【摘要】為有效控制河流面源污染，將海綿城市建設中的植草溝技術(shù)引入到生態(tài)河道治理中，根據(jù)河道水質(zhì)控制目標，堅持問題導向、因地制宜的基本原則，對植草溝的結(jié)構(gòu)和填料進行優(yōu)化，制定相應方案，形成“一河一方案”，實現(xiàn)河道面源污染的有效控制。

【關(guān)鍵詞】植草溝；生態(tài)河道；面源污染；水質(zhì)凈化

隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，河流生態(tài)退化、水資源短缺、水質(zhì)污染等問題也日益突出，河流生態(tài)環(huán)境惡化對人類社會的可持續(xù)發(fā)展構(gòu)成了嚴重威脅，探索解決河道生態(tài)治理問題是十分必要的。在生態(tài)河道治理中，控源截污是河道生態(tài)修復的重要內(nèi)容，河道的外源污染源可分為點源污染源和面源污染源兩大類，點源污染源可通過截污納管等措施有效控制，面源污染往往因缺乏有效措施而不能良好控制。

在海綿城市建設中，應用較為廣泛的植草溝技術(shù)，不僅可以輸送、滲透、蓄滯雨水徑流，消減峰值流量，還可凈化雨水，減少水體中固體顆粒、重金屬及氮磷等的含量。鑒于植草溝設施截污凈水的可行性及建設、維護成本較低，且宜與景觀相結(jié)合，將植草溝技術(shù)應用于生態(tài)河道治理工程中，根據(jù)水質(zhì)控制目標對植草溝的結(jié)構(gòu)及填料進行優(yōu)化，因地制宜，以實現(xiàn)河道雨水徑流面源污染的有效控制。

1、植草溝設計

1.1 斷面設計

植草溝斷面形式可采用倒拋物線形、三角形或梯形[1]，植草溝的設計規(guī)模，應在給定設計進出水質(zhì)的基礎上，根據(jù)各污染物目標去除率，確定植草溝與集水區(qū)面積比。

植草溝設計時應合理選擇縱向坡度，當植草溝縱向坡度偏小時，水流流速較慢，利于植草溝對水質(zhì)的凈化，但存在洪澇風險；當縱向坡度偏大時，利于雨水的輸送，但水質(zhì)凈化效果差，且會造成沖蝕。植草溝邊坡坡度不宜大于1：3，縱坡坡度不應大于4 %，縱坡較大時宜設置為階梯型植草溝或在中途設置消能臺坎[1]。植草溝最大流速應小于0.8 m/s ，曼寧系數(shù)宜為0.2-0.3[1]。對于縱坡較小的植草溝，為避免洪澇風險，可以在植草溝蓄水層設置溢流管，水量過大時可直接通過溢流管排放入河。植草溝寬度應因地制宜并結(jié)合水質(zhì)凈化目標綜合確定，在保證水質(zhì)凈化效果的同時，也要滿足空間和景觀要求。

1.2 結(jié)構(gòu)設計

植草溝通常由蓄水層、覆蓋層、種植土層、過濾層和排水層組成，在垂向上呈反濾層結(jié)構(gòu)。植草溝下凹深度及蓄水層深度可根據(jù)土壤滲透性確定，并應考慮植物的耐水性。種植土層類型及深度除滿足水質(zhì)凈化目標外，還應符合種植植物生長需求，以及養(yǎng)護技術(shù)要求。過濾層填料可以采用砂層（細沙和粗砂），過濾層濾料須水平，以防沖刷破壞。排水層填料可采用礫石，底部可布設穿孔排水管，礫石應洗凈且粒徑不小于穿孔管的開孔孔徑[1]。當排水層與過濾層填料粒徑相差一個數(shù)量級以上時，濾料易進入排水層，隨水流進入排水管阻塞排水系統(tǒng)，此時應在排水層和過濾層之間設置過渡層[1]。

1.3 植被選擇

生態(tài)河道植草溝植被的選擇應當遵循以下原則：

（1）采用本土植物

本土植物不僅對當?shù)丨h(huán)境具有很強的適應能力，并且不會對河道生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定造成威脅，在植草溝植物選擇時要優(yōu)先選擇本土植物，對于外來物種要慎用，若必須采用外來物種，應先進行相應的生態(tài)安全性論證。

（2）采用根系發(fā)達、凈化力強且易養(yǎng)護管理的品種

根系發(fā)達的植物有利于水質(zhì)凈化：一方面，植物根系對重金屬、顆粒態(tài)氮、磷具有攔截、吸附和促進沉降的作用；另一方面，發(fā)達的根系可以為微生物的附著、棲生、繁殖提供場所，微生物可以將水體中非溶解性氮、磷降解成溶解性小分子供植物吸收利用，而植物根系周圍的富氧區(qū)和缺氧區(qū)為微生物脫氮提供了良好的環(huán)境條件；此外，植物自身可以通過光合作用，吸收利用氮、磷等物質(zhì)[3]。如香蒲、蘆葦、細葉沙草等。

（3）兼具耐澇性和抗旱能力

植草溝植物選擇時應綜合考慮雨水的淹沒時間、深度及頻率，科學選擇植物。植草溝中的植物多處于淹沒、出露交替狀態(tài)，要綜合考慮植物的耐澇性和抗旱能力，既要適應降雨期的水生環(huán)境，又要適用非降雨期的干旱環(huán)境。如蒲葦、馬蹄金、斑葉芒等。

（4）要滿足河道生態(tài)系統(tǒng)需求

植草溝作為河道生態(tài)系統(tǒng)的一部分，其植物選擇搭配也要滿足整個河道生態(tài)系統(tǒng)的需求，根據(jù)生態(tài)功能科學搭配植物，以提高生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和群落的多樣性。

2、生態(tài)河道治理工程中植草溝技術(shù)應用案例

在上海崇明廟鎮(zhèn)小星河河道整治工程中，經(jīng)調(diào)查小星河北岸緊鄰小星公路，小星公路車流量較大，且路面雨水未接市政雨水管道，雨水徑流直排入河，公路雨水徑流是小星河的主要面源污染源之一。

因小星河公路兩側(cè)暫無條件布設雨水管道，且小星公路與河道之間空間有限，為有效控制面源污染，對于北岸面源污染控制采用生態(tài)植草溝的措施，在小星公路路邊現(xiàn)有兩排水杉行道樹中間、順河方向因地制宜布置生態(tài)植草滲濾溝，如圖1所示。

該工程植草溝布置巧妙地利用了現(xiàn)有兩排水杉樹之間的空間結(jié)構(gòu)，同時也提高了現(xiàn)有植物群落空間上的層次感。植草溝是公路雨水匯流入河前的第一道防線，雨水經(jīng)過蓄滯、滲濾后，可有效去除水體中TSS、TP、TN含量；經(jīng)凈化的水體由排水管排至河岸護坡，護坡植被對雨水進行二次攔截、吸附和過濾，進一步實現(xiàn)水質(zhì)凈化。

在實際工程中，對于有條件接入市政雨水管線的植草溝，可將過濾凈化后的雨水排入市政雨水管線。

3、生態(tài)河道治理工程中植草溝技術(shù)應用存在的問題

1）以水文指標控制為主，而忽略水質(zhì)控制

在海綿城市建設中，為了實現(xiàn)年徑流總量控制目標，往往會陷入水量控制為先導的誤區(qū)，因缺乏水質(zhì)控制目標的考慮，常導致植草溝不能有效的凈化水質(zhì)[3]。在生態(tài)河道治理過程中，在滿足防洪除澇的前提下，應充分考慮植草溝的生態(tài)性，以水質(zhì)控制為先導，對雨水徑流進行有效凈化。

2）盲目照搬，不能因地制宜

在植草溝設計應用過程中，因?qū)ι鷳B(tài)河道治理及河道周圍環(huán)境不了解，盲目照搬海綿城市建設植草溝設計應用案例，導致植草溝與生態(tài)河道治理不能有機結(jié)合，雨水凈化效果差。在生態(tài)河道治理工程中，應根據(jù)自然地理條件、水文地質(zhì)特點，結(jié)合河道護岸形態(tài)，因地制宜，科學設計布置植草溝設施。

3）植被、填料選材隨意，未按水質(zhì)控制目標設計

植草溝的植被、覆蓋層、種植土層、過濾層和排水層，應根據(jù)水質(zhì)控制目標進行選材，根據(jù)不同的污染物控制目標，合理搭配植被、填料種類， 優(yōu)化結(jié)構(gòu)。如在過濾砂層中摻入適當比例吸附能力較強的沸石，不僅加強了對氮磷的吸附能力，也加大了基質(zhì)的孔隙率，減少堵塞，利于氧氣的擴散及微生物掛膜，可強化氮磷凈化效果[4]。對于徑流雨水中磷、重金屬去除要求較高時，也可添加含鐵、鈣等元素較多的填料等[3]。

4、結(jié)論

在生態(tài)河道治理工程中，為有效控制面源污染，可以引入海綿城市建設中的植草溝技術(shù)，但要在原植草溝結(jié)構(gòu)和填料的基礎上進行優(yōu)化，使之與河道護岸結(jié)構(gòu)及河道生態(tài)系統(tǒng)相適應。

不同河道的生態(tài)治理因存在問題不同、規(guī)劃不同、周邊環(huán)境不同，無法用統(tǒng)一的設計方案去解決所有河道的面源污染問題，應堅持問題導向、因地制宜的基本原則，根據(jù)河道現(xiàn)狀問題及水質(zhì)控制目標要求，制定相應的解決方案，形成“一河一方案”，實現(xiàn)河道面源污染的有效控制。

參考文獻：

[1] 海綿城市建設技術(shù)指南——低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建（試行），住建城鄉(xiāng)建設部，2014.

[2] 朱強，任匯東，任良志，楊玉姣，何志平. 景觀水體治理技術(shù)的研究[J]. 環(huán)境科學與管理，2009，34（05）：88-92.

[3]杜曉麗，韓強，于振亞，李俊奇. 海綿城市建設中生物滯留設施應用的若干問題分析[J]. 給水排水，2017，53（01）：54-58.

[4] 方升華. 不同生態(tài)河道基質(zhì)材料對氮磷的吸附對比研究[J].北京水務， 2006，（04）：27-30.

作者簡介：邢超鋒（1990-），男，助理工程師，主要從事水利工程設計方面研究。