植草沟在城市景观设计中的应用探讨——以西安浐河景观节点中的植草沟设计为例

　　摘要：植草沟技术是欧美国家针对暴雨径流造成的城市面源污染治理研究得到的一种成果，该技术出发点是解决城市面源污染，是名副其实的生态技术。植草沟不仅有治理污染的功能，本身也具有景观性，可以带给人特定的景观视觉感受。随着人们对生态和景观的日益重视，该技术在景观领域有着广泛的应用前景。本人在实际工作中曾接触过从景观视觉角度出发的植草沟设计应用，所以在了解到从生态技术角度出发的植草沟设计应用后，认为两者各有所长并且有相互结合应用的可能，这里做一个探讨，希望能够从理论的角度结合实践经验探讨一下既有生态功能又满足视觉感受需求的完善的植草沟技术应用的理论原则。
　　关键词：景观植草沟生态技术视觉感受
　　一、植草沟研究背景及概念
　　1.1植草沟研究的背景
　　植草沟作为一种治理污染的生态技术始于20世纪80年代。当时欧美一些国家针对暴雨径流造成的城市面源污染开展了较大规模研究,研究发现了城市面源污染的一些规律。在这些研究的基础上,美国对城市和农村的面源污染控制提出了“最佳管理措施(bestmanagementpractices,BMPs)”方案,英国完成了“可持续排水系统”(sustainabledrainagesystems,SUDS)设计,两者都广泛应用于城市排水发展计划,其中多种技术措施根据现场条件分散和集中组合应用,控制和削减进入受纳水体的径流污染负荷。植草沟便是其中的一种技术措施,在许多发达国家,它被广泛地用于城市径流面源污染控制系统。
　　国内对此技术研究起步较晚，相关的研究也比较少见，主要也是偏重于从技术的角度出发——以减少污染为目的的应用。
　　而基于于景观视觉角度的植草沟研究在此之前则尚未发现。笔者有幸接触到在西安市浐河的一些景观节点设计中基于视觉感受的草沟应用，设计者出于视觉观感的角度因地制宜的应用了“草沟”这一设计，虽然出发点不同，但“草沟”本身的生态功效仍将会在实际当中发挥出来。不过也正是因为出发点的不同，使得这里的应用与前面所述的生态意义上的“植草沟技术”作出符合需要的调整。
　　1.2植草沟的概念
　　经查阅相关文献后，本文使用了植草沟这一概念,国内可见的文献类资料有：
　　重庆大学三峡库区生态环境教育部重点实验室的肖海文，翟俊，邓荣森，黄莉07年3月的《给水排水》杂志中发表了《道路雨水渗滤设施———浅草沟的设计》一文，本文结合重庆市某生态住宅区的雨水资源化利用工程,介绍了道路雨水渗滤设施——浅草沟的构造、布置、相关设计参数、水质净化效果及设计体会,提出了改进的雨水渗滤设施计算方法,并对雨水浅草沟的关键防堵技术进行了分析。在这里作者使用了“浅草沟”一词。
　　而中科院生态环境研究中心的刘燕，尹澄清和北京建筑工程学院环境与能源工程学院的车伍先生于08年3月发表在《环境工程学报》上的“植草沟在城市面源污染控制系统的应用”一文，从植草沟定义、类型、设计计算、参数确定、运行维护及应用实例方面作了较详细介绍。在这里作者使用了“植草沟”一词。
　　两者的研究出发点各有不同，但两种设计有着类似的构造形式，而且最终形成的成果也是兼有排污和节水的功能。从理论的角度看，后者涵盖了基础理论研究的部分，从更为普遍的角度上对植草沟的概念加以总结，所以这里加以介绍。
　　植草沟是指种植植被的景观性地表沟渠排水系统。
　　地表径流以较低流速经植草沟持留、植物过滤和渗透,雨水径流中的多数悬浮颗粒污染物和部分溶解态污染物有效去除。
　　植草沟在BMPs或SUDS措施中可应用在源头、污染物传输途径和就地处理系统,应用区域包括居民区、商业区和工业区。路旁的植草沟可以代替传统的雨水口和排水管网,由于植草沟中的污染物可见,因此植草沟代替传统地下排水系统,从根本上解决了传统雨水和污水管道混接和乱接的问题,通过恰当的管理措施,有效控制及处理径流传输过程以及进入受纳水体前的污染物。植草沟作为BMP或SUDS的重要组成部分和其他措施联合运行,在完成输送功能的同时满足雨水的收集及净化处理的要求。
　　二、两个不同角度的植草沟的设计简介
　　2.1基于技术层面——污染降解角度的植草沟设计
　　2.1.1基于技术角度划分的植草沟的类型
　　根据地表径流在植草沟中的传输方式,植草沟分为3种类型：标准传输植草沟(standardconveyanceswales)、干植草沟(dryswales)和湿植草沟(wetswales)。标准传输植草沟是指开阔的浅植物型沟渠,它将集水区中的径流引导和传输到BMP的其他处理措施;干植草沟是指开阔的、覆盖着植被的水流输送渠道,它在设计中包括了由人工改造土壤所组成的过滤层,以及过滤层底部铺设的地下排水系统,设计强化了雨水的传输、过滤、渗透和持留能力,从而保证雨水在水力停留时间内从沟渠排干;湿洼地与标准传输沟系统类似,但设计为沟渠型的湿地处理系统,该系统长期保持潮湿状态。
　　3种类型植草沟都可应用于乡村和城市化地区,由于植草沟边坡较小,占用土地面积较大,因此一般不适用于高密度区域。标准传输型植草沟一般应用于高速公路的排水系统,在径流量小及人口密度较低的居住区、工业区或商业区,可以代替路边的排水沟或雨水管道系统。干植草沟最适用于居住区,通过定期割草,可有效保持植草沟干燥。湿植草沟一般用于高速公路的排水系统,也用于过滤来自小型停车场或屋顶的雨水径流,由于其土壤层在较长时间内保持潮湿状态,可能产生异味及蚊蝇等卫生问题,因此不适用于居住区。
　　2.1.2基于技术角度的植草沟的一般的设计做法
　　在2.1.1中所述的三种类型的植草沟，其设计的根本目的均在于排水，并以植草的方法降解面源污染。一般的设计做法是基于污染控制的角度，其一般的设计步骤这里概括如下：
　　1植草沟平面及高程的布置
　　2植草沟设计流量确定
　　3植草沟水力计算
　　4植草沟设计要素校核 
　　经过步骤2到4基本就可以确定植草沟的断面尺寸和构造。
　　之后在此基础上进一步对植草沟进行平面和高程布置,保证植草地沟的径流水力临界条件和污染物净化效果。
　　此外，设计过程中有一些设计参数要满足一些特定的条件，这些参数包括：
　　曼宁系数，植草沟纵向坡度和断面边坡坡度，植草沟草的高度、最大有效水深及断面高度，水力停留时间，最大径流流速，植草沟底宽，植草沟的长度。
　　施工完成后，使用过程中还需要注意植草沟运行和维护，重点是植草沟入口和出口，植被的养护，及时清除植草沟内的沉积物和杂物，设置滤网及清理。
　　这一设计思路主要是基于技术和功能的需要，并未考虑景观视觉的效果，在对景观性较重要的项目或用地中，尺寸和布置效果可能会比较呆板，无法满足项目或场地的景观需求。
　　2.2基于视觉景观层面——西安市浐河景观节点中的植草沟应用
　　西安市浐河景观节点中的植草沟，主要是出于视觉形象的考虑，传统的排水沟渠使用石材，水泥，或者其他人工材质，固然能顺利解决排水问题，但对于景观是一个不利因素，代之以植草沟，并将其布置在景观节点的边界，就起到了柔化边界的作用，而且植草沟净化污水的作用，也对于浐河河水及生态环境的改善起到了很好的作用。
　　基于此，这里的应用主要考虑的是视觉因素，设计的场地位于河道两岸，紧邻公路，为了营造出隔绝于道路的小环境，采用了广场下沉的方式，这样一来，广场中挡墙，铺地都大量用到了石材，塑造明显空间感的同时也带来了冷和硬的感觉，所以在广场的边界和挡墙交接的地带，处理成植草沟，不仅能排水，当草长出时，场地边界中的一线绿色，自然而然的形成了一个柔和的空间界限，有效的强调了空间边界，又使得场地更加的人性化，减轻了冷和硬的感觉，让人更容易对该空间产生亲切感。
　　图1浐河景观节点场地中的植草沟（a）图2浐河景观节点场地中的植草沟（b）
　　所以具体的尺寸确定上，只是给定一个视觉上可以形成线性尺度的断面尺寸，能够满足草的基本生长即可，在类似于本项目的景观节点的草沟应用中，植草沟断面尺寸宽度一般做到150mm,深度一般做到大于等于120mm。
　　这一设计主要是基于景观的角度确定了草沟布置的位置和尺寸，并不是场地排水的主要手段，所以并未对植草沟的排水能力深入考虑。
　　三、两种类型的植草沟应用角度的综合考虑
　　事实上，在浐河景观节点的应用就比较适合于两个角度综合考虑再进行设计。但由于这里的排水系统并非只能依靠植草沟，所以基于技术角度的设计方法才并未做更深入的具体考虑，并没有进行计算，只是在满足场地排水的情况下，重点考虑视觉上场地边界柔化的作用。
　　由此可见，我们想要综合运用这两种设计方法时——
　　首先，要考虑植草沟技术在本方案中起什么样的作用，如果方案的排水系统主要依靠植草沟，则重点考虑植草沟的技术应用，采用纯技术的方法,按照前面所述“基于技术层面——污染降解角度的设计方法”进行设计，依据四个步骤调整出需要的植草沟尺寸；如果方案的排水系统不是主要依靠草沟，那我们可以调节的余地就比较宽松，因为这时我们运用草沟的主要目的就不是降解污染，而是以形成景观为主要目的，这时我们可以按以下的顺序考虑：
　　根据视觉感受的需要确定草沟的平面位置和尺寸，由此反推出草沟可排水的量，再根据场地最大雨水流量确定主要排水系统的位置尺寸，如果不合适两个系统的尺寸可以互相调节。
　　四、结语
　　以上只是一些不成熟的想法，植草沟技术本身兼具良好的生态性和景观性，故而在景观设计中运用的前景十分广阔。在城市广场景观、道路景观、以及中可以两者结合的方法还有许多可以探讨的地方，本文这里就起一个“抛砖引玉”的作用。其中还有许多内容值得推敲，比如从视觉感受的角度如何处理植草沟的尺寸比例，还有植草沟的草种选择及最合适的覆土深度界定等等。有待进一步的研究。
　　参考文献
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