人工湿地景观设计中

人工湿地景观设计中水生态修复和水生植物造景以杭州长桥溪公园为例吴彩芸夏宜平丁松法【摘要】本文以杭州长桥溪水生态修复公园设计与营建为例，介绍水生态修复的自然式设计和水生植物应用设计与造景特色，探讨两者在现代人工生态湿地公园中的有机结合，以体现最佳的生态效益和景观价值。最后，分析了长桥溪公园营建后的存在问题和对策。【关键词】人工湿地水生态修复水生植物植物造景为达到最佳的生态效益和景观价值，以净化污水、改善水质为目的的人工湿地技术，与园林水景建设有机地结合，成为现代人工湿地公园的发展趋势。本文以杭州长桥溪水生态修复公园的设计与营建为例，探讨生态湿地公园的自然式水生态修复和水生植物造景的有机结合。1长桥溪水生态修复公园总体布局1.1区位条件与背景。长桥溪是西湖上游四大溪流之一，发源于莲花峰，自南向北流向西湖。随着流域附近居住人口的增长及餐饮业的发展，长桥溪水污染问题也日趋严重。长桥溪总排污量平均约达25182.6吨/月。被污染的溪水直接排入西湖，严重污染了西湖水质。长桥溪流域生活污水处理势在必行，水生态修复公园应运而生。1.2总体概况。长桥溪水生态修复公园位于玉皇山北麓，南全玉皇山脚慈云岭，北隔虎跑路与长桥公园相望，西邻南山村，东接玉皇山路。公园占地约4公顷，南北长约600米，由南往北地势依次降低，南北两端的高差达5米，东西平均宽约90米，总体呈带状布局（图1）。2004年，立项、施工并建成运行，水处理工艺与园林造景有机结合，成为杭州第一个示范性水处理旅游景点。公园的建立维护了较完善的生态系统，营造了良好的园林景观，对改善西湖水质，促进西湖风景区之南山景区的生态系统平衡起到积极作用。1.3主要设施、水体与道路布局。由南至北依次设计为初级人工湿地区、跌水充氧区及二级人工湿地区三大区段，其中水系面积约1.83km2，占公园总绿地面积的45.7%左右。水体形式丰富，水池、溪流与跌水依据地势相互穿插，并形成岛屿、漫滩地带，水生植物在其中成为主角。曲线形道路系统围绕水系环状布局，或趋之或远之。水系两岸则通过多座木栈道及木桥相连，东侧玉皇山路开辟4个主入口，西侧亦设置多个次入口，方便附近居民进入湿地公园及迅速达到对岸。公园设施齐备，主要有管理房、值班室、科普廊、公厕、景观亭、电话亭等，满足值班管理、科普教育与观赏游憩等多种功能要求。2水生态修复的自然式设计公园采用自然式设计手法，依据自然地貌围绕水体环境大量种植芦苇、香蒲、睡莲等水生植物，结合园林小品，打造了一个极具乡野情趣的生态湿地公园。长桥溪水生态修复公园充分考虑有效的污水处理工艺，并将其融入到自然水景的营造当中，在环境工程营建的手法及形式上具有鲜明的特色。2.1水生态修复的污水处理工艺设计长桥溪水生态修复工程以净化长桥溪流域居民生活污水和拦截长桥溪泥沙入西湖为目的。公园采用地埋式水处理系统，设有地下污水调节池、沉沙池及净化水处理站。主要通过污水收集暗渠、雨水收集暗渠将污水收集汇总至公园北端的调节池，经调节池进行水量的综合和水质的初步处理后，通过潜污泵将污水沿输水管道由北端输送至南端的地下净化水处理站进行处理（见图1线路示意）。地下净化水处理站采用物理、化学及生物手段，将泵房输送上来的污水经生物吸附、絮凝沉淀、曝气池竖流污泥池 活性滤生物滤池 双层滤料滤池 清水池等一系列工艺流程处理后，将所得清水排至公园地上部分作为景观水体的水源。后又通过地上部分人工湿地公园的吸附、降解作用再次净化水质，最终将长桥溪水由原地表水劣V类水质净化为地表水川类水质标准后排入西湖。 2006年7月17日的水样分析结果显示，生活污水中的总磷含量经处理后从0.397mg/L降到0.019mg/L；氨氮从11.55mg/L降低为0.21mg/L；总氨则由27.16mg/L减至0.86mg/L；高锰酸盐指数从7.88mg/L减至2.15mg/L,总磷、氨氮、高锰酸盐指数都已达到了地表水u类水质标准。公园设计日处理量为3000m3，目前一般日处理量约为1000-1500m3，雨季的日处理量可达3000m3。入水处理的动力费、药剂费及人工费等费用，平均水处理成本为0.91元/吨。整个污水处理设计工艺具有运行管理简便，节省能耗的特点。2.2巧妙运用自然手法营建环境工程公园模拟天然湿地景观，将水处理工程隐藏于园林水景之中，体现了极为细致与精妙的工程设计理念与施工手法。2.2.1沉沙池。主要用于暴雨时截流西湖山区玉皇山一带的山洪水中泥沙,通过沉积作用对注入西湖的水体进行“过滤”，以减轻对西湖的淤积。沉沙池上方设计为公园入口小广场，供游客活动与休憩，并通过三级台阶与主园路相连。小广场铺地采用浅灰色木质铺装材料，木质纹理与周边的植物环境搭配和谐。广场上设周边带有座凳的木质种植箱，箱内栽植各类宿根花卉。2.2.2调节池。其作用是用于收集居民生活污水及初期雨水，调节池内设自动格栅去除杂质，污水停留时间为6小时。调节池上方设计为活动木平台，作为空间转换的一个节点。平台一侧临水，岸边种植高大的香蒲及芦苇等水生植物，起到了很好的空间限定作用。平台边缘设置木座凳供游客休憩，高大挺水植物恰好成为其背景，给人以安全感。2.2.3净化水处理站。该站是水生态修复公园最为重要的地下水处理环节。其上方设计为公园最南端的全高点一一矜春台，台上设置澄观亭，可尽揽全园南部风景，漫滩、跌水、栈道尽收眼底。在周边山体环境的衬托下，湿地犹如一首流淌的蓝绿交响曲。同时，净化水处理站与眺望台的完美结合不仅很好的将水处理设施融入到自然水景之中（图2），而且实现了空间利用的最大化。2.3多级跌水和水流的多样化长桥溪公园从南至北顺势设置了七级跌水，结合多样化的水流环境，宜宽则宽、宜弯则弯、宜深则深、宜浅则浅，形成了多样化的河道形态及生境。具体设计为：初级人工湿地区由落颖池经二级跌水进入水面狭窄呈溪流状的跌水充氧区，经过该区的二级跌落后，由地下暗管连通（该区域的地上部分待建），进入北端的二级人工湿地区，水流在该区经三级跌落最终进入西湖。层层跌水及溪流将初级人工湿地区的落颖池、二级人工湿地区的澹真岛及浣碧池等处的三个大水面串联起来，营造了错落有致、动静相宜、收放自如的水体形态（图3）。由于长桥溪公园的景观水体来源于经净化处理后的生活污水，水质能否得到进一步的净化与维持，对于水生态修复工程的成败起了决定性的作用。跌水可以使水流产生水花，增大水与大气的接触机会和接触面积，从而增加水体中的溶解氧含量。而流速相对较慢的水体可以为污水在曝气后提供停留的场所，延长滞留的时间，以最大限度地增加污水与水生植物以及水底附着细菌接触的机会，更好地达到净水的效果。多样化的水流环境很大程度上增强了水质的进一步净化效果，同时也构成了水体景观的一个重要组成部分3水生植物应用设计与造景特色3.1水生植物多样性水生植物是水生态系统中生产者的重要组成部分［1］,选择当地优势挺水植物，突出生物多样性特色是提高人工湿地净化能力的关键措施［2,3］。水生植物多样性的作用，一方面由于多种植物的根系交错具强有力的去污能力，另一方面使水边的水流及生境多样化，保持良好的水质净化效果，长桥溪水生态修复公园设计应用了各类水生植物达29种（表1），其中挺水植物22种，占75.9%;另有浮叶、浮水和沉水植物7种，建植以来均生长良好，充分体现了水生植物应用的多样性。3.2水生植物人工群落的建立芦苇具有较强的输氧能力，茭白具有较强的吸收氮、磷的能力，芦苇和茭白混种是一种较好的植物种植方式［4］。因此，长桥溪水生态修复公园的挺水植物选择以芦苇、香蒲与野茭白为主，并通过片植建立人工群落，并形成极佳的水生景观效果（图4）。芦苇、香蒲与野茭白群落集中布置于二级人工湿地区的浣碧池四周，该池水深约为90cm,水面开阔。该群落植株高大繁盛，夏季生长势佳，建立了稳定的群落体系。同时，群落将乔灌木植物层自然地过渡到了水面，起到修饰水岸线与丰富植物景观层次的作用。为了与宽水面相协调，设计种植了以睡莲为主的浮叶植物群落。睡莲群落集中布置于初级人工湿地区的落颖池与二级人工湿地区的澹真岛水域；沉水植物群落，苦草与金鱼藻群落，亦集中植于浣碧池，形成了如水下草原般的景观。菹草群落则分布于跌水充氧区，此处30cm水深适宜菹草的植株生长和景观表现。长桥溪水系中还有丰富的野鱼、螺等水生动物以及微生物，它们与水生植物共同构成了复杂的生物群落，对水生态的平衡和水质的改善起到了重要的作用。我们在水体不同取样点的水质监测表明，全年各季节的水质均高于地表水川类水质标准。3.3水生植物造景特色植物设计遵循生态种植原则，注重水生植物的综合配置。（图5）3.3.1水生植物多层次配置手法，大方简洁亦不乏细腻和雅致。植物组合主要有：香蒲+千屈菜+海寿花+睡莲组景；香蒲+茭白+芦苇+金鱼藻+苦草组景；再力花+水芋+石菖蒲+菹草组景；再力花+千屈菜+慈姑+睡莲组景；再力花+千屈菜+紫芋+石菖蒲组景；蒲苇+芦竹+睡莲组景；黄菖蒲+千屈菜+香菇草组景等，甚为丰富。其中，木栈道旁的香蒲+千屈菜+海寿花+睡莲组景（图6），千屈菜将木栈道与园路的交界处很好地进行了遮挡。叶片油绿的海寿花与千屈菜高低错落，同时两者蓝紫色与粉红色的花序相互映衬，显得既活泼又雅致。3.3.2水生植物与跌水相搭配，动静相宜。如初级人工湿地区的出水口设计，二级跌水缓缓跌落，水面上种植的睡莲紧贴水面，背后高低错落的乔灌木及远山清晰地展现在眼前，景观层次极为深远。驳坎右侧水岸边，一丛香蒲倒影入水，自然野趣。后方一垂柳枝条随风飘动，丰富了立面景观效果，亦增添了一份妩媚。3.3.3水生植物与园林小品完美融合，尽显乡土野趣。如一小水面一角（图7），丛植睡莲安静地铺在水面上，为这小水景增添了一份静谧。岸边海寿花与千屈菜正开放着蓝紫色与粉红色的花序，顿时赋予了水景跳跃的元素。一圆木搭建而成的三折形木栈道则邻水而设，睡莲叶片簇拥着栈道，两者结合得完美无暇，透露着原始朴素的乡野气息。另一大水面上则片植单一的睡莲，亦不时留出水面，增强水体的镜面效果。一木板搭建而成的多折形栈道穿过睡莲丛中而设，为人们近距离观赏水生植物及其景观提供了便利。另外，香蒲、野茭白等高大的挺水植物依水岸的木亭而种植（图8），形成半抱合构景，为亭内休憩的人们带来了一份安全与神秘感。同时，也将人的活动真切地融入到景观环境当中去，给人返朴归真的感受。4存在问题与对策4.1水生植物用量过大问题。与水体面积相比，且呈现逐年增长趋势。为尽快达到水质净化效果，该湿地建园之初水生植物用量有意识地有所提高。经过二、三年的生长繁衍，睡莲、千屈菜、黄菖蒲等水生植物普遍呈现过密、过满的情〉兄，水体面积逐渐减少，大大削弱了景观表达。同时，部分植株因生长过密而无法吸收充足阳光，导致植株枯萎惨败，对净化水质极为不利。对于直接栽种于河床基质上、因吸收水中充足养分而生长过盛的睡莲，需要定期对其进行收割或挖除部分植株，才能控制其疯长。4.2植物的二次污染问题。减少水岸乔灌木落叶和水生植株季节性残败对于水体的污染，能提高人工湿地净化效率[5]，并有利于保持秋冬季的水质与水体景观。公园在秋冬季管理时对香蒲、芦苇、再力花、千屈菜、睡莲等水生植物进行定期收割，但仍需进一步加大养护管理力度与人力投入，针对飘入水中的乔灌木落叶也应及时发现，及时捞除。4.3沉水植物的选择问题。苦草生长不良，金鱼藻植株易附着水中悬浮颗粒，沉水植物景观难以表现。究其原因，主要是苦草、金鱼藻栽种处的水流速度不足，引起植株缺氧及水中悬浮颗粒的大量沉淀，此现象在浣碧池非常明显。营建适宜沉水植物生长的水体环境，充分发挥其净化效果，增强沉水植物景观表现。为弥补沉水植物景观问题，可适当增加些许浮水植物。如可于水面较为开阔的浣碧池种植一些水鳖与野菱，进一步改善其水质，并丰富水面景观效果。参考文献：汪松年.水生态修复的理论与实践[J].上海建设科技，2006(2):20-22,33BrijG.NaturalandconstructedwetlandsforwastewatertreatmentPotentialandproblems[J].WaterScieneeandTechnology,1999,4O(3):27-35BrixH.Domacrophytesplayaroleinconstructedtreatmentwetlands?[J].WaterScieneeandTechnology,1997,35(5):ll-l7刘超翔，胡洪营，张健等.人工复合生态床处理低浓度农村污水[J].中国给水排水，2002，18(7):1-4⑸袁东海，任全进，等.几种湿地植物净化生活污水COD总氮效果比较[J].应用生态学报，200