PDF下载
浅谈海绵城市下沉式绿地土壤板结问题

杜清华

​昆明市政工程设计研究院(集团)有限公司,650100

摘要: 土壤板结导致“海绵”失效,通过提高土壤渗透率,改良土壤来保证海绵城市的“海绵”效果。
关键词: 下沉式绿地;海绵城市;渗透率;土壤改良;植物
DOI:10.12721/ccn.2025.157241
基金资助:
文章地址:

一、下沉式绿地概述

海绵城市是通过城市规划、建设的管控,从”源头减排、过程控制、系统治理"着手,综合采用“渗、滞、蓄、净、用、排”等技术措施,有效控制城市雨水径流,最大限度地减少城市开发建设对原有自然水文特征何水生态环境造成的影响,使城市在适应环境变化、抵御自然灾害等方面具有良好的“弹性",实现自然积存、自然渗透、自然净化的理念和方式。

下沉式绿地是海绵城市理念和技术中的一个重要环节,它是一种创新的城市雨水管理设施。下沉式绿地设计时,其地势低于周围的硬化地面,这样在下雨时能够有效地收集和储存雨水,发挥如下几项核心功能:

1.雨水滞留与渗透:下沉式绿地能够像一块巨大的海绵一样,吸收并暂时储存降水,通过土壤层的自然渗透,让雨水缓慢进入地下,补充地下水,减少地表径流。

2.雨水净化:绿地内的植物、土壤和微生物构成了一套天然的雨水净化系统,可以去除雨水中的悬浮颗粒物和部分有害物质,改善雨水水质。

3.防洪减灾:通过延缓雨水径流的速度,降低瞬时洪峰流量,从而减轻城市排水系统的压力,减少城市内涝的风险。

4.生态环境改善:下沉式绿地增加了城市绿化面积,丰富了生物多样性,有助于改善城市微气候,为居民提供更好的生活环境。为了保证下沉式绿地的良好运行,土壤的选择和改良尤为关键,需确保土壤具有较高的渗透性和抗压强度,不会因雨水过多而导致土壤饱和或板结。此外,植物种类的配置也需要精心设计,选择那些耐水、耐旱、适合当地气候条件且具有较强净化雨水能力的本土植物。同时,还需要配备合理的溢流设施,以应对极端降雨情况,确保超量雨水的安全排放。

二、土壤板结导致“海绵”失效

城市土壤板结问题是指城市土壤压实,失去原有的结构和孔隙,形成坚硬质地,从而使得土壤中的水、空气和养分无法充分运移,导致植物的生长和发展受到限制的问题。城市土壤板结问题的主要原因是城市化过程中土地利用变化的影响。城市化进程中,由于城市基础设施、建筑工程等的建设,大量的土地遭受破坏和扰动,导致土壤中的结构和孔隙破坏,从而引起了土壤板结问题。

城市土壤板结,不仅对城市绿地和城市生态环境造成了影响,同时对城市生活和经济活动也带来了一定的危害:

1.影响城市绿地的生态功能 城市土壤板结问题会使得绿地内水的滞留能力降低,雨水大量流失,其水资源利用效率低,易造成洪涝灾害;同时,土壤板结问题使得绿地植物根系扩展受到限制,影响绿地植物的生长和发展,绿地的美化效果和生态功能大打折扣。

2.影响城市生产和生活 城市土壤板结问题还会对城市生产和生活造成一定的危害。由于城市土壤板结问题导致土壤中的水、空气和养分无法充分运移,使得绿地内植物的生长和发展受到限制,从而降低了城市绿地的生产力和经济效益,同时,由于城市土壤板结问题使得绿地内雨水滞留能力降低,导致雨水渗透能力减弱,降低城市基础设施的抗洪能力,使得城市生活受到威胁。

三、技术分析

城市土壤板结问题造成一系列危害主要原因是土壤渗透系数下降,因此需要土壤渗透系数着手进行改良处理。

根据《建筑与小区雨水利用工程技术规范》GB50400-2006,渗透设施的渗透量按下式计算:

WS=aKJAStS

    式中:WS—渗透量(m3);

    a—综合安全系数,一般取0.5~0.8;

    K—土壤渗透率(系数)(m/s);

    J—水力坡降;

    AS—有效渗透面积(m2);

    TS—渗透时间(s)。

海绵城市下沉式绿地作为雨水管理和城市可持续发展的重要组成部分,其土壤结构对于维持良好的水分渗透和存储功能至关重要。土壤板结会影响下沉绿地的渗透性能,进而减弱海绵城市的功能效果。土壤板结的主要成因有以下几点:

1.过度压实:由于机械作业频繁或负荷过重,造成土壤孔隙度减小,结构破坏,形成密实状态。

2.不合理灌溉:长时间的大量灌溉可能导致土壤盐渍化或水涝,使土壤颗粒间的空隙被封闭,进而硬化。

3.化学成分失衡:长期单施化肥,尤其是无机化肥,容易导致土壤pH值变化以及土壤微生物活性降低,土壤团粒结构受到破坏,形成板结。

4.有机质缺乏:有机质含量低,土壤中腐殖质不足,不足以支撑土壤的疏松结构。

5.塑料污染:农用地膜或其他塑料制品残留土壤中,不易降解,影响土壤通气性和水分渗透。

四、改良方案探讨

下沉式绿地的土壤渗透率是一个关键的设计参数,它直接影响绿地对雨水的吸纳、渗透和净化效率。土壤渗透率是指单位时间内单位面积土壤允许水分通过的能力,通常以每小时通过单位面积的水量表示。在海绵城市设计中,下沉式绿地的土壤渗透率取决于土壤本身的类型和质地。壤质砂土地区的土壤因其颗粒间隙较大,通常具备较高的渗透能力。在保证年径流总量控制率的前提下,下沉式绿地的深度设计与绿地率紧密相关,不同的绿地率对应不同的设计深度,这是因为土壤的渗透能力和绿地面积共同决定了雨水的吸收和存储能力。为了提高下沉式绿地的土壤渗透率,可以采取以下措施:

1.土壤改良:通过添加有机质、沙子等改良剂改善土壤结构,增大孔隙度,提高渗透性能。

2.合理植物配置:城市海绵型绿地植物宜根据土壤水分条件、雨水水质等进行选择,宜选择耐盐、耐淹、耐污等能力较强的本土植物。绿化栽植或播种前应对该地区的土壤理化性质进行化验分析,采取相应的土壤改良、施肥和置换客土等措施,绿化栽植土壤有效土层厚度应符合植物正常生长需求。选择根系发达、有利于土壤疏松和增强渗透的植物品种,比如一些耐淹、深根系的乡土植物。

3.设计适当的下沉深度:依据土壤特性和场地条件,设计适宜的下沉式绿地深度,以保证雨水能在短时间内快速进入土壤,减少径流产生。

4.避免土壤板结:定期维护管理,避免土壤过度踩踏或压实,以保持良好的渗透性能。

5. 增施有机肥:通过施入堆肥、农家肥等有机物质,提高土壤有机质含量,改善土壤团粒结构,增强土壤保水透气能力。

6. 科学灌溉:采用滴灌、喷灌等节水灌溉技术,避免大水漫灌,减少土壤盐分积累和结构破坏。

7. 测土配方施肥:根据土壤检测结果制定科学的施肥方案,均衡营养元素输入,避免因偏施化肥引发土壤恶化。

8.种植模式优化:提倡混种、间种等多元种植模式,增强土壤内部的扰动和混合。

五、结语

下沉绿地作为海绵城市重要设施,改良对海绵城市下沉绿地土壤板结问题解决的积极作用,是保证海绵城市中的“海绵”作用重要措施,同时也是城市生物多样性的实现基础。

改善城市环境和缓解城市热岛效应、基础设施和生态环境的作用日益受到重视。减轻和解决下沉绿地土壤板结问题是下沉绿地健康发展的重要环节。本文提出利用植物改善下沉绿地土壤板结问题的方法,对于城市下沉绿地的管理和保护具有重要的现实意义和应用价值,也是进一步推动海绵城市建设和生态环境质量的持续改善。

参考文献

1.《建筑与小区雨水控制及利用工程技术规范》GB50400-2016  中华人民共和国住房和城乡建设部。

2.《海绵城市雨水控制与利用工程》23BS14  北京市建筑设计研究院有限公司。

3.《昆明市海绵城市建设工程设计指南(试行)》  昆明市海绵城市建设工作领导小组办公室。