城市人工濕地規劃與生態景觀設計

卜琳

摘要 人工濕地在凈化水質的同時，逐步成為城市一種重要的生態景觀類型。該研究探討了生態理念下人工濕地的特點及設計關鍵，并以湖北鐘祥鏡月湖為例，在場地分析的基礎上，以水環境治理和生態景觀建設為出發點，對不同入流水體進行工藝設計，應用生態理論探討濕地的功能布局與景觀設計，以實現城市濕地生態環境的構建和濕地生態景觀的塑造。

關鍵詞 人工濕地；生態；城市水環境；景觀規劃

中圖分類號 S181.3 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2014）05-01443-03

Abstract Constructed wetland has gradually become an important ecological landscape in city besides purifying water. The characteristics and key design of constructed wetlands under the ecological principles were discussed and the Jingyue Lake of Zhongxiang in Hubei Province was taken for example. According to the construction of water environment management and ecological landscape as a starting point， the treatment process was designed for different inflow water on the basis of site analysis. With the application of ecological theory， the function layout and landscape design of the wetland was explored to achieve the construction of urban wetland ecological environment and the shape of wetland landscape.

Key words Constructed wetland； Ecology； Urban water environment； Landscape planning

濕地是生物多樣性和生態功能最具有代表性的生態系統之一，具有涵養水源、凈化水質、調蓄洪水、美化環境、調節氣候等生態功能。人工濕地系統是具備自我凈化、自我完善能力的生態系統，具有一定的經濟效益和生態效益。自20世紀中葉后，基于人工濕地在結構、功能、過程、動態等多方面的研究[1-3]，其在環境領域的應用越發廣泛[4-5]，直至在建設生態文明的今天，不僅作為一種低能耗、高效能、與自然相和諧的污水處理工藝解決區域水體污染問題[6]，同時有利于改善人們的生活環境，促進城市生態環境的建設[7-8]。隨著社會的發展和居民生活水平的提高，人們對城市景觀環境的關注不斷加強，逐水而居、臨水而建成為現代城市居民對美好人居環境努力追求的方向，使得在湖泊濕地眾多的城市以生態理念綜合利用水生態環境、合理解決水環境問題、構建臨水景觀顯得十分重要。筆者以湖北鐘祥鏡月湖濕地公園為例，以濕地水環境治理和生態景觀建設為出發點，應用生態理論探討人工濕地功能布局與景觀設計，以期為現代城市中集水體凈化與景觀規劃于一體的城市水環境建設提供多目標綜合化的規劃設計方法。

1 人工濕地特點及設計關鍵

1.1 人工濕地的概念及特點

人工濕地是一種利用人為手段建立起來的具有濕地性質和特殊用途或功能的“土壤-生物-水體”生態系統。相比自然濕地而言，人工濕地的基質和植物種類具有強烈的人為選擇性，空間結構相對簡單，且食物網簡單、營養結構單一[9]，表現出對有機污染物較強的降解能力，能夠將水中的污染物轉化為碳、氮、磷等被濕地植物吸收，進而凈化水體[10]。

隨著生態理念在人工景觀上的發展，人工濕地在凈化水質的同時，逐步成為城市一種重要的生態景觀類型，其所構建的污水處理系統不僅具有水處理的功能，還具有濕地生態系統的結構特征和水景觀的特點，在結構、功能、景觀方面都有獨特性[11]。人工濕地有著特定的生產者、消費者和分解者，利用透水性基質、流動水體、植被以及生物種群所構成的適合污染環境條件下生存的人工復合系統實現對水體和環境的凈化功能。作為一種半自然式水景觀，人工濕地具有完整的自然生態群落結構和生態環境系統，在視覺上富有生活情趣和自然生態特色，是集功能與景觀為一體的生態環境景觀資源，在城市中與公園體系的結合更加提升了濕地空間的活力。

1.2 人工濕地規劃設計的關鍵問題

兼具景觀功能的人工濕地在規劃設計中應遵循生態理念，在促進濕地生態系統可持續發展的基礎上，合理利用現代工程技術方法和景觀設計手段，構建滿足濕地功能需求、兼顧美學與生態、體現人類活動與自然環境相結合的人工濕地系統，形成居民感受自然的環境場所。

1.2.1 在設計布局上，從整體環境系統出發全面統一規劃。充分了解濕地生態系統所在大環境的特點，科學合理地規劃設計與周邊城鎮發展、居民生活環境的功能銜接，以達到大環境整體的平衡和協調[12]。保持濕地水環境和陸域環境的完整性，避免濕地環境過度分割而造成生態環境功能的退化。完善城市濕地與周邊自然環境的合理連接，確保濕地生物廊道的暢通，實現有機物的良性循環。

1.2.2 在工藝選擇上，從水質及水環境角度出發合理設計。依據對污染源的調查和水體水質水量分析，結合水文條件和地形地貌，確定處理規模以及針對性去除的有關污染物，以此合理設計濕地工藝流程，滿足水質凈化的需求。人工濕地從類型上主要有表面流濕地、潛流濕地和垂直流濕地。目前，人工濕地的構建更趨向于3種結構的組合或是某一類型的交替應用，即復合流人工濕地系統[13-14]。

1.2.3 在景觀營造上，綜合濕地的自然生態功能和社會空間功能。充分利用原有的生物資源和地區自然文化特色等，設計具有生態美學特點的可供社會行為和個人行為活動的場所空間，通過與自然生態環境的有機結合，體現出自然美、生態美。利用濕地資源營造的居住場所水環境，結合綠地系統和交往空間規劃，形成城市居住區的生態軸和生態核，提高居住的景觀環境和生態質量，營造高品質的城市生活環境[15]。成都活水公園是我國人工濕地作為景觀要素運用在城市中的典型范例[16]。

1.2.4 在植物配置上，強調凈化水體和景觀美學的兼顧。一方面，依據鄉土物種特點科學合理地配置物種[17-18]，實現較穩定的系統自我修復[19]，控制生境改變的程度和范圍，防止物種入侵，增強人工濕地系統的穩定性。另一方面，濕地植物作為人工濕地系統的核心，對濕地系統組成和功能起著重要作用[20]，但濕地植物受氣候影響較大，地域性強，一個地方篩選的植物在另一種氣候條件下可能不適合種植或是達不到預期效果。因此，必須因地制宜選擇物種，在時空上確保濕地植物對污染物的有效去除。

2 鏡月湖人工濕地規劃設計案例

2.1 區域概況

鏡月湖位于鐘祥市境內，地處湖北省中部，處于中緯度地區，屬北亞熱帶季風氣候，多年平均降水量約為961.6 mm，土壤類型以水稻土、潮土、黃棕壤、石灰巖土、紫色土5類為主。城區沿漢江東岸作扇形分布，東部為大洪山余脈，西部為荊山支脈，漢江從中穿過，形成河谷沖擊平原。漢江由北向南貫穿全市，在市域內全長144 km，其他較大的河流有巒河、利河、竹皮河、豐樂河、直河、長灘河。境內天然湖泊較少，由眾多河道上截流筑壩形成的人工水庫湖泊較多。城區內以鏡月湖及其北側莫愁湖較大，與城區西側的漢江形成“一江兩湖”的獨特外部自然環境（圖1）。城區湖泊水塘星羅棋布，與自然山水融為一體，具有山水城市的獨特風貌。

2.2 場地分析

鏡月湖水面面積13.25 km2，規模較大，中央水體景觀資源良好。水面中央現存以小規模島嶼居多，大體量島嶼相對較少。湖內整體平均深度較淺，且底部存在不同程度的淤泥淤積，平均深度1.5 m。湖體周邊分布有水坑魚塘、農田及少量村落，局部濱水地帶生長有菖蒲、蘆葦等水生植物。水體與城市交接段存在一定程度污染，鏡月湖周邊主要有鐘祥市污水處理廠部分出水、鐘祥市一中南湖校區生活污水、護城河水體、九里河及周邊山體徑流共5條主要水體匯入（圖2）。湖周沿岸水體的水質檢測分析顯示居民區附近垃圾、洗車等污水排放，化學需氧量、氨氮、總磷指標略有超標；鐘祥市一中南湖校區生活污水直接匯入處化學需氧量、氨氮、總磷指標嚴重超標，水質相對較差；九里河上游工廠和村民生活污水污染導致水體富營養化，匯水處藻類及水生植物眾多；污水處理廠出水口附近氨氮、鎘指標超標嚴重，周邊水體受到影響。

2.3 工藝設計

由于鏡月湖周邊坑塘散布，規劃中將人工濕地與地塊內的若干洼地利用起來，形成環湖串連片狀濕地，主要接收并進一步凈化污水廠出水、校園生活污水、周邊河流和山體徑流入水、湖體及周邊降水。考慮到規劃區域內大面積水域及湖邊魚塘和舊河道，采用潛流濕地和生物塘串、并聯混合的優化組合系統，實現有機物、懸浮物及氮磷為主的污染物凈化。對于污染濃度較高的校園生活污水則在濕地前增設“水解酸化+穩定塘”預處理系統，處理后進入人工濕地系統。工藝流程如圖3所示。

2.4 功能布局

人工濕地系統從城市旱地到湖濱水面，分別由喬灌木林區、梯田利用區、宣教展示區、濕地凈化區、調節緩沖區及保育核心區構成。其中，喬灌木林區為城市生活區與濕地公園間的過渡地帶，梯田利用區、濕地凈化區及調節緩沖區一同構成人工濕地系統，其中以濕地凈化區發揮主要凈化功能。宣教展示區以滿足城市居民需求，實現濕地公園教育功能為主，而保育核心區則主要以天然濕地及自然景觀表現為主，與鏡月湖直接相接。鏡月湖人工濕地規劃布局見圖4，各功能區域具體設計如下。

2.4.1 喬灌木林區。由城市污水廠出水管道引入矩形配水渠，由落水墻跌落梯田，兼具曝氣作用，配合假山形成類似小瀑布的水體景觀，體現生態景觀與水質凈化的有機結合的。配水區可以配合周邊城市道路景觀種植以喬木、灌木，形成喬灌林景觀帶。

2.4.2 梯田利用區。從污水廠排出的水體滿足農田灌溉水質標準，可進行農田灌溉，利用梯田高差，對水體進行分段利用、層層凈化。通過對地形地勢的利用和出水水位的控制分別種植水田和旱田。梯田內按植物凈化床原理設計，可分別選擇種植土、粘土、素土、礫石、粗砂等種植作物，并形成多層過濾，選擇對污染吸附能力強、向根部輸氧能力強且景觀效果好的植物，使污水得以過濾和生物凈化。

2.4.3 宣教展示區。結合梯田利用區和濕地凈化區生態系統，通過內水坑塘及濕地植物泡及駁岸緩坡展示濕地生態特征、生物多樣性、水質凈化等生態功能。通過合理的廊道設計進行濕地凈化系統的展示和生態科普教育，便于居民體驗蘊含生態文化、農耕文化等濕地生產活動，示范濕地的合理利用。

2.4.4 濕地凈化區。以多級組合人工濕地為主體凈化水體，同時形成層次分明的景觀帶，構建集休閑、生態、景觀、環境保護等功能于一體的濱水區域。從功能上看，一級水生物塘以病原微生物的去除凈化為主，一級植物碎石床以氮磷營養物去除為主，二級水生植物塘主要凈化前段生態塘出水中夾帶的雜質及污染物，二級植物碎石床通過基質沙礫的過濾和多種植物的綜合凈化作用對水中各污染物進行綜合凈化。砂濾池通過層層礫石和細沙的過濾，濾去各種濕地生物材料，輸出凈水。

2.4.5 調節緩沖區。內湖調節帶接收人工濕地凈化后的水體，主要用于將人工環境與重點保護的自然水體環境分離開。內湖具有一定的水容量，可在暴雨期實現短期水體蓄積的功能，同時形成一系列親水空間，可供娛樂游覽，增強濕地公園內的休閑景觀空間。可選擇千屈菜等水景花卉品種制作人工浮島，增強景觀視覺效果。

2.4.6 保育核心區。通過內湖的隔離作用，自然濕地與人類活動區域隔開，形成相對不受人類活動干擾的自然生態區域，對濕地核心區進行有效的保護。可選擇荻等具有鄉土特征且景觀效果較好的植物構建濱湖蘆荻景觀帶。考慮到核心區濕地植物和動物的保護，依據鄉土動物白鷺、中華沙秋鴨等鳥類的棲息習性培育其適合生存的生境。

2.5 水景塑造

景觀水體建設一方面有助于修復湖體水域，恢復水生態環境，另一方面結合湖周綠化林帶和居住區開發，將湖水和人工景觀融為一體，體現自然、生態和文化的有機結合。水面形式上，充分考慮水體水形，結合生態浮島豐富水系，以產生灣、溏等不同形態水體的變化。采取不同的水岸空間處理方式，用自然化的手段進行生態改良，適當搭配姿態優美的濕地植物進行種植設計，強化水體自凈能力使植物能夠產生對水體的自凈化作用；用美學原則設計出豐富的水岸立面景色和水體空間景觀，形成水與岸自然過渡區域，構建由湖面向外的“親水區-見水區-遠水區-望湖區”4個層次的景觀格局，在三維空間上豐富湖區景觀，營造出濕地原本的自然野趣。在植物配置上由沿岸向湖心方向依次分布濕生植物帶、挺水植物帶、浮水植物帶和沉水植物帶。其中，濕生植物包括喬灌木林帶的喬灌木、城市草地等，挺水植物包括香蒲、蘆葦、菖蒲等，浮水植物包括鳳眼蓮、蓮荷等，沉水植物包括金魚藻等。湖濱景觀采用點線面相結合的設計方法，“點”主要包括環境藝術小品及構筑物以及具有較好視覺空間的觀景平臺，“線”主要是以林蔭道及觀景廊道為主體的連通網絡，“面”主要指一些較大的綠化空間，即濕地主題公園、中心廣場及濕地教育展示區域等，最終實現湖泊景觀與城市景觀的結合。在景觀建設中，盡量選取生態化、鄉土化的建材，結合鐘祥養生文化和楚文化元素體現地域文化特色。

3 結語

隨著生態保護意識的加強，現代城市的建設需要越來越多的優質水資源和親水環境。人工濕地作為一種城市污水處理系統，不僅可以作為自然濕地在總量上的有效補充，還能緩解其所受的城市環境壓力，而融入了景觀特色的人工濕地也在單純的水景觀之外體現出獨特的自然生態美，成為具有地域特色的生態景觀。在城市湖泊人工濕地建設中，應充分貫徹生態理念，因湖制宜，綜合考慮資源、環境、生態及文化等諸多因素，營建出集觀賞、娛樂、污水凈化等功能于一體的人工濕地生態系統，充分發揮濕地的綜合效應，推動現代城市建設更加綠色、生態、宜居。

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