人工湿地生态修复技术在景观设计中的应用

1、生态景观规划课程结课作业人工湿地生态修复技术在景观设计中的应用目录人工湿地生态修复技术的理论基础1.概念2.特点二人工湿地生态修复技术在相关领域中的应用分析1.生态公园的景观设计2.生态住宅小区景观设计3.深圳白泥坑人工湿地处理技术A.人工湿地技术在景观设计应用的关键问题四人工湿地技术在未来景观设计中的应用展望五结束语参考文献人工湿地生态修复技术的理论基础人工湿地是由人工建造和控制运行的与人工$山堵誇*此艮讯虬E1-1沼泽地类似的地面，将污水、污泥有控制的投配到经人工建造的湿地上，污水与污泥在沿一定方向流动的过程中，主要利用土壤、人工介质、植物、微生物的物理、化学、生物三重协同作用，对污水、污

2、泥进行处理的一种技术。其作用机理包括吸附、滞留、过滤、氧化还原、沉淀、微生物分解、转化、植物遮蔽、残留物积累、蒸腾水分和养分吸收及各类动物的作用。如图1-1。概念人工湿地是一个综合的生态系统，它应用生态系统中物种共生、物质循环再生原理，结构与功能协调原则，在促进废水中污染物质良性循环的前提下，充分发挥资源的生产潜力，防止环境的再污染，获得污水处理与资源化的最佳1-2人工湿地生态处理效益。图1-2。运用人工湿地技术处理污水最早可以追溯到1903年建在英国约克郡Earby的人工湿地，20世纪6070年代以后人工湿地技术开始广泛适用于处理工业废水、江河水和生活污水等。1999年CraigS.Camp

3、bell和MichaelOgden将可持续发展理念、景观生态学和美学原理人工湿地废水处理系统设计。特点人工湿地的构造及去污机理人工湿地一般由5部分组成：具有透水性的基质，如土壤、砂、砾石等；适用于在饱和水和厌氧基质中生长的植物，如芦苇等；水体(在基质表面下或上流动的水)；无脊椎或脊椎动物；好氧或厌氧微生物种群。从人工湿地的构造组成来看，人工湿地主要是通过土壤、植物、动物和微生物等介质达到去除水中污染物的目的。例如有机物主要通过微生物的好氧、厌氧作用降解；有机氮和无机氮通过挥发、微生物硝化和反硝化、植物吸收、介质吸附和沉淀过滤等去除；对于磷的去除一般认为主要通过土壤或颗粒介质的吸附、沉淀储存，部

4、分可通过植物吸收，如芦苇等；人工湿地对于重金属具有较好的处理效果，主要形式有植物吸收、生物富集、土壤吸附等。（2）人工湿地的分类根据植物类型，人工湿地可分为三种类型：浮水植物系统、沉水植物系统、挺水植物系统。目前挺水植物系统应用较为广泛，但为了获得更好的水质，不同类型植物系统一般可以结合使用。根据人工湿地的水流方式，人工湿地可分为：表面流人工湿地（FWS）、潜流人工湿地（SSF）、垂2直流人工湿地（VFW）、波形流人工湿地（WFSCW）。目前应用较多的为潜流型人工湿地。人工湿地处理系统具有缓冲容量大、处理效果好、工艺简单、投资省、运行费用低等特点，非常适合中、小城镇的污水处理。二.人工湿地生态

5、修复技术在相关领域中的应用分析生态公园的景观设计（1）第九届中国（北京）国际园林博览会2010年北京市委、市政府开始对北京市界内长170公里的永定河进行全面治理，建设永定河绿色生态发展带。由于北京极度缺水，永定河的生态用水以城市再生水作为主要水源，年需再生水逾1亿立方米。永定河园博园水源净化工程位于第九届中国国际园林博览会展园东南角，永定河园博湖右岸，是利用最深达23m的砂石垃圾回填坑为场址，以再生水净化为核心功能，采用复合垂直流为主要工艺的复合型人工湿地生态公园，是规划建设的永定河5大再生水水源净化湿地之一，也是目前亚洲最大的潜流型人工湿地。工程定位：河湖净化之肾-永定河再生水源深度净化厂，

6、水生动植物家园-再现完善的湿地生态系统，野外科普基地-传播生态文明知识，华北最美的人工湿地-人工湿地生态展园。设计主题：取自然之材，还自然之色。建设思路：废坑高效利用、地基复式处理、环保材料应用、水体自然净化、雨水调蓄利用、生态景观再现。水质目标：将近W类再生水净化为III类地表水(总氮除外)，注入永定河园博湖、晓月湖、宛平湖和园博园，并通过循环管线进入湿地再净化以维护水质。建设规模：人工湿地设计净水能力10万立方米/天，总占地面积约37.5公顷，其中复合填料床人工湿地28.1公顷，表流湿地约1.3公顷，服务道路2.1公顷，科普教育、休闲娱乐用地0.7公顷，景观绿化5.3公顷。人工湿地划分为6

7、区29单元。设置管理服务、科普教育展区1处，景观木栈道2.1公里，观景桥9座，观景塔1座，休憩、科普廊亭21座。种植特色乔灌木及地被30余种、水生植物30余种。放养底栖动物2种，放养鱼类10余种。工程于2011年10月动工，2013年5月竣工，投资3亿元。整个湿地俯瞰如船帆，远观似梯田，近看是花海，清水在水草中流淌，路桥在百花中盘亘，高低起伏、动静结合、曲直相融。(2)郑东新区CBD人工湿地郑东新区CBD人工湿地占地约4万川，由1个温室、1个控制室、16个碎石床和16个生物塘组成。该系统主要是负责处理郑东新区如意湖水系内湖水，日处理水量约为10000m3，最大日处理可以达到20000m3,也是

8、目前全国城市生态湿地水体处理系统中水处理能力最大的人工湿地工程之一。首先将CBD区域内雨水收集到如意湖水系中，经人工湿地处理后，流回如意湖水系，其水质达到国标GB3838-2002II类水质，使如意湖水系内水体经常保持在国家三类水质标准，最大限度的实现了城市生态景观用水的循环利用，有效的保持如意湖水系的水质和水量。年节约水资源300万立方米以上，相当于目前郑东新区自来水总量的三分之一，节水效果显著。2008年，郑东新区CBD人工湿地被授予郑州市科普教育基地、郑州市中小学校外教育基地；2009年，被授予河南省节水教育示范基地，2010年，被授予全国节水教育基地，也是河南省首次获得此项荣誉。人工湿

9、地作为缝合城市空间与自然空间的纽带，为城市提供了与自然相互融合的空间，改善了城市形象和城市品位。由于其具有生态的独特性和公众效应，郑东新区管委会已把CBD人工湿地作为城市公共游园的重要组成部分，现免费向社会开放。另外，该系统还通过与园林景观设计相结合，充分利用湿地内的绿色植物和水，在发挥水质净化功能的同时，又为城市环境营造了一处美丽的休闲观赏景区。实践证明，人工湿地对人工湿地作为缝合城市空间与自然空间的纽带，为城市提供了与自然相互融合的空间，改善了城市形象和城市品位。由于其具有生态的独特性和公众效应，郑东新区管委会已把CBD人工湿地作为城市公共游园的重要组成部分，现免费向社会开放。另外，该系统

10、还通过与园林景观设计相结合，充分利用湿地内的绿色植物和水，在发挥水质净化功能的同时，又为城市环境营造了一处美丽的休闲观赏景区。实践证明，人工湿地对CBD如意湖水系的节约用水和水体净化具有非常明显的效果，人工湿地公园同如意湖已成为郑东新区一道靓丽的风景。（3）深圳市洪湖公园人工湿地1997年，深圳市环境科学研究所在深圳市洪湖公园建成了人工湿地研究试验基地，并于1999年，又设计了“洪湖公园人工湿地系统水质净化工程”，它通过净化严重受污染的河水补充到景观湖泊，从而使污水得到回用。系统分三期建设，一期（1999年），规模1000m3/d,占地2300m2；二期（2004年），规模4000m3/d,占

11、地7000m2；三期（2004年），规模400m3/d,占地824m2。1999年4月一期动工，同年10月一个面积达2500平方米的人工湿地全面完工，日处理污水1000吨。2004年2月、12月二、三期分别建成。2002年被国家环保总局列为12项国家重点环境保护实用技术示范工程之一。据深圳环境科学研究所工程师彭立新介绍,一项更大的人工湿地建设项目将在洪湖公园展开,所建湿地将能日处理污水5000吨,到那时洪湖将全面解决水质污染问题。据悉,该项目是欧盟与我国合作开展,由德国科隆大学、中国中科院水生物研究所和深圳环境科学研究所等6单位联合进行实验的综合性生态方法净化地面水项目。该项目在一定程度上代表

12、着当今世界城市污水处理的方向。4.工程现状据洪湖公园管理处雷主任介绍,当初建设人工湿地,主要是为了解决枯水期公园补水需要。原来洪湖公园补水只能靠布吉河与附近的生活污水，由于水质污染严重，没法补水利用，而建人工湿地可以从根本上解决了这个难题。布吉河与周边的污水通过湿地上种植的植物根系和湿地中的微生物消化吸收，并经多层过滤而除去污水中的污染物，使污水净化，及时补充水量，为公园的景观补给水源。该项目正常运行几年后，人工湿地处理污水的能力逐渐降低，至今年11月该人工湿地已完全报废。失败原因分析：片面强调湿地的处理效率而减少湿地系统的占地面积，造成系统在冬季运行时由于低温的影响，植物和微生物的活性大大降

13、低而使出水水质恶化，严重时湿地系统会有一股明显的臭味，对工作环境影响比较大。片面的强调低运行费用，而忽视了预处理部分的设计，使进入湿地系统污染负荷和悬浮物超出湿地系统的处理能力，同时填料内还有大量的由微生物聚集而成的生物膜存在，这些SS和生物膜会沉积在填料的间隙中，造成的结果就是湿地内填料层的淤塞，使湿地表面产生积水，影响湿地系统的感官效果；同时降低了实际水力停留时间，使湿地系统的处理效果大大降低，缩短了湿地系统的使用寿命，一般使用寿命不超过10年；淤塞严重时，35年就造成湿地处理系统报废。湿地系统的出水悬浮物有时会严重超标，特别是运行一年以上的人工湿地在冬季很容易出现这种情况。原因是湿地填料

14、层内微生物大量死亡以生物膜的形式排出湿地系统的缘故。生态住宅小区景观设计呼市湿地花园呼市湿地花园，住宅小区生活污水通过市政管网集中收集进人城市生活污水处理厂进行集中处理。集中式处理模式具有统一收集、统一输送、统一处理的特征，对城市环境保护和城市建设具有重要意义然而，由于需要建设生活污水处理厂和构建庞大的污水管罔，使得集中处理模式需要高昂的基建费用和运行成本。这种模式的转变，不仅大大节省了城市污水收集管网的建设费用和污水处理费用还可使污水处理的投资主体自政府转变为房地产开发商和居民，并且使生活污水经过处理成为中水得到回用节约了新鲜水的使用。这不仅符合。谁污染谁治理”的原则，还减轻了政府的压力蹿，

15、同时节约了水资源。3深圳白泥坑人工湿地处理技术我国自“七五”开始对人工湿地的研究，已建成一些示范工程，并于1990年7月在深圳建起我国第一个人工湿地污水处理工程白泥坑人工湿地处理系统。白泥坑人工湿地污水处理系统位于深圳市宝安县百泥坑村南500m处水系沿山角流向海湾属海洋性气候占地面积189亩，日处理量3100m3/d废水。三人工湿地技术在景观设计应用的关键问题人工湿地技术在水景观水体设计中的应用，多学科的交叉渗透非常重要。目前利用人工湿地技术处理污水，往往强调应用过程中的景观美学设计，而在水景观设计中，以人工湿地为代表的生态修复技术被更多利用。如何实现二者的有机结合，将需要不断研究的深入研究。

16、四人工湿地技术在未来景观设计中的应用展望进一步加强人工湿地处理污水机理的研究人工湿地处理污水的机理非常复杂，设计的范围也很广，目前，虽然有些机理研究已经得到初步的认可，但仍然存在很多问题需要进一步研究，如污水中的有机污染物、无机污染物、金属污染物的去除过程与机理；根际微生态系统的综合作用；有机物、无机化合物和金属离子在湿地系统内的相互作用及其对植物、微生物和土壤的影响等。如何提高处理效果，使湿地系统可持续发展加强湿地植物的筛选工作，选择一些耐污能力强，去污效果好的湿地植物，同时加强多种植物的合理搭配的研究，因为单一物种的净化能力总是有限的。通过植物的合理搭配，既有利于群落的快速形成，也具有较高

17、污染物净化能力，还具有较高的观赏价值，同时对人工湿地杂草生物的抑制以及对减少残体对湿地植物生长的影响均有重要意义。重点研究在提高人工湿地氧化硝化能力的同时如何提高其反硝化能力，解决硝态氮的高效去除问题。填料的类型直接影响湿地系统的净化能力，尤其是对磷的去除。因此，加强填料的筛选，特别是几种填料的合理搭配，也是今后应该优先考虑的工作。另外，如何防止填料堵塞，使其长久保持处理能力也是值得研究的一个课题。（3）加强人工湿地对特殊工业废水处理的研究，不断扩大应用范围目前我国人工湿地技术的研究还停留在处理小规模的生活污水，而发达国家已将工作重点转移到处理特殊工业废水的研究上，如富集、净化重金属、有毒物质

18、、石油化工废水等方面。因此，我们应加强这方面的研究，深入研究特征污染物对人工湿地系统中氧的供应及对植物输氧能力的影响；研究贫营养、低浓度、高盐、高毒、难降解有机废水的去污机理及其对人工湿地系统的影响，促进人工湿地在工业废水处理中的应用。（4）改良人工湿地技术目前，世界各国都投入大量精力以改良人工湿地技术，将一些传统的污水处理技术引入人工湿地。如北美湿地工程公司（NAWF）借鉴污泥回流技术和鼓风暴气开发了循环流湿地工艺。这些工艺已成功地应用于数年前还被认为不适宜采用人工湿地处理污水的地区（气候太冷或污水浓度太高）。五结束语人工湿地系统是一个完整的生态系统，它形成了内部良好的循环，不仅对污水有较好

19、的净化效果，而且具有较好的生态效益和经济效益。发达国家已被用来处理各种类型的废水，发展中国家发展人工湿地技术的潜力更是巨大的，在我国该项技术将会得到越来越广的应用。参考文献：1孙志高,刘景双,王金达,等.湿地生态系统氮素输入过程的研究进展J.地理与地理信息科学,2006,22(1):972102.2刘春兰.白洋淀湿地生态退化与恢复研究D.石家庄:河北师范大学,2004.3人工湿地植物净化生活污水研究现状与展望-四川环境-2011年第1期4人工湿地净化污水机制及发展方向探讨-绿色科技-2011年第2期.5汾河建设人工湿地的可行性研究-山西水利科技-2011年第1期.6任宪友，杜耘，王学雷.南洞庭

20、湖湿地生态退化研究J华中师范大学学报(自然科学版),2006,(1):1332136.7徐广生.湿地国际提出5条重要要求J.水利经济，2006，24(1):54.8颜俊.中国湿地生物多样性资源的保护及其可持续开发J.贵州教育学院学报，2006，(2):69293.9陆健健，王伟.湿地的生态恢复J.上海建设科技，2006，(2):25229.10张继贤，杨达明.沙面结皮的自然形成过程及人工促进措施的探讨A.腾格里沙漠沙坡头地区流沙治理研究C.银川：宁夏人民出版社，1980.11胡春香，黄泽波，张德禄，等.荒漠藻结皮的胶结机理J.科学通报，2002，47(12):9312937.12徐杰，白学良，

21、田桂泉，等.干旱半干旱地区生物结皮层藓类植物氨基酸和营养物质组成特征及适应性分析J.生态学报，2005，25(6):124721255.13白学良，王瑶，徐杰，等.沙坡头地区固定沙丘结皮层藓类植物的繁殖和生长特性研究J.中国沙漠，2003，23(2):1712173.14贺庆棠.气候变化与中国荒漠化防治J1北京林业大学学报，2001，23(5):61265.15胡培兴.中国沙化土地现状及防治对策浅谈J1林业科学，2003，39(5):1402146.16朱震达.中国土地荒漠化的概念，成因与防治J1第四纪研究，1998，34(2):1452155.17崔理华,朱夕珍,骆世明,等.煤渣-草炭基质垂直流人工湿地系统对城市污水的净化效果J.应用生态学报，2003,14(4):597-600.18廖新佛，骆世明.人工湿地对猪场废水有机物处理效果的研究J.应用生态学报，2002,13(1):113-117.19吴振斌,梁威,成水平,等.吴振斌,植物根区土壤酶活性与污水净化效果极其相关分析.环境科学学报，2001,21(5):622-624.20Ann,Y.etal.Influenceofchemicalamendmentsonphosp