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下凹式草坪：灌溉制度优化与雨水高效利用的协同探究

一、引言

1.1研究背景与意义

随着城市化进程的加速，城市人口日益增长，城市用水需求不断攀升。然而，全球范围内水资源短缺问题愈发严峻，据统计，世界上约有三分之一的人口面临着水资源紧张的困境。我国亦是水资源匮乏的国家之一，人均水资源占有量仅为世界平均水平的四分之一，且水资源时空分布不均，北方地区缺水尤为严重，部分城市的水资源供需矛盾已成为制约城市可持续发展的瓶颈。

在城市建设中，传统的草坪灌溉方式多采用大水漫灌或定时定量灌溉，这种方式不仅浪费大量水资源，而且由于缺乏对雨水的有效利用，进一步加剧了城市水资源的短缺。与此同时，城市硬化面积的不断扩大，使得雨水难以自然下渗，大量雨水形成地表径流迅速排出，造成了雨水资源的白白流失，同时也增加了城市排水系统的压力，容易引发城市内涝等问题。

下凹式草坪作为一种新型的城市绿地形式，在节水和雨水利用方面展现出独特的优势。其设计理念是使草坪表面低于周围地面一定高度，形成下凹空间，能够有效收集和储存雨水，让雨水自然渗透到土壤中，补充地下水，减少地表径流，提高雨水的利用效率。这种绿地形式不仅有助于缓解城市水资源短缺的现状，还能对城市生态环境的改善发挥积极作用。

研究下凹式草坪灌溉制度及雨水利用，对于城市可持续发展和生态建设具有重要意义。在水资源利用方面，通过合理制定下凹式草坪灌溉制度，充分利用雨水资源，可以减少对传统水资源的依赖，提高水资源的利用效率，为城市节水提供有效的技术支持，有助于缓解城市水资源供需矛盾，保障城市用水安全。在生态环境方面，下凹式草坪能够增加雨水的下渗量，补充地下水，改善城市水文循环，减少城市内涝的发生风险；同时，草坪植被的存在可以净化空气、调节气候、降低噪音、美化环境，提高城市生态系统的稳定性和生态服务功能。此外，对于城市规划和建设而言，研究成果可为城市绿地规划和设计提供科学依据，推动城市向绿色、生态、可持续的方向发展，提升城市的整体品质和竞争力。

1.2国内外研究现状

在国外，美国在雨水利用方面，通常以提高天然入渗能力为目的，积极探索各类雨水收集和利用技术，其在城市绿地建设中，对下凹式草坪的研究和应用也较为广泛，研究主要集中在雨水的渗透、收集和利用系统的优化上，通过长期监测和数据分析，评估不同下凹式草坪设计对雨水管理的实际效果。德国开发了雨水利用MR系统，将雨水收集、净化和再利用进行系统整合，形成了较为完善的雨水利用体系。在对下凹式草坪的研究中，德国学者注重其与周边环境的协调性以及对城市生态系统的综合影响，研究成果应用于城市规划和建设中，有效提高了城市水资源的利用效率。日本在全国推广寸水渗透计划，致力于提高城市雨水的下渗率，减少地表径流。对于下凹式草坪，日本的研究重点在于其在不同地形和气候条件下的适应性，以及如何通过合理的设计和维护，充分发挥其节水和改善城市生态环境的功能。

在国内，众多专家学者对下凹式绿地包括下凹式草坪进行了多方面的研究。有研究表明，渗透性能良好的绿地土壤就像一个天然的过滤层，充分利用土壤的自净能力，径流下渗后可以去除大部分污染物，不但不会污染地下水而且还可以补充地下水，弥补水资源的不足。王金辉通过采用L16（45）正交试验设计，研究了不同土壤水分、不同汇水面积、不同草种以及这三种因素的组合情况下的下凹式草坪的蒸散量、雨水利用量、深层入渗水量和灌溉水量与影响因素之间的关系，应用SPSS模型进行相关分析和显著性检验，得出优化回归方程，并制定了典型年下凹式草坪的灌溉制度。研究发现，下凹式草坪蒸散量主要受土壤水分和汇水面积的影响；雨水利用量与汇水面积和土壤水分呈现显著相关性；深层入渗雨量主要受汇水面积的影响；灌溉水量由草坪蒸散量和土壤水分控制决定，与土壤水分因素呈显著相关，其他因素影响不大。冀雅珍通过下凹式绿地进行的双套环以及圆桶土体下渗试验，分析探讨了试验区下凹式绿地的土壤稳定入渗率与土壤质地、土壤含水率的关系，研究表明下凹式绿地在雨天的下渗可为试验区的雨水利用、涵养地下水资源、清除地表积水、减少农作物的灌溉次数、节约绿地用水量等方面提供一定的技术支撑。

尽管国内外在上述领域已取得一定成果，但仍存在一些不足。一方面，现有研究大多针对特定地区的气候、土壤条件展开，缺乏对不同地域广泛适用性的研究。由于不同地区的气候、土壤、水文等自然条件差异较大，使得在某一地区适用的下凹式草坪灌溉制度和雨水利用技术，难以直接应用于其他地区。另一方面，对下凹式草坪的长期生态影响研究不够深入，下凹式草坪在长期运行过程中对周边土壤环境、地下水水质、生物多样性等方面的影响，还缺乏系统的监测和分析。此外，在实际应用中，下凹式草坪的设计、施工和维护标准不够统一，导致其在城市建设中的推广和应用受到一定限制。

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