東北地區雨水花園植物設計研究

葉 程，張 鑫，陸 海

（1.吉林建筑大學 市政與環境工程學院，長春 130118；2.長春科技學院 建筑工程學院，長春 130022）

隨著城市非滲透鋪裝路面面積的逐漸增加以及大氣污染的愈發嚴重，大中型城市的面源污染情況日益惡劣，有些城市甚至一到夏季暴雨時段便洪澇災害頻發。這不僅造成了城市雨水資源的浪費，也給城市造成了經濟上的巨大損失。

雨水資源利用是一個綜合考慮城市防洪、雨水徑流污染控制以及生態環境改善等要求的雨水保護和利用的過程。在諸多雨水利用的手段中，雨水花園是目前較為普遍的技術措施。利用雨水花園，可通過植物的蓄水含水功能來實現徑流水量的控制，也可通過植物、微生物以及土壤的綜合作用去除徑流中的污染物，實現徑流水質的控制。鑒于雨水花園在雨水資源利用中的重要作用，現在許多新城建設項目中雨水花園設計出現的頻率也越來越高。雨水花園在國外已經得到了很好的實踐，如愛丁堡的雨水花園、美國的54廣場和賓夕法尼亞的雨水花園等。雨水花園在我國也正在逐漸被設計者所采用。

1 雨水花園主要功能以及植物的功能

根據不同地區的雨水特征以及雨水的不同用途與水質標準，雨水花園所起到的主要功能也不同。在面源污染嚴重的地區，其主要功能為控制徑流水質，減小污染；在暴雨洪澇災害嚴重的地區，其主要功能為削減雨水徑流量。雨水花園中的植物功能主要包括污染物吸收與凈化、雨水滯留與滲透、生態功能及環境美化功能等。

1.1 雨水花園主要功能

雨水花園的主要功能包括以下四點：一是通過填料的物理過濾、化學吸附、生物作用和植物的吸收來控制徑流水質，減少污染；二是通過雨水花園的下滲和蒸發作用削減雨水徑流量和峰值流量；三是增加地下水補給，減少城市化對原有水文條件的影響；四是改善景觀生態質量[1]。

1.2 雨水花園中植物的功能

植物在雨水花園中的功能多種多樣，主要包括：污染物吸收與凈化、雨水滯留與滲透、生態功能及環境美化功能等[2]。

植物對于污染物的吸收與凈化功能主要體現在三個方面：一是利用植物根莖對懸浮污染物、重金屬等物質的攔截與吸附作用；二是植物利用光合作用吸收雨水中的氮磷等營養物質；三是植物在呼吸作用下在根系周圍形成穿插的有氧區與無氧區，使好氧與厭氧微生物發揮作用，降解污染物。

植物對于雨水的滯留與滲透起到至關重要的作用。植物可以通過根莖葉的作用來滯留雨水，并且通過根莖吸收雨水然后經過蒸騰作用將吸收的雨水釋放。植物根莖在地下的生長可以增強土壤的滲透能力，從而增加雨水在土壤中的滲透量，減緩非滲透鋪裝路面所帶來的積水問題。

在生態功能及環境美化功能方面，快速城市化導致城市內部的生態環境日益惡劣，例如，熱島效應、霧霾與生物種類銳減等生態問題層出不窮。雨水花園中的植物可以通過光合作用吸收空氣中的污染物以緩解霧霾問題，通過蒸騰作用增加空氣濕度來緩解熱島效應與高溫天氣。同時，雨水花園中的植物也為其他生物提供棲息地。

雨水花園中植物可以吸收與凈化雨水中的污染物，通過雨水滯留與滲透減小地表徑流量，增強城市生態功能。而合理地對雨水花園中的植物進行選擇與布置是優化雨水花園設計，強化雨水花園功能的一種有效方式。

2 東北地區雨水花園植物設計分析

東北地區地處高緯度地帶，春秋季時長較短。夏季溫暖濕潤且短，降水量大且降水時段集中，容易在強降雨條件下造成洪澇災害，雨水花園中植物的根系易因長時間浸泡在水中而死亡。冬季寒冷干燥且長，氣溫極低，冰雪不易消融，降水方式以降雪為主，植物易因低溫而死亡。然而，東北地區的自然土壤以黑土為主，土壤肥沃，易于栽培植物。

在雨水花園設計時，應注意結合該地區的雨水特征以及雨水利用途徑，依據其突出點進行設計。同時，還應將雨水花園的其他功能有機地結合考慮。因此，正確選擇植物并進行合理的植物布置，將為東北地區雨水花園各項功能的正常實現提供基本保障。

2.1 東北地區植物選擇原則

基于東北地區獨特的氣候與土壤條件，同時考慮其植物污染物去除、景觀優化以及植物生長繁殖等綜合因素，雨水花園植物的選擇應符合以下原則。

2.1.1 選用耐旱、耐澇、抗寒的植物

東北地區年降雨量自東南向西北遞減，在600～1 000 mm，水量分布不均。夏季，東北地區降雨集中且降雨量大，因此可能會有干旱與洪澇自然情況交替進行。冬季，東北地區氣候嚴寒，植物在低溫與嚴寒天氣的雙重影響下容易死亡。因此，為了保證東北地區雨水花園的功能與降低后期的維護成本，應優先選用耐旱、耐澇、抗寒的植物。

2.1.2 當地植物優先考慮，適當輔以外來品種

東北地區本土植物在當地的成活率高，而且當地植物能適應當地的生態條件，能與當地生物形成良好的互生與共生關系，因此應優先考慮選用當地植物。同時，可以適當引入外來樹種，增加生態多樣性和景觀多樣性[3]。

2.1.3 選取根莖發達、處理污染能力強和枝葉較大的植物

雨水花園中的植物通過根莖吸收雨水中的無機污染物與有機污染物，以降低地表徑流雨水中化學需氧量（COD）、水中懸浮物（SS），水中含氮量（TN）、含磷量（TP）等指標[4]。由此可知，根莖發達、枝葉較大的植物一般擁有較強的污染物處理能力。因此，選取根莖發達的植物可以有效提高雨水花園單位面積的雨水凈化量，提高凈化后的雨水水質。

2.2 雨水花園植物布置

雨水花園由外向內植物布置區域可分為邊緣區、過渡區與蓄水區。東北地區屬于半濕潤地區，春季干旱嚴重，夏季降雨集中，冬季降雪嚴寒。依據這些特點，應針對不同植物布置區域分別進行設計。

2.2.1 邊緣區植物布置

雨水花園邊緣區的植物蓄水能力較弱，主要起到花園中雨水污染物凈化與景觀美化作用。因此，邊緣區原則上選取植株較高、枝葉較為繁茂的旱生植物。由于東北地區冬季嚴寒，邊緣區植物須耐寒，以保證冬季時雨水花園邊緣區植物不被凍死，保持景觀美化功能。綜上，東北地區雨水花園邊緣區可選取銀杏、香椿、水杉和白楊等植物。

2.2.2 過渡區植物布置

雨水花園過渡區需要設置一定坡度，以便降落在雨水花園內的雨水由邊緣區向蓄水區匯流。過渡區植物主要起到雨水的滲透與截流作用，因此植物深根系需要發達。相關試驗表明，根系較發達的植物其雨水截流能力與滲透能力均較強[5-6]。過渡區在暴雨時期也有可能淹水，植物需要有短期耐水淹能力。綜上，過渡區植物主要選取濕地植物與耐水濕植物，如濕地松、水松、水杉、河柳、垂柳與旱柳等。

2.2.3 蓄水區植物布置

雨水花園蓄水區在暴雨期將雨水收集在花園內的匯流區域，在干旱期將收集的雨水以蒸發形式向空氣中揮發，另外蓄水區還可以起到極好的景觀美化作用。但是，若植物選擇不當，冬季絕大多數水生植物都會死亡，喪失植物效應，雨水花園的水質凈化和景觀效果會受到影響。因此，蓄水區植物需要選取有較好耐寒性與觀賞性的水生植物，如美人蕉、菖蒲、風車草、燈心草、香蒲與蘆葦等。

3 結論

作為一種有效的雨水資源利用低影響開發措施，雨水花園能有效地控制面源污染、削減洪峰徑流流量。在城市發展過程中，它能夠緩解洪澇作用，減少城市經濟損失。然而，由于東北地區特殊的自然環境條件，在進行雨水花園植物設計時，需要因地制宜，選擇適宜的植物，合理布置植物。

東北地區具有降雨時段集中，降雨量不均勻，夏季多雨溫暖，冬季寒冷降雪，面源污染嚴重的特征。雨水花園植物需要有較好的耐旱、耐寒、耐澇的性能，并且根莖須發達，有較強污染物處理能力。另外，應根據雨水花園邊緣區、過渡區與蓄水區的作用與不同植物的特性，正確進行雨水花園植物布置設計。

1 王建軍，李 田.雨水花園設計要點及其在上海市的應用探討[J].環境科學與技術，2013，36（7）：164-165.

2 王 佳，王思思.雨水花園植物的選擇與設計[J].北方園藝，2012，（19）：77-80.

3 張倩倩，王云中.水文條件下的城市雨水花園植物配置研究[D].西安：西安建筑科技大學，2016.

4 李家科，李亞嬌.基于SWMM模型的城市雨水花園調控措施的效果模擬[J].水力發電學報，2014，33（4）：62-63.

5 唐成雙，羅 紈.雨水花園對暴雨徑流的削減效果[J].水科學進展，2015，26（6）：788-789.

6 李俊奇，李寶宏.雨水花園蓄滲屋面徑流案例分析[J].中國給水排水，2010，26（10）：130-131.