北京西郊雨洪调蓄工程绿化建设问题及对策浅析

胡加玲，田鑫悦，石海贤，赵 祎

（北京市城市河湖管理处，北京 100043）

北京西郊雨洪调蓄工程（以下简称西蓄工程）是对阜石路砂石坑、西黄村砂石坑的治理和利用工程。阜石路砂石坑为早年开采砂卵料形成的大坑，其东侧经人工填埋至原地面高程，西侧仍为大坑。西蓄工程建设后，彻底改变了阜石路砂石坑一片荒芜、尘土飞扬的状况，在满足防洪蓄洪主要功能的同时兼具生态建设、景观美化等重要功能[1]，但是该工程在建设中尚存在不足，由于砂石坑土壤贫瘠、边坡过陡、水位变化等问题，导致绿化景观受到影响。基于此，本文以阜石路砂石坑为例，具体分析该工程在实现水利功能的同时[2]，其绿化工程建设过程中存在的问题及采取的工程完善措施，以期为类似绿化工程建设提供思路与借鉴，同时为城市生态文明建设提供参考。

1 绿化工程建设概况

阜石路砂石坑占地面积66.69 万m2，其中绿化面积52.7 万m2，绿化覆盖率达79.2%。砂石坑与田村山南路共用绿地。阜石路砂石坑有100 余种苗木，共4.5万余株，各类乔木、灌木、地被、花卉搭配种植，植物种类丰富多样。

2019年9 月24 日，阜石路砂石坑作为“滨水空间，开放共享”的绿色生态公园，免费向社会开放。为向市民提供更好的娱乐生活场所，2020年西蓄工程开展了绿化景观提升工作，按照“三季有花、四季常绿”[3]的指导思想，通过种植月季、油菜花、连翘等，提升春夏季花卉观赏效果；增植黄栌、火炬、元宝枫等秋色叶树种，增添秋季色彩；在坡面增植苜蓿等耐旱地被，提前坡面的春天返青时间；在进口检修闸站下方种植大面积紫叶小檗，打造“水务为民”亮点景观区域；在坡面台阶及排水沟两侧种植红瑞木和金枝槐，增添纵线色彩；种植荷花、睡莲、水葫芦等水生植物等，净化美化水体，打造了“春花、夏草、秋叶、冬石”的景观效果，详见表1。

表1 西蓄工程阜石路砂石坑植物观赏时间及种类

同时，结合无废河湖理念，将园林绿化和其他废弃材料加工再利用，制作景观小品美化环境。

2 绿化建设方面存在的问题

2.1 土质问题

阜石路砂石坑主要被房渣土、素填土、卵石填土、碎石回填，埋深为23～28 m[4]。最大厚度达34.2 m，填土底界分布高程37～41 m，揭露的最低高程为34.3 m，最高高程为48.85 m。人工填土下部主要为卵砾石层，在砂石坑西北角的最大钻探深度127 m，未揭穿卵砾石层。

阜石路砂石坑土质状况是影响植物生长的重要因素，由于砂石坑表面凹凸不平、土壤含水率低、地表干燥、土壤保肥性能较差、养分流失严重、土壤贫瘠，无法为植物生长提供良好条件[5]。植物茁壮成长的基本条件便是良好的土壤质量[6]，因此砂石坑土壤问题是西蓄工程绿化建设中亟待解决的问题。

2.2 水位变化问题

西蓄工程作为水利工程，汛期要发挥防洪蓄洪的重要功能，阜石路砂石坑水位会不断变化。阜石路砂石坑设计起调水位40 m，最高蓄水位57.4 m，设计库容680 万m3。西黄村砂石坑起始蓄洪水位48 m，最高滞洪水位62 m，蓄洪库容20 万m3[7]。此外，该工程还可通过坑底的10 眼渗井和坡面自然下渗的方式来回补地下水。因此，回补区的范围随水位变化而变化。防洪水位达到回水区，会使景观区的植物长期淹没在水中，如图1所示，水淹会对植物造成多方面的影响，包括离子毒害、低氧胁迫、降低光能利用、机械损伤等[8]，导致植物生长受到抑制，会表现出烂根、黄化、枯死等现象[9]。大量研究结果表明，长期淹水会对植物的生长发育造成危害。苏春莉等研究表明，长期水涝不利于闽楠幼苗的生长，甚至会导致植株死亡[10]。此外，滇楸也对土壤水分十分敏感，当地下水位较高以及季节性积水时，植株长势弱，生长量小，甚至成片死亡[11]。因此，砂石坑运行水位是影响绿化植物生长发育关键因素，并成为西蓄工程绿化建设的难点之一。

图1 阜石路砂石坑水位变化示意

2.3 边坡过陡问题

阜石路砂石坑在治理前上开口边坡很陡，坡度约1∶1，坡度大导致水土流失严重，植被不易生长[12]。由于岸坡建筑渣土回填有压实处理不到位及排水设施不完善的问题，所以砂石坑边坡存在不稳定因素，在重力作用下坡体易产生拉张裂缝，导致边坡失稳[13]。砂石坑地层岩性主要为第四纪沉积的砂、卵砾石，第四系松散层下伏基岩主要为第三纪沉积的砂砾岩、页岩和黏土岩，坑深22～28 m。一旦遭遇行洪高水位对边坡长期浸泡，会对岩体产生软化侵蚀作用，形成软弱结构面，进而对砂石坑边坡造成沉降与位移影响，导致边坡稳定性下降，这又将导致绿化植物生长环境处于不稳定状态，严重影响其正常生长，无法发挥其绿化功效[14]。因此，边坡问题是影响西蓄工程绿化建设进程的重要因素之一。

2.4 灌溉系统问题

西蓄工程范围内共有3 眼绿化灌溉用井，分别在西侧66 m、东北下坡道55 m 和南坡39 m 高程。西蓄工程阜石路砂石坑最高高程为66 m，其中位于南坡39 m 高程的绿化灌溉用井，由于高程差大，存在水压不足、无法出水的情况，进而影响绿化灌溉用水，导致部分区域植株因缺水而无法正常生长，绿化景观效果相对较差[15]。由此可见，灌溉系统也是影响西蓄工程绿化建设效果的原因之一。

2.5 种植密度问题

大量研究表明，植物的种植密度是影响植物生长的重要因素，在杜丹丹等人的研究中，杜仲在不同的种植密度下的生长趋势不同，密度过大会导致其株高显著降低[16]。在曹力凡等人的研究中，杂交构树密度过大会导致树木下部的叶片、枝条出现黄化脱落现象[17]。西蓄工程中的植物种植密度未按科学行间距进行种植，导致部分植物出现长势不良、黄化、矮小甚至枯死的现象。

在西蓄工程南坡52～58 m 高程坡面，选取2 块面积相同且种植元宝枫的区域，分别命名为样本A和样本B，研究不同株行距对元宝枫生长势的影响。2块样本的具体数据，详见表2。由表2可知，相同条件下，样本A 的元宝枫株行距过密，生长空间有限，树冠较小，生长势较差。由此可见，植株的株行距对植物生长会有一定的影响，具体影响因素还要做进一步探讨。

表2 不同样本的元宝枫生长势对比

3 绿化工程改善措施

3.1 优化设计布局

西蓄工程以保障水利功能为前提，以湿地、花田、密林等景观元素为主要特色，融入休闲游憩功能，营造独特的“沁谷花田”生态景观，建设了主景区、亲水活动区、生态密林区、谷底花田区、坡面花海区、生态保育区、活动广场区7 个功能区，如图2 所示。每个区域充分发挥其主要功能，各个区域又协调统一，共同发挥生态作用。同时，以生态恢复和生物多样性保护为首要原则，采取以乡土树种为主要树种、合理规划且保护场地内原生树种的施工措施。另外，通过合理配置常绿与落叶植物比例，注重植物空间配置与季相变化，营造了树种丰富、结构合理、自然协调、稳定健康的“乔木+灌木+藤本+地被+水生植物”复层混交植物群落[18]。西蓄工程在满足城市防洪、回补地下水两大功能外，还承担着服务为民、生态环境改善的功能，其开阔的水面、成荫的绿树为北京京西增添了一片碧色，也成为周边居民健身、活动的好去处，为北京建设宜居之都作出了积极贡献。

图2 西蓄工程功能分区

3.2 土质改善

在西郊砂石坑底部进行种植土填筑，部分利用现状砂坑东侧绿地内表层土料，施工时，待绿地内苗木移栽后，用104 kW 推土机剥离表层土料，人工配合1 m3挖掘机挑选、剔除不符合填筑要求树根、大粒径渣料等杂物后，装10 t自卸汽车运至填筑区附近，由104 kW 推土机推运至填筑部位，人工配合铺料、平整；种植土料不足部分由市场采购后运到现场。在种植中，所有大土块、石块、硬土及其他杂物和不适于种植的材料，都将进行处理。处理好的表土和底土应分开。现状土质较差，植物生长不良，如需换土，按表3标准执行。土壤的各项物理指标参照《北京西郊砂石坑蓄洪工程初步设计工程地质勘查报告》中的土的物理力学性质指标建议值，详见表4。

表3 换土深度

表4 土的物理力学性质指标建议值

3.3 植物选择

3.3.1 水生植物选择

水生植物选择上要注重植物生长习性，根据阜石路砂石坑的水土情况将挺水植物、浮叶植物、沉水植物、漂浮植物等进行科学合理配置。为保证湖区在盈水与枯水期打造良好的景观效果，在植物选取上主要选择耐涝、生长能力强的水生植物。水下生态挡墙与种植的水葫芦、香蒲、鸢尾等植物能起到净化河道水质的作用，且随着生长时间的延长，水质净化效果逐渐明显[19]，以此达到水清岸绿的景观效果。在砂石坑的沿线种植睡莲、芦苇、红廖、荷花等耐涝的水生植物，构建与其他生物和谐共生的绿化景观生态系统[2]。在湖岸及连通渠部分扦插水柳进行护坡，打造以绿色木本植物来美化混凝土墙及硬质护砌等模式[18]。结合西蓄工程性质，水生植物的选择尤为重要，在不妨碍“西蓄”的同时要达到美化景观的效果，还能在净化水质上起到重要作用。

3.3.2 陆生植物选择

陆生植物在选择时应满足适应当地气候，抗旱性强；根系发达，扩展性强；耐瘠薄，耐粗放管理；种子生命力强，发芽率高，容易更新；绿期长，多年生等条件[20]。西蓄工程陆生植物的选择在满足上述条件的同时，主要以乡土树种为主，搭配常绿树种、秋色叶树种和“花灌草”相结合。阜石路砂石坑人工覆土层薄，因此多选用木槿、紫荆、紫薇等浅根系植物，还有油松、侧柏等北京市乡土树种。为丰富西蓄工程秋季景观效果，选用元宝枫、黄栌、银杏等秋色叶树种，秋色叶树种叶色进入秋季或经霜后由绿色转为其他颜色，整个树冠显得鲜艳而优美。

为贯彻“三季有花”的指导思想，种植射干、鸢尾类等多年生草本植物，多年生植物对环境要求不严，可粗放管理，群体功能显著。

3.4 陡坡整治

阜石路砂石坑边坡治理，通过边坡稳定计算，分析了非蓄洪期、正常蓄洪期和库水位降落期3 种工况。非蓄洪期湖水位39 m，正常蓄洪期最高蓄洪水位57.4 m，库水位降落期洪水位由57.4 m降到40 m。其计算成果，详见表5—6。针对不同陡坡，工程因地制宜地采用了1∶4～1∶5 的缓坡治理方案。边坡治理在降低边坡坡度、使边坡稳定的同时，也对护坡表层滑动采取加固工程措施。为防止雨水冲刷，边坡护砌采用铅丝石笼，厚500 mm，下设1 层无纺布，石笼上覆500 mm厚种植土。采用横断面混凝土梁，分格固坡，格内护砌采用300 mm 厚干砌石，覆土厚200 mm，表层铺设KLD 环保植草毯。采用生态护岸建设方法，根据水流动力情况及永定河园博湖护岸的经验[21]，选择WE渗滤砌块与扦插柳枝护岸。

表5 1∶4边坡计算成果

表6 1∶5边坡计算成果

在坑底东半部，设计底高程为38～40 m，根据景观设计布置成梯田田埂，田埂采用3～4层干垒砌块400 mm×300 mm×150 mm 分隔，砌块基础采用宽500 mm、厚200 mm 的C10 混凝土垫层。以上措施，可有效解决阜石路砂石坑边坡过陡问题[22]，同时确保堤岸稳定，为增加砂石坑库容与后期植被生长提供必要地形条件[23]。

3.5 绿化节水灌溉工程建设

2014年，建设绿化节水灌溉工程时，管道灌溉和地埋式喷灌系统的每个灌溉小区均建设了独立的灌溉管网，灌溉干管一般由灌溉取水水源点垂直于河流方向沿滩地、堤坡向上布设到堤顶，支管垂直干管布设（平行河流方向）。灌溉支管间距为30 m，快速取水阀间距为30 m。干管采用DN75～110 PVC-U塑料管，支管采用DN75～90 PVC-U 塑料管，为使绿化供水管道工程系统安全稳定运行，采取如下措施进行防护：①在移动泵出口设置叠片式组合过滤器（120 目）和进气阀，并便于设插卡式水表计量；②在每个灌溉小区的管网系统最低处设置泄水井，以便排空灌溉管网系统中的水，防止冬季输水管道因气温低而冻坏；③PVC-U 塑料管在道路、围墙下侧穿过时，需加DN80、DN100、DN150钢套管，防止塑料管道受损。

2020年，为解决灌溉系统水压不足的问题并有效防治水土流失，采取在坡面上布设微喷带的方式进行灌溉，微喷带上的出水孔在重力和空气阻力的作用下可形成细雨般的喷洒效果。微喷带微小的流量可以湿润作物根部附近的土壤，既省水、省工、节能，又能很好地适应西蓄工程的土壤和地形，有利于西蓄工程坡面植被生长。

3.6 绿化苗木移植

2022年春，针对西蓄工程植株密植问题制定了苗木移植计划，进行了首次苗木移植试验，将检修闸两侧种植过密的碧桃移植40株到较开阔、空旷的西北坡面。为保障移植后的成活率，移植试验选在春季发芽前进行，严格按照规范要求移植[24]，对被移植的碧桃做好防护，加强移植后的养护管理，以提升其存活率。移植后的碧桃因株行距加大，可接收到更充分的光照，进行正常的光合作用，长势良好，未出现通风不良、叶片发黄、感染病虫害的情况。后续将依据西蓄工程苗木移植计划，按照“适地适树”原则，对其他株行距过密的植物进行移植。

4 结语

西蓄工程经过2014—2017年建设和2020年绿化景观提升，生态环境得到了极大改善。通过绿化工程建设，不仅改善了阜石路砂石坑范围内的区域景观环境，形成了层次丰富的植物群落，还对于调节周边小气候、改善空气质量、保护生物多样性等具有重要作用。为充分发挥西蓄工程生态建设的重要功能，实现“平战结合，有水而蓄，无水则绿”的社会效益，西蓄工程仍需要在绿化建设方面就进一步提升绿化效果进行深入研究。