现不佳,沿人行道一侧的雨水花园外围地势较高处的鸢尾在旱季及高温曝晒下叶片萎蔫发黄。

2.2 雨水花园植物综合评价指标选择结果与分析

对4个判断矩阵一致性检验,一致性比率C.R<0.1,判断矩阵的一致性合格,说明雨水花园植物综合评价的模型构建是有效的。雨水花园植物综合评价模型可以得出约束层B、标准层C的权重值,加权后得到花果观赏性C1、枝叶观赏性C2、耐旱性C3、耐水性C4、抗虫害性C5、净化水质能力C6、生长势C7的权重值。在约束层权重值方面,B2>B3>B1,这说明在雨水花园的植物配置上首先注重的是抗逆性,其次是功能性,最后是兼顾观赏性。在标准层权重值方面,C4>C3>C6>C1>C5>C7>C2,这说明耐水性是皖南地区雨水花园植物配置的首要考虑因素,因为池州及皖南地区雨水充沛,尤其雨季的雨水花园会长期浸渍在水中。其次是耐旱性,因为雨水花园多位于道路、公园等,非雨季时要求有一定的耐旱能力。第三是净化水质能力,这是体现雨水花园作为海绵城市设施的功能性表现。第四是整体观赏性,植物配置的美观性也是十分重要。

表5 评价模型约束层及标准层对目标层的权重值

2.3 实例赋值分析

在调研的基础上,选取高羊茅、山茶、狭叶十大功劳、撒金桃叶珊瑚等池州市雨水花园中应用频率较多的27种灌木及草本植物进行综合评价。在池州职业技术学院植物园对选择的27种植物开展耐水淹本地化实验。实验选取生长状况良好的植株,灌木及地被每组10株,草皮每组0.3,每种分为全淹组、半淹组和干旱对照组,实验进行35天,每天记录植物在不同水分情况下的表观特征变化情况。

根据雨水花园植物综合评价指标和得分标准,依据对实验对象的观测、检验和评价,对每种雨水花园植物进行比较打分。

通过评价模型约束层及标准层对目标层的权重值,计算出各植物综合评价得分(表6),将27种植物分成三个等级,综合得分>4.0的为最高的一级,一级为皖南地区雨水花园首选植物,耐水、耐旱、净化能力强且观赏价值高。综合得分4.0～3.0为评价一般的二级,二级是皖南地区雨水花园一般选择植物,其抗性较一级有下降,因此适合于雨水花园外围搭配使用。综合得分<3.0的为不适宜的三级,其综合表现不佳,该类植物综合评价认为不适用与雨水花园特征的设施内配置。

表6 雨水花园植物综合评价评分表

2.4 植物配置模式推荐

基于本研究,课题组提出了观赏型、抗逆型、功能型等三种群落模式的雨水花园植物配置推荐(表7)。

表7 池州市及皖南地区雨水花园植物配置模式推荐

3 结 论

在实地调研、文献调查、检验试验的基础上,运用层次分析法对池州市雨水花园植物选择进行了定性量化的综合评价,结果对池州市以及皖南地区的雨水花园的植物配置具有指导意义。将雨水花园植物选择分为三级,一级的千屈菜、芦竹、美人蕉、萱草、蒲苇、芦苇、芒、红花檵木、高羊茅、麦冬、南天竹、鸢尾、黄菖蒲、常春藤、龟甲冬青、洒金桃叶珊瑚等是池州市以及皖南地区雨水花园植物配置的首选;二级的迎春、金边黄杨、山茶、雀舌栀子等应在雨水花园设施中少用,可选择在边缘区、缓冲区少量搭配使用,避免大面积或者作为主要品种使用;三级的石竹、狭叶十大功劳、金丝桃、月季、大丽花、海桐、羽衣甘蓝等因不适合雨水花园设施的环境,如造景需要可以在边缘区少量使用。

本文采用层次分析法构建了雨水花园植物综合评价与选择模型,并对27种植物进行了综合评分分析,但仍需要在后续的研究中加强对植物群落的跟踪调查,扩大适宜雨水花园的乡土树种种类筛选,为池州市以及皖南地区的雨水花园植物的选择以及海绵城市的建设提供更多的科学数据支撑。