基于城市公園施工過(guò)程中的水土保持措施應(yīng)用

高宇婷，李狄嘉，郭中方

(1.惠州市華禹水利水電工程勘測(cè)設(shè)計(jì)有限公司，廣東 惠州516000；2.深圳市水務(wù)規(guī)劃設(shè)計(jì)院股份有限公司，廣東 深圳 518036； 3.北京師范大學(xué) 水科學(xué)研究院，北京 100875)

城市水土保持是為防治生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土流失和生態(tài)景觀破壞而實(shí)施的管理和技術(shù)措施，可以確保城市化過(guò)程中的各種基礎(chǔ)措施發(fā)揮正常的功能，它滲透到城市建設(shè)的多個(gè)行業(yè)和每一項(xiàng)工程中，是生態(tài)文明建設(shè)的基礎(chǔ)和重要內(nèi)容。城市水土保持工作的有效開(kāi)展有利于滿足人民日益增長(zhǎng)的美好生活需求，推動(dòng)美麗中國(guó)建設(shè)進(jìn)程[1]。

早在1994年,深圳市就獲得了國(guó)家園林城市稱號(hào)。從2005年開(kāi)始，深圳市著力發(fā)展自然公園—城市公園—社區(qū)公園的三級(jí)公園體系。目前公園總數(shù)已達(dá)1 206個(gè)，面積有399 km2,占深圳市土地總面積的1/5，深圳市的土地價(jià)值也因?yàn)槊篮铆h(huán)境而獲得提升[2]。公園是人們生活中重要的休閑場(chǎng)所，其中的綠化和水系可以改善當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境，減少水土流失，但是在其建設(shè)過(guò)程中，仍然存在著可能產(chǎn)生水土流失的諸多因素，導(dǎo)致工程建設(shè)期和運(yùn)行期產(chǎn)生嚴(yán)重的水土流失[3]。

1 城市公園建設(shè)中的水土流失危害

受特殊的環(huán)境影響，城市公園建設(shè)中的水土流失比農(nóng)村水土流失的危害影響范圍更廣，危害程度更高?！渡a(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土流失防治標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 50434—2018)把縣級(jí)及以上城市區(qū)域的水土流失防治標(biāo)準(zhǔn)定為一級(jí)，可見(jiàn)城市水土保持的重要性。城市公園建設(shè)中的水土流失危害主要體現(xiàn)在以下方面：

(1)誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害。公園建設(shè)中土石方的開(kāi)挖和回填，會(huì)形成許多高陡邊坡和松散的棄土棄渣堆積體，在高強(qiáng)度暴雨的誘發(fā)下，極易造成滑坡、崩塌等地質(zhì)災(zāi)害，危及城市基礎(chǔ)設(shè)施和人民生命財(cái)產(chǎn)安全[4]。

(2)加重環(huán)境污染。公園建設(shè)過(guò)程中的水土流失導(dǎo)致大量表土進(jìn)入水體，不僅使土壤中的養(yǎng)分隨水流失，也把土壤中的污染物帶入水體，使水質(zhì)進(jìn)一步惡化。此外，嚴(yán)重的水土流失還會(huì)在大風(fēng)天氣形成揚(yáng)塵，降低空氣質(zhì)量，直接或間接地危害市民的身心健康。

(3)影響城市防洪。公園建設(shè)中的水土流失還會(huì)造成城市排水管道和橋涵等排洪設(shè)施的堵塞和江河湖庫(kù)的淤積，使排水管渠過(guò)水能力下降，影響城市防洪安全。在暴雨季節(jié)容易出現(xiàn)洪水漫流出槽、城市被淹的現(xiàn)象[5]。

另外，在公園建設(shè)過(guò)程中，管線工程、河道清淤拓寬以及河道兩側(cè)園林工程的微地形改造均會(huì)引起項(xiàng)目區(qū)水土流失，不合理的防護(hù)措施很容易使坡面受到降雨匯流的沖刷進(jìn)而導(dǎo)致坡面形成溝蝕，對(duì)項(xiàng)目區(qū)周邊的生態(tài)環(huán)境和工程的安全運(yùn)行產(chǎn)生不利影響，加劇水土流失。

2 水土流失產(chǎn)生原因分析

公園建設(shè)過(guò)程中水土流失現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，產(chǎn)生水土流失的原因主要有以下幾個(gè)方面:

(1)工程占地面積大，建設(shè)工期長(zhǎng)，人為擾動(dòng)強(qiáng)烈。公園建設(shè)的規(guī)模較大，大部分公園占地面積少則幾公頃，多則幾十公頃，建設(shè)工期一般2年左右。工程施工過(guò)程中，河道清淤、河道整形、岸坡防護(hù)以及河道兩側(cè)的微地形改造伴隨著大量的土方挖填施工，這些人為擾動(dòng)均可能產(chǎn)生水土流失。其中道路區(qū)、臨時(shí)堆土場(chǎng)堆存的表土及道路區(qū)內(nèi)的路基開(kāi)挖、回填等環(huán)節(jié)是水土流失防治的重點(diǎn)[6]。

(2)主體工程設(shè)計(jì)中缺少臨時(shí)防護(hù)措施設(shè)計(jì)。施工過(guò)程中，主體工程中有利于水土保持的措施包括場(chǎng)地及進(jìn)場(chǎng)道路硬化、非汛期施工、公園河道清淤采用干場(chǎng)清淤、淤泥與岸坡開(kāi)挖填料混合后及時(shí)外運(yùn)等。而對(duì)于施工過(guò)程中土方開(kāi)挖以及河堤填筑產(chǎn)生的裸露邊坡、臨時(shí)堆土未采取相應(yīng)的防護(hù)措施使其成為水土流失較為嚴(yán)重的區(qū)域。

(3)主體工程設(shè)計(jì)中河堤縱向排水措施設(shè)計(jì)不完善。主體工程一般采用工程與植物措施相結(jié)合的方法對(duì)堤岸邊坡進(jìn)行防護(hù)，可以保證岸坡穩(wěn)定和景觀要求，但堤岸邊坡往往缺少岸坡縱向排水設(shè)計(jì)，再加上植物措施護(hù)坡雖然可以滿足部分排水功能，但是植物護(hù)坡抗沖刷能力較弱，降雨時(shí)因缺少縱向排水而造成植物護(hù)坡堤岸容易受到降雨匯流的沖刷，發(fā)生岸坡沖毀，不僅破壞工程已有設(shè)施，而且會(huì)產(chǎn)生大量的水土流失[7]。

(4)公園的河道景觀及生態(tài)用水一般需要布設(shè)輸水管線，管線工程是線型工程，其施工影響范圍較大。管線工程施工過(guò)程中，主體工程設(shè)計(jì)采用機(jī)械施工的方法分段施工，施工結(jié)束后的裸露地表不僅會(huì)使項(xiàng)目占地區(qū)與周邊環(huán)境不協(xié)調(diào)，而且在降雨、大風(fēng)等不利氣候條件下還容易產(chǎn)生水土流失。管線工程施工結(jié)束后，主體工程一般不對(duì)管線占地區(qū)進(jìn)行防護(hù)措施設(shè)計(jì)，管線施工區(qū)的裸露地表在不利氣候條件下極易產(chǎn)生水土流失，并對(duì)周邊環(huán)境產(chǎn)生不利影響[8]。

(5)園林工程改變?cè)兴贰：拥谰哂惺占瘍砂秴R流的作用，園林設(shè)計(jì)過(guò)程中，一般未對(duì)河道兩側(cè)已有水路采取專門(mén)措施。園林工程中的微地形改造很可能改變?cè)兴返淖呦?，甚至形成堵塞。在暴雨條件下，產(chǎn)生的徑流無(wú)法有序排放，極有可能匯集成較大的地面徑流，不僅會(huì)對(duì)園內(nèi)設(shè)施造成安全隱患，而且較大的徑流在向河道匯集過(guò)程中，容易沖毀地表植被，造成水土流失。

3 水土保持措施布置原則與工程施工(以深圳市某公園為例)

3.1 公園概況

深圳市屬亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候區(qū)，全市多年平均降水量(集中在4—9月)為1 935.8 mm，年均受臺(tái)風(fēng)影響3.5次，再加上市內(nèi)河流多為雨源型河流，水環(huán)境容量偏小。因此，在公園建設(shè)過(guò)程中，做好水土保持工作顯得尤為重要。深圳市某公園是利用城市空地建設(shè)的具有休閑服務(wù)功能的城市公園，該公園包括廣場(chǎng)、建筑物、運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地、兒童活動(dòng)場(chǎng)地、景觀水體、園路、綠化、生態(tài)停車場(chǎng)等設(shè)施，總用地面積408 172 m2(表1)。

表1 某公園各項(xiàng)建設(shè)內(nèi)容所占面積

3.2 措施布置原則

堅(jiān)持“預(yù)防為主、防治結(jié)合、先攔后棄”的原則，防患于未然。這里著重介紹公園裸露地表、排水管線、景觀水體、微地形改造施工區(qū)的水土保持措施布置。

3.3 工程施工

3.3.1 裸露地表臨時(shí)綠化施工

在公園主體工程施工前，在尚未開(kāi)工的區(qū)域采取撒播黑麥草籽的方式進(jìn)行臨時(shí)綠化，該種植物對(duì)土壤有很好的改良作用，可為后期植物措施的實(shí)施打好土壤基礎(chǔ)，并大大縮短建設(shè)過(guò)程中的土壤改良時(shí)間，也使公園地表綠化美化變得豐富多樣。

3.3.2 景觀河施工過(guò)程中的水土保持措施

公園東側(cè)開(kāi)挖一條自北向南流向的景觀河，景觀河水面設(shè)計(jì)標(biāo)高12.0～21.0 m，河底設(shè)計(jì)標(biāo)高為10.8～20.7 m之間，開(kāi)挖深度2～5 m，景觀河兩側(cè)堤岸設(shè)置石籠和自然置石護(hù)坡；景觀河末端(即項(xiàng)目區(qū)南側(cè))設(shè)置兩處內(nèi)湖，其中一處為現(xiàn)狀池塘改造而來(lái)，另一處為新開(kāi)挖內(nèi)湖，底部采用黏土結(jié)合原有土壤進(jìn)行碾壓防滲處理，周邊緩坡入水。

景觀河施工時(shí)，沿河流自北向南順流過(guò)程依現(xiàn)狀地形洼地設(shè)置9個(gè)天然的沉沙池，最后匯流至項(xiàng)目南側(cè)的兩個(gè)內(nèi)湖。項(xiàng)目施工期間結(jié)合項(xiàng)目排水情況開(kāi)挖形成臨時(shí)排水土溝作為區(qū)內(nèi)匯水設(shè)施，部分溝段需布設(shè)預(yù)制過(guò)路砼管，雨水匯集后排至排水溝或流入?yún)^(qū)內(nèi)兩個(gè)內(nèi)湖內(nèi)，臨時(shí)排水溝規(guī)格為(0.5 m+1.0 m)×0.4 m〔(下底+上底)×高〕，梯形結(jié)構(gòu)，側(cè)坡比1∶1，表面鋪土工布，溝內(nèi)每隔一段距離布設(shè)一個(gè)編織土袋，以沉淀溝內(nèi)匯水的沙土(如圖1、圖2)。后期在臨時(shí)排水土溝措施的基礎(chǔ)上修建成永久性排水溝和沉沙池，部分臨時(shí)排水土溝改造為排水盲溝(如圖3)。盲溝基坑開(kāi)挖方法采用挖掘機(jī)開(kāi)挖和人工配合修整，鋪設(shè)土工布后填充粗礫(碎石)。碎石大小應(yīng)均勻，孔隙應(yīng)清晰以便保證流水通暢。鋪設(shè)排水盲溝石子時(shí)要分層，每層鋪設(shè)完畢后都用人工整平再輕微夯實(shí)。

圖1 排水土溝平面示意

圖2 排水土溝剖面示意

圖3 盲溝剖面示意

3.3.3 濱河兩側(cè)綠化帶排水措施

公園濱河兩側(cè)設(shè)置了綠色雨水基礎(chǔ)設(shè)施如生態(tài)濾水帶933 m和生態(tài)草溝870 m。綠色雨水基礎(chǔ)設(shè)施可以收集初期雨水，合理控制下墊面雨水徑流，使用生物滯留池和透水性鋪裝，結(jié)合實(shí)際情況來(lái)利用雨水。當(dāng)?shù)乇韽搅飨蛳聺B流時(shí)，通過(guò)多層介質(zhì)過(guò)濾地表徑流，經(jīng)處理過(guò)的水由穿孔管收集后流向下游水路儲(chǔ)存起來(lái)，以便后期再利用(如圖4)。生態(tài)濾水帶采用過(guò)濾、延長(zhǎng)停留時(shí)間和利用生物吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)來(lái)達(dá)到處理雨水的效果。生態(tài)草溝內(nèi)種植草本植物，通過(guò)下滲、植物的吸收、儲(chǔ)存和過(guò)濾等原理凈化和削減雨水徑流，經(jīng)過(guò)處理的雨水再進(jìn)入市政管網(wǎng)。項(xiàng)目排水管線施工過(guò)程中，為防止管線施工對(duì)周邊區(qū)域產(chǎn)生不利影響，在管線施工前，沿占地邊緣砌筑土袋攔擋，土體開(kāi)挖后及時(shí)在土體表面用土工布進(jìn)行苫蓋。

3.3.4 園區(qū)人工湖建設(shè)

公園水系匯水區(qū)面積為31.60 hm2，園區(qū)人工湖施工前，將現(xiàn)狀內(nèi)湖水抽排干凈，保證旱地施工。內(nèi)湖開(kāi)挖后作為大沉沙池使用，項(xiàng)目區(qū)內(nèi)匯水均排入其中，經(jīng)沉淀后利用抽排方式抽至項(xiàng)目南側(cè)臨時(shí)排水溝內(nèi)，通過(guò)南側(cè)出口沉沙池沉淀后，最終排至市政雨水管網(wǎng)內(nèi)。在滿足施工進(jìn)度前提下，開(kāi)挖要避開(kāi)雨天，以減少在不利施工條件下進(jìn)行作業(yè)。內(nèi)湖采用自然放坡開(kāi)挖，自上而下分段分層施工，每層挖土厚度不宜超過(guò)1 m，嚴(yán)禁任意到處亂挖。開(kāi)挖的土方應(yīng)進(jìn)行隨挖隨運(yùn)，就近堆置于周邊微地形改造施工區(qū)，并在土堆坡腳做好編織土袋攔擋，同時(shí)縮短開(kāi)挖物料在缺乏防護(hù)措施條件下的裸露堆存時(shí)間。內(nèi)湖開(kāi)挖施工時(shí)段需及時(shí)抽排開(kāi)挖區(qū)內(nèi)的匯水，保證湖內(nèi)無(wú)積水。若遇雨天應(yīng)做好裸露施工區(qū)域、臨時(shí)堆放材料、開(kāi)挖土方編織土袋攔擋和土工布苫蓋措施。

圖4 生態(tài)排水溝剖面示意

雨水徑流流入路旁排水溝時(shí)會(huì)對(duì)坡面造成一定的水土流失，因此需在排水溝坡面處結(jié)合景觀考慮沿坡面修水簸箕，并結(jié)合現(xiàn)狀地形和現(xiàn)狀魚(yú)塘、低洼地打造景觀湖面，既突出公園特色，又可對(duì)雨水資源進(jìn)行收集回用。

在城市生態(tài)園林建設(shè)中，水體邊緣處的護(hù)坡是重要部分，正常蓄水水位以上的邊坡可以采取植物護(hù)坡或綜合護(hù)坡形式進(jìn)行防護(hù)，不僅可以提高植被覆蓋率，營(yíng)造綠化景觀，還可以作為親水平臺(tái)，最終達(dá)到維持陸地與水面相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)，防治水體污染和邊坡滑坡。

3.3.5 微地形改造臨時(shí)措施

人工湖疏挖、平整過(guò)程中，臨時(shí)堆放的土方量較大，為了防止臨時(shí)堆土產(chǎn)生水土流失，斜坡表面需要進(jìn)行土工布苫蓋。景觀河及內(nèi)湖開(kāi)挖的土方采取隨挖隨運(yùn)至需要回填的區(qū)域，不能及時(shí)運(yùn)走的就近堆放于微地形改造區(qū)域，后期用于微地形改造，開(kāi)挖的淤泥在項(xiàng)目區(qū)南側(cè)設(shè)置淤泥收集池，經(jīng)晾曬后用于周邊微地形改造，本項(xiàng)目景觀水體區(qū)約有6.78萬(wàn)m3土方填入微地形改造區(qū)。

微地形改造面積約31 285 m2，在進(jìn)行微地形改造前，區(qū)內(nèi)開(kāi)挖的土石方臨時(shí)堆放于微地形需改造處，并修建臨時(shí)排水土溝進(jìn)行排水，雨水匯集后排至項(xiàng)目區(qū)內(nèi)磚砌排水溝或流入?yún)^(qū)內(nèi)兩個(gè)內(nèi)湖內(nèi)，雨天裸露地表尤其需用土工布進(jìn)行苫蓋。微地形土方開(kāi)挖坡面地表裸露，坡度較大，遇到降雨等不利條件極易受到?jīng)_刷，產(chǎn)生水土流失，因此在主體工程實(shí)施植物措施前也需要對(duì)新開(kāi)挖坡面進(jìn)行苫蓋。微地形堆土坡腳采用編織土袋攔擋，微地形改造后再進(jìn)行水體駁岸修復(fù)，駁岸修復(fù)需抽干湖域水體進(jìn)行旱地施工，并利用好周邊排水措施，無(wú)須布設(shè)新的水土保持措施。

4 總結(jié)與展望

城市公園屬于生態(tài)建設(shè)工程，但是在公園施工過(guò)程中，可能產(chǎn)生比較嚴(yán)重的水土流失。作者對(duì)某公園的建設(shè)過(guò)程中裸露地表、景觀河、濱河綠化帶、人工湖、微地形改造施工過(guò)程中的水土保持措施進(jìn)行分析并總結(jié)展望如下，以期為城市公園水土保持提供技術(shù)支持。

4.1 自然景觀相協(xié)調(diào)：尊重自然規(guī)律

本項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中根據(jù)施工特點(diǎn)及項(xiàng)目區(qū)地形地貌，層層攔截泥沙，結(jié)合項(xiàng)目區(qū)匯水情況，在出口位置有效控制泥沙流出，使公園建設(shè)過(guò)程中的水土流失量有效降低，主體工程功能發(fā)揮更加完善，減少了工程建設(shè)期和運(yùn)行期的水土流失。公園建設(shè)過(guò)程中及時(shí)將河道中的淤泥疏通，滿足水體改善的要求，為水生生物的生存創(chuàng)造良好環(huán)境，提高了水體自凈能力。另外本項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了園區(qū)內(nèi)部土方挖填平衡，采用低影響城市建設(shè)模式，降低了工程本身對(duì)城市生態(tài)環(huán)境的負(fù)面作用，促進(jìn)了城市與大自然共生系統(tǒng)的發(fā)展。

4.2 從排污到利用：水資源利用條件的完善

本項(xiàng)目利用公園現(xiàn)有水塘進(jìn)行造景、水質(zhì)提升，結(jié)合海綿城市措施實(shí)現(xiàn)園內(nèi)水循環(huán)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地勢(shì)攔截雨洪、削減洪峰，充分發(fā)揮水生態(tài)系統(tǒng)的城市雨水徑流調(diào)節(jié)功能。在城市生活水平不斷提高的影響下，污水處理的要求越來(lái)越高，將污水處理后的中水進(jìn)行回收利用，可促進(jìn)海綿城市建設(shè)的順利進(jìn)行，并且為城市水資源利用效率的提升創(chuàng)造有利條件。

4.3 自然與美：公共生態(tài)教育與科普

本案例多處優(yōu)點(diǎn)值得推廣，如城市綠化面積較大，喬灌木選種得當(dāng)；海綿城市及水生態(tài)建設(shè)良好，城市中水資源回收利用率高；積極開(kāi)展水環(huán)境安全治理工作，結(jié)合當(dāng)?shù)靥厣瑢⑺h(huán)境治理與城市居民游憩結(jié)合在一起，使之成為協(xié)調(diào)統(tǒng)一的有機(jī)整體；采取多種措施減輕項(xiàng)目建設(shè)對(duì)水土生態(tài)環(huán)境的沖擊和破壞，恢復(fù)和重建受損的城市環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)等，將以上理念對(duì)公眾進(jìn)行積極的宣傳引導(dǎo)，提高公眾對(duì)生態(tài)環(huán)境的認(rèn)知，多維度探索自然與美的新模式。

4.4 公平與公正：發(fā)展模式的改革

城市建設(shè)應(yīng)建立在水土保持生態(tài)環(huán)境基礎(chǔ)之上，以維護(hù)生物物種的多樣性和生態(tài)系統(tǒng)的平衡。城市發(fā)展應(yīng)淡化時(shí)間期限，強(qiáng)調(diào)動(dòng)態(tài)運(yùn)作，進(jìn)而更好地解決城市復(fù)雜生態(tài)系統(tǒng)出現(xiàn)的新問(wèn)題。城市水土保持是一項(xiàng)復(fù)雜而綜合的系統(tǒng)性工程，需要在水土保持管理機(jī)制、管理手段和防治措施上不斷創(chuàng)新。在公園建設(shè)過(guò)程中專家與政府、市民與游客、相關(guān)組織等多個(gè)利益主體方應(yīng)積極參與，關(guān)注細(xì)節(jié)，強(qiáng)化城市建設(shè)發(fā)展過(guò)程中的公平性與公正性。隨著城市水土保持研究的深入開(kāi)展，以城市水土流失治理為核心的城市水土保持工程作為水生態(tài)文明建設(shè)的基礎(chǔ)和重要內(nèi)容，必將為人民創(chuàng)造更好的生產(chǎn)生活環(huán)境。