下凹式草地对降雨径流污染物去除效果研究

下凹式草地对降雨径流污染物去除效果研究

刘志刚

安徽省城建设计研究总院股份有限公司安徽合肥230009

摘要：下凹式绿地具有补充地下水、滞洪、调节径流、净化雨水以及削减径流污染物等优点，并且投资较少,是一种能同时满足多种要求、具有创新意义的能有效利用雨水的措施;它的应用不仅能够有效的防止城市内涝，并且能在一定程度上缓解降雨初期造成的径流污染，对解决城市水资源匮乏现象具有重要作用。本文主要介绍了下凹式草地的概况及设计，并且简要分析它对径流污染物的净化机理和效果，希望对后期相关研究提供帮助。

关键词：下凹式绿地；设计；净化机理；净化效果

随着社会的快速发展，城市化建设也进一步深入，随之出现的便是径流系数和不透水地面面积增大的现象，由于城市人口的增加，空气污染越来越严重，空气质量也随之下降,大量不同粒径的污染物漂浮在空气中,使得降雨过程中携带空气中的污染物通过地表径流形式进入自然河道,进而造成水体的污染。由此可以看出，这是一个具有消极意义的恶性循环，而下凹式绿地的出现可以在一定程度上缓解这个恶性循环的发生，因此在近几年来，人们越来越重视下凹式绿地的应用，下面我们来进行具体的介绍。

1、下凹式绿地的概况

下凹式绿地也叫低势绿地，是一种低于周围路面高度的公共绿地。它与城市中的花坛概念相反，其最初的设计理念是通过贮存雨水和利用开放空间之间的承接，从而减少径流外排，从一般角度来说，大部分下凹绿地的土质没有经过改良，而且它对深度有一套自己的标准，在实际中要与这个标准相符合；从植被浅沟的方面来说，在“线状”相比之下，其主要是“面”的作用较大，它能够承接较多的雨水，而且其土质是经过进一步改良的，本土草本是其内部主要的植物。下凹式绿地的透水性能良好，并且建设成本与常规绿地相近，甚至是低于常规绿地，在改善城市环境方面有重要的作用。

在实际建设过程中，如果地面低于草地，遇到雨水天气时，许多雨水会来不及渗透，在这样的情况下，雨水会溢出到路面上，在形成地面径流之后，雨水会通过城市雨水系统排走，造成水资源的浪费。针对此问题，下凹式绿地可以起到临时蓄积雨水的作用，在遇到暴雨天气的时候，即使出现雨水来不及渗透的情况，也可以积蓄近将近10cm的雨水，然后使雨水慢慢的渗入地下，经渗透去除水中颗粒物后进入地下水，有效保留部分雨水资源。

2、下凹式绿地的设计

在目前看来，虽然有不少关于下凹式绿地的研究,但是从开始研究至今，还没有出现一套标准明确的设计规范。在具体的研究中，有一条比较有参考价值的规定，它出现在《建筑与小区雨水利用工程技术规范》中，具体规定是:小区内绿地应该低于路面5cm~10cm，这项规定将下凹式绿地看作是一种减少地面雨水径流量的措施,但是它没有考虑到其他的一些影响因素，例如：设计暴雨重现期，服务的汇水面积、周边设施的布置情况和土壤的渗透系数等,在这其中，对控制参数起主要作用的是绿地面积和下凹深度。

在具体的下凹式绿地的设计中,影响下凹式绿地设计的一个重要因素是地面径流系数，一般取其径流系数0.8，这是因为城市路面的主要成分是沥青以及混凝土，路面是不透水的。另外，植被的选择让对下凹式绿地的净化效果有很大的影响,研究下凹式绿地内部植物的名家丁纪闽认为，由于气候的原因，北方下凹式绿地应当选择一些耐盐能力较强的植物，如甘野菊、麦冬、马蔺等、这些植物使下凹式绿地减少地面径流污染物的作用更加明显。实际的研究表明,在其他同等条件下,黑麦草对地面径流污染物的削减作用要明显低于早熟禾。除此之外，在实际选择过程中，还要根据当地的气候进行选择。

3、下凹式绿地对径流污染物的净化机理

降雨和地面径流在进入下凹式绿地之后,存在于水中的污染物通过一系列的生物、物理和化学反应被降解或是去除,在降雨期间，微生物在初期并没有很大的作用，此时雨水中的污染物主要是通过植物根系、土壤的吸收、截流和过滤的作用来去除。

研究过程中的一位名家杨栩认为，下凹式绿地对降雨造成的地面径流中污染物的削减作用在深度为35cm~65cm的土层中发挥得比较明显，而有人则认为在50cm~70cm的土层中，绿地对地面径流污染的削减作用更为明显，出现这种分歧的原因有多种，其中主要与土壤不同的理化性质有关。随着降雨的进行,污染物的吸附作用越来越强，并且有逐渐饱和的趋势,这造成了污染物去除率下降现象的发生。在降雨的后期,微生物越来越多,雨后的5~8天是微生物生长最旺盛的时期，此时微生物对土壤污染物的吸附和降解作用是最强的。有具体的研究表明,在第一次降雨的过程中,污染物去除机制主要是植物根系和土壤截留过滤作用,但是在14天之后的第二次降雨中,起到明显的降解作用的是微生物。

4、下凹式绿地对降雨径流的净化效果

由于城市化的进一步发展，城市空气受到严重污染，在降水过程中，污染物附着于雨水中，降落在地表，接下来又通过雨水的冲洗作用，把城市地表中的各种污染物带入到河流湖泊中，进而对水体水质及生态景观环境造成严重的消极影响。除此之外，河流湖泊中淤积的水还会对洪水的调蓄以及河渠的排放造成影响。建造下凹式绿地之后，绿地作为一个处理初期雨水的系统，可以使大量的固体污染物沉积在下凹式绿地中，并促使绿地内的有机污染物得到最大程度上的净化，既可转变成对园林植物有帮助的营养物质，增加绿地的生产能力和土壤肥力，还能够在很大程度上消除残留的有机污染物，减少对人体的危害。

近几年来,生活中的污染越来越严重，尤其是降雨径流导致的污染,有相关统计表明，中国深圳市由于降雨而导致的面源污染已经超过了点源污染。由于下凹式绿地对污染物的净化作用的研究慢慢显示出来了成果，相关人员对下凹式绿地也越来越重视。通过具体的研究我们可以发现，下凹式绿地对降雨径流净化效果的影响因素主要有三个方面,分别是降雨特征(其中包括降雨强度、降雨量和雨型三个方面)、绿地特征(其中包括植被类型、土壤类型、绿地的覆盖度和坡度这四个方面）以及设计条件(其中包括沙土比和下凹的深度两个具体的方面)。研究发现对绿地削减污染物的影响因素有植被覆盖率、降雨强度、草地类型和降雨历时这四个方面,影响的效果从弱到强依次是植被覆盖率，降雨历时，草地类型，降雨强度。研究表明,随着降雨强度的增大,对污染物的削减作用会有所降低,这是因为在下大雨的过程中，大雨的冲刷作用较强，并且吸附饱和速度较快,污染物停留时间较短，没有足够多的时间与土壤和植物发生作用。

5、结束语

城市绿化不可缺少的一个重要的环节就是绿地，它不仅能有效防止土壤侵蚀，美化环境,而且能有效减少洪涝灾害，在最大程度上削减径流污染物和蓄渗雨水。下凹式绿地需要的成本较少,后续不需要增加投入，在城市的道路两侧和住宅小区都可以投入使用,同时，下凹式绿地在降水过程中可以蓄积5~10cm的雨水,蓄积的雨水经植被净化后通过下渗,可以补充地下水，同时增加土壤的含水率，减少了对绿地的浇灌次数,节约了水资源。除此之外，在雨过天晴时,土壤中存留的水分通过植物蒸腾或者蒸发作用进入到大气中,使空气湿度增加,调节了部分区域的气候,进而缓解了城市日趋严重的热岛效应。正是由于下凹式绿地百益而无一害,使得城市建设者越来越重视下凹式绿地的发展，也使它有越来越大的发展空间。

虽然目前关于下凹式绿地对雨水的净化和过滤作用研究取得了一定的成果，但在实际应用的过程中还有待改进，仍然需要进一步探索研究。例如要形成标准统一的设计规范、多方面考虑各种影响因素等，相信在各方面的共同努力下，下凹式绿地的发展将会越来越好。

6、参考文献

[1]董岩,邢国平,刘洪海,等.下凹式绿地环境水文效应及运行可行性分析[J].水利水电技术,2013,23(7):10-12;16.

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[3]杨珏,黄利群,李灵军,等.城市暴雨过程对下凹式绿地设计参数的影响研究[J].水文,2013,31(2):58-61.