低影响开发技术是强调通过源头分散的雨水控制设施, 有效缓解峰值流量, 减少径流系数, 减轻面源污染负荷, 尽量维持或恢复场地开发前水文特征的技术^[1,2]。在20世纪90年代, 美国马里兰州开始实施这一理念。低影响开发主要通过下沉式绿地、绿色屋顶、透水铺装等措施来维持开发前的水文状态, 控制径流污染, 实现开发区域的可持续水循环。目前我国的海绵城市建设实践中使用了较多的下沉式绿地, 但可能存在的绿地积水问题却在困扰着园林绿化工作者。

　　 下沉式绿地是一类重要的低影响开发技术设施, 在减少径流雨水量、缓解峰值流量、减少面源污染、雨水收集利用等方面都有着不可或缺的作用。本文所提及的下沉式绿地指广义的下沉式绿地, 包括雨水花园 (生物滞留带) 、渗透塘以及狭义的下沉式绿地等。下沉式绿地的功能与价值是相当可观的, 但目前我国学者对其的认识和研究还有很多不足。众所周知, 植物是下沉式绿地的重要组成部分, 其对于滞留径流雨水、降解有机物、吸收氮、磷等营养物质和重金属等具有重要意义, 且其根系有利于保持土壤孔隙度和渗透能力。但如果下沉式绿地发生积水, 会影响植物的生长及功能的发挥, 因此, 本文主要针对下沉式绿地积水的不利影响及促渗排空方法进行分析研究。鉴于国外经验^[1,3]和国内园林绿地养护管理标准, 下沉式绿地的排空时间推荐按24h计。因此, 当雨水在下沉式绿地内滞留时间超过24h时可视为积水。

　　 虽然下沉式绿地设计时要求选择具有耐短时淹水性能的植物类型, 但若积水时间过长, 不仅会影响其功能发挥, 还会威胁植物生存。以下几点是积水对下沉式绿地造成的不利影响的阐释。

　　 (1) 若积水时间过长, 超过植物的耐水性能, 会造成植物根系腐烂, 甚至枯萎。通常, 在持续降雨情况下, 降雨量会远超过土壤可吸收水量, 根部土壤水会达到饱和。一般, 当土壤表面开始积水时, 植物的根系可能已经发生损坏^[4]。因为积水会造成植物根系缺氧, 且土壤及水中的微生物以及植物根部会进行有氧呼吸消耗水与土壤中的氧气, 进而导致根部进行无氧呼吸, 产生一定量的乙醇、乙醛等有毒物质, 妨碍根部养分的释放, 毒害植物根部, 使根系中矿质元素大量流失, 使植物变得易受病虫害的威胁甚至死亡^[5~8]。另外, 积水会补给土壤的盐碱含水层^[4], 导致其水位上升, 干燥天气下造成土壤盐碱化, 进而危害植物存活。

　　 但一般情况下, 积水的持续时间不足以导致植物死亡。因为一旦积水事件过去后, 植物就会重新呼吸, 只要土壤湿润, 靠近地表的根系就可以让植物生存下来。但淹水后的植物比较脆弱, 一旦再次积水或经历高温干燥的条件, 更易导致植物萎蔫, 甚至死亡^[4]。

　　 (2) 土壤积水后对水的侵蚀较敏感, 结构易发生改变, 产生不均匀沉降^[8]。积水除了对土基有不利影响外, 对有填料的下沉式绿地而言, 可能会对填料层的结构产生影响, 甚至造成堵塞, 导致设施渗透能力下降。

　　 (1) 土壤理化特性。土壤渗透性好, 设施的排空时间短。根据达西定律可知, 影响下沉式绿地渗透速率的因素主要为水力坡降和渗透系数。当地下水位较低时, 径流雨水可近似看作从土壤表面垂直渗流到地下, 水力坡降可视为恒定, 这种情况下影响土壤渗透速率的因素主要是渗透系数^[9,10]。影响渗透系数的关键因素有土壤含水量、密实度、孔隙比、土壤温度、土壤类别等。土壤含水量越小, 饱和度越低, 渗透性越好, 土壤密实度越小, 渗透性越好。而土壤孔隙度越大, 连通性越好, 渗透性越好。相比寒冷季节, 温暖季节土壤温度高, 土壤渗透性越好^[11,12]。砂性土比粘性土的透水性好。

　　 (2) 植物密度和植物类别。下沉式绿地减排的雨水量, 包括土壤入渗量和蒸发量 (大气蒸发和植物蒸腾作用的共同作用) ^[13], 因此周围的大气温度和植物对下沉式绿地的排空时间也有影响。植物密度和类别与下沉式绿地排空时间有关, 即在一定范围内, 随着植物密度的增加, 可有效减缓雨水径流速度, 保持土壤入渗能力;另一方面, 植物根系会吸收土壤表面的水分, 改善土壤基质和结构, 增加孔隙度, 大大缩短排空时间, 因此应选择根系发达的植物, 同时注意草本植物与乔木、灌木植物的合理配置。但要合理设计各类型植物的种植密度, 密度过大会影响植物的光照量, 也会妨碍雨水的下渗, 使排空时间增长。

　　 (3) 土壤堵塞程度和维护频次。随着使用时间的增加, 下沉式绿地的土壤会发生一定程度的堵塞, 随着堵塞程度增加, 渗透设施的排空时间会相应增长。维护频次在一定程度上也是影响其排空时间的因素, 维护频次高的设施, 堵塞情况会明显改善, 进而设施的排水能力也相应提高。

　　 (4) 下沉式绿地中设置的排水设施。本文的排水设施主要指溢流口、底部的卵石层、穿孔排水管等。溢流口高度设置过高, 会使雨水的蓄积深度增加, 进而增长下沉式绿地的排空时间。在土壤达到饱和时, 设施的排水能力削弱, 若在下沉式绿地的底部增设卵石层和穿孔排水管, 可以有效减少排空时间。

　　 在下沉式绿地中, 可通过改善土壤基质、合理配置植被、定期维护、合理设置排水设施等方法来实现积水的及时下渗排空。具体如下:

　　 (1) 更换或改善土壤基质。如果当地土壤渗透速率较低, 建设时可考虑更换下沉式绿地的土壤基质。比如将粘性土更换为砂性土, 或加入炉渣、砂土等 (混合土层中水的流动性更好, 更易于雨水入渗^[14]) , 改善设施土壤的渗透能力。还可以通过堆肥或施加其他有机肥等土壤改良剂来改善土壤基质。因为改良剂能增加土壤颗粒间的间距, 使土壤吸收和保持更多的水分和养分。同时也能改善土壤的其它物理、化学和生物特性, 使其能更有效促进植物生长, 控制径流雨水量, 去除径流污染物^[15]。

　　 (2) 合理选择植物类型和设计种植密度。选择下沉式绿地的植被类型时要多方面考虑, 既要满足功能需求, 又要满足景观需要, 还要保证植物能适应当地的气候、水文、土壤等条件。因此应选择耐短时水淹同时又有一定的耐旱能力, 根系发达, 净化能力强, 耐污染的本土植物, 尽量不考虑外来物种, 以防外来物种入侵。同时为保证生物多样性应搭配多种植物类型 (一般3种及以上) ^[16]。一般草本植物的种植间距要在5cm左右, 灌木种植间距不小于1m, 乔木种植间距不小于3m^[17,18]。

　　 (3) 定期维护。对于易于积水的绿地要注意后期维护, 在积水发生后要及时进行松土、施肥、施加有机质, 防止土壤盐碱化毒害植物。而对于下沉式绿地本身而言, 后期维护相当重要, 要定期定量对其进行维护清理, 因为一旦下沉式绿地没有得到及时有效的维护, 严重堵塞后, 会影响其截流和截污效果, 产生的经济损失要比维护费用高得多, 得不偿失。另外, 对有填料层的下沉式绿地, 要定期检查填料的堵塞程度并适当修复, 防止由于填料层的堵塞而引起绿地积水产生的不可逆损失。

　　 (4) 合理设置排水设施。排水设施的合理配置能有效缩短下沉式绿地的排空时间。溢流口的高度要控制在100~200 mm, 溢流口高度不宜过高, 以防排水不畅发生积水。建议在下沉式绿地底部敷设穿孔排水管, 并在其上层铺设卵石层, 防止穿孔排水管的小孔发生堵塞, 保证穿孔管能有效减排绿地的雨水量。

　　 下沉式绿地是低影响开发中重要雨水设施, 有调蓄雨水、净化雨水、控制径流污染、补充地下水、调节气候, 美化环境等作用。影响下沉式绿地积水排空时间的因素包括土壤理化特性、植物密度和类别、堵塞程度和维护频次、排水设施设置的合理性等, 因此在设计下沉式绿地时, 要充分考虑以上因素。为有效减少排空时间, 可通过改善土壤基质, 及时维护雨水设施, 合理配置植物, 合理设置排水设施等措施, 确保雨水能及时排空, 减少不必要的经济损失。但目前关于下沉式绿地还有很多方面需要探讨和研究, 以便能更深入更全面地了解它, 真正落实其功能, 发挥其效果, 建设更好的海绵城市。