表流型塘系統濕地綜合治理

喬旭+那然

一、項目概況

山西省孝義市勝溪湖濕地公園占地面積230公頃，位于呂梁山脈東麓、勝溪湖水庫上游，地勢落差大，受內陸暖溫帶季風氣候影響，春冬多風干旱，夏秋雨量集中，一年中82.9%的降雨分布在6-11月份，匯流時間短，防洪問題突出。同時，場地位于黃土高原，土質松軟，地表徑流侵蝕現象嚴重，上游眾多的焦煤生產企業加重了現狀環境污染。雨洪每年攜帶大量粉煤灰、泥沙進入水庫，地勢、氣候、土壤、工業生產的共同作用為場地帶來嚴重的環境問題。主要表現在：

第一，勝溪湖水庫城市水資源調控功能無法發揮。由于場地位于黃土高原，土質松軟，地表徑流侵蝕現象嚴重，河水挾帶大量煤灰、泥沙等顆粒物，含沙量高達1.71kg/m3。以現狀水文條件，97.02%的顆粒物沉積于張家莊水庫底部，造成水庫泥沙淤積、庫容量減少，年均水庫泥沙淤積高達70萬余立方米，年均水庫清淤工程費用約2100萬元。

第二，水庫上游洗煤水等排污嚴重，造成周邊環境嚴重污染。經調查，區域內的兌鎮河、下堡河作為煉焦、煤炭洗選及煉鐵等工業廢水的受納水體，水質污染嚴重。經檢測，張家莊水庫來水水質核心指標為固體懸浮物、COD、BOD5、氨氮、總磷，分別為103mg/L、99.3mg/L、15.95mg/L、9.26 mg/L、2.55 mg/L，距離水質目標地表Ⅳ類水的國家標準，分別超標19.6、2.31、1.66、5.17、7.5倍。

第三，孝義市民缺少生態休閑活動空間。長期的工業化開采及對城市環境空間的粗放管理，造成了孝義城市環境空間的生態性遭到極大破壞，不僅造成了大規模的環境污染，更喪失了城市開放空間的休閑游憩屬性（圖1-2）。

二、設計理念/方案

基于上述三個問題，北京正和恒基濱水生態環境治理股份有限公司（以下簡稱“北京正和恒基公司”）通過前置庫沉砂、濕地凈化、旁路泄洪、雨水管理、文化重建等多方面探索和實踐，將水質惡化、生態環境被嚴重破壞的區域，轉變成為一個生機勃勃的濕地公園。該項目采用“七水共治”和“海綿公園”理念，通過景觀統籌、非常規設計、生態修復三種方案實施。

（一）“七水共治”理念

依循“水安全、水環境、水資源、水經濟、水生態、水景觀、水文化”的水務一體化技術理念，以安全為前提，協調統籌資源與環境及經濟因素進行科學考量，并從生態、景觀、文化三個維度，將環境治理、生態修復和景觀打造相結合，通過生態化的技術進行濕地公園建設。

（二）“海綿公園”理念

在濕地公園改造工程中運用“海綿”理念，打造具有可吸水、蓄水、滲水、凈水功能的“海綿體”，充分利用濕地公園綠地面積比例大，園林地形豐富，天然滲透力強等特點，實現雨洪系統的最佳管理，變公園為城市的“綠色海綿”。

（三）設計方案

1.景觀統籌，解決城市宗地問題。勝溪湖水庫承擔著孝義城市水資源的調控功能，以確保城市的雨洪安全。為此，工程技術人員通過科學、系統性地梳理調控方式，從實際問題出發，整體統籌運作，不局限于岸上綠地內的園林區域，完成項目的頂層設計。針對城市宗地的改造重建，保障區域空間的可持續發展，在一次性環境修復完成之后，重建環境的自然生態系統，使之在后續的發展過程中降低管理和養護成本，實現生態健康發展。同時將濕地海綿的作用有效納入城市水循環系統，并通過表流濕地的生態自然凈化過程，為水質凈化提供保障，由此大大提升了勝溪湖水庫的入水標準，并在日常降水的過程中發揮其滯蓄雨水、回補地下水作用，為城市整體水循環創造良好的條件。

2.非常規設計，構建可持續水環境。濕地公園整體規劃采用“前置庫+（人工濕地系統|旁路泄洪渠）+水庫”的空間布局形態。考慮到季節性河流特點，整體設計采用“流動懸浮的花園”的設計定位：水多時為流動的濕地，水少時為懸浮的花園。為最大程度保留現狀楊樹林、留住有限的水資源，工程技術人員通過采用“林間濕地”的設計方案，既減少了對林地的破壞又減少了水面蒸發，起到了節水功能。

3.水動力沉沙模擬數據分析應用——增大庫容、降低維護的設計途徑。沉沙池技術重點解決兌鎮河、下堡河挾帶大量煤灰、泥沙等顆粒物，通過水沙采樣分析，采用MIKE21模擬不同洪水情況下沉沙池流場分布、淤積厚度分布、泥沙淤積量，在解決下游水庫清淤面積大、費用高的同時，為沉沙池的清淤提供技術支撐。由于沉沙池的過水斷面遠遠大于上游河道的過水斷面，水流通過沉沙池時流速減小，挾沙能力降低，使水流中的有害泥沙沉淀于池中。通過（圖3-4）沉沙池建成實景對比，完成了從灰色到綠色的轉變。沉沙池建設前粉煤灰、爐渣堆積，是典型的灰色場地，沒有生機。沉沙池建成后水質達標，植被覆蓋率高，景色宜人。

4.自凈型表流人工濕地技術應用——監測數據驗證有效的設計成果。為有效解決河道來水水質距離景觀用水標準相差較大的問題，工程技術人員通過采取人工濕地塘系統設計方案，在功能上起到水質凈化作用。同時在景觀上是流動懸浮的花園，一方面利用自然生態系統中的物理、化學和生物的多重作用，實現對水體的凈化；另一方面利用現狀洼地形成的濕地塘系統，可以有效涵養水分，蓄積洪水，調節氣候，增加生物多樣性。

在整體方案的設計構思中，工程技術人員以中國文化中的“如意”和“鳳灑翎羽”為創作來源，同時汲取了山西剪紙的特色元素，延伸出“鳳灑翎羽吉祥如意”的設計主題。沉沙池和泄洪渠的輪廓猶如一把如意落在場地中，代表著吉祥、順心；濕地的水脈輪廓猶如鳳凰的翎羽灑落大地，濕地中水泡、生境島、林窗的設計營造了豐富的濕地群落，展現出生物多樣、豐富性的特點，吸引鳥類形成百鳥朝鳳的濕地意境。

第一，利用現狀坑塘、空地設計而成水泡，水泡間以狹窄水道相連，模擬出自然濕地生境，通過植物和微生物的協同作用，去除污水中耗氧有機污染物、懸浮物、氮、磷、重金屬等。人工濕地對污染物去除率為COD24%，BOD523%，總氮13%，氨氮47%，總磷15%，固體懸浮物21%。

第二，濕地水泡系統同時起到就地吸納雨水的作用，成為接納洪水的“海綿”，為水庫和城市安全提供有力保障。濕地公園包含25個平均面積為780m2、平均深度為0.5m的濕地水泡，可解決大約9750m的調蓄流量，滿足雨水控制需求。

第三，濕地水泡可以最大限度降低對場地環境的影響，保留現狀林地。在豐水期，雨水收集池、跌瀑及生境島形成連續、流動的濕地景觀。而在枯水期時，水泡散落在場地中，形成“流動”與“漂浮”的景觀特色，形成林下活水系統。

第四，通過挺水植物、浮水植物、漂浮植物及沉水植物對水體中懸浮物的攔截，以及吸收水體及底泥中的氮、磷等營養元素，對水體進行初步凈化，提高水體透明度。同時，水生植物的栽植也增加了水生態系統的生物多樣性，為魚類及兩棲類生物提供多樣性的棲息環境。勝溪湖濕地種植的水生植物以蘆葦和黃菖蒲為主，搭配喬木、灌木、地被植物，利用現有的防護林種植護坡植物構建生態護坡，由此建立穩定且生物多樣性豐富的濕地生態系統。

5.水生植物生態修復技術。水生植物生態修復技術是根據水生植物凈化水質、抑制浮游藻類生長及水生植物為其他生物提供良好生存環境等修復機理，通過挺水植物、浮水植物、漂浮植物及沉水植物，吸收水體及底泥中的氮、磷等營養元素，增加水中溶解氧，提高水體透明度，增加水生態系統生物多樣性（圖5）。

6.跌水曝氣富氧技術。勝溪湖濕地公園依地形從上游至下游共設計了五處跌水曝氣，逐層對湖水進行曝氣富氧，增加水體中溶解氧含量，促進污染物降解，最終起到凈化水質的作用。

7.生態護岸（坡）技術。勝溪湖生態護岸（坡）采用多種形式，包括植物護岸、拋石護岸、石籠護岸、生態袋護坡。護岸（坡）的多樣性不僅具有護岸固堤、防止水土流失、為陸生和水生生物提供良好棲息環境的要求，而且滿足了景觀的多樣性。

三、生態修復，重塑生物共生系統

在整體工程的建設過程中，工程技術人員通過采取多重措施，在完成景觀建設的同時，重建了區域內的生態系統，保留場地原有林地，為眾多的鳥類提供棲息地；大膽打破水利僵化的駁岸護坡形式，采用生態化護岸，為眾多的鳥類和兩棲類生物提供適宜的生存環境。同時通過景觀化的處理方式，改變傳統的堰壩阻斷性做法，營造出滿足游人戲水、動植物生長環境需求的跌水石堰。同時，水利設施的景觀化增大了曝氣富氧效果，多角度地提升了對環境的修復和持續性的維護；不同水深的水體豎向設計提供了豐富的水生生物生境，為沉水植物及水體內的微生物提供了良好的環境。通過林地棲息地、石岸棲息地、水生生物棲息地的修復重建，恢復濱水生態系統的自凈能力，完善水岸生態系統，最終實現生態修復（圖6）。

據檢測，工程實施后，核心水污染指標為：氨氮、總氮、總磷、懸浮顆粒物去除率分別達到47%、13%、15%、21%；COD、BOD5分別降低24%和23%；場地內野生動物達到24目55科189種，鳥類133種，使無人問津的城市宗地成為省級旅游度假區，公園實現了生態系統與人性化游憩場所的雙重重建，達成了設計之初的總體構想。作為人工次生濕地，本項目是具有示范意義的北方特色的“林間”濕地，同時也是山西地區的新典范，展示了現代生態文明。

四、社會效益

勝溪湖濕地公園（表流型塘系統濕地綜合治理工程）是北京正和恒基公司通過生態技術與景觀設計同步實施的結晶。該項目成功地將一個環境惡劣、沉沙淤積、景觀單一、生態系統脆弱、親水性差的林間空地改造成為一個環境優美、植物茂密、物種多樣、吸引游客的林下活水區，成為集區域水利、城市濕地、生態文化、人文景觀為一體的多功能生態型濕地主題公園。勝溪湖濕地公園（表流型塘系統濕地綜合治理工程）不僅僅是一個景觀塑造工程，更是一個生態恢復工程，社會效益和經濟效益實現了雙贏。

第一，對場地的影響。勝溪湖濕地公園（表流型塘系統濕地綜合治理工程）自2014年完工以來，從以往的水庫原位清淤改為前置庫清淤，既有效降低了清淤量，簡化了清淤流程，而且節省了公共資金的投入。此外，該項目還創建了一個大型的城市開放空間體系，風景優美，彼此貫通，吸引了大量本地市民和外地游客參觀旅游，帶動了當地旅游業的發展。2014年，該項目被評為“國家4A級旅游景區”，2015年榮獲“國家城市濕地公園”稱號。孝義勝溪湖濕地公園因其獨特的設計手法、良好的建成效果和明顯的生態效益，成為類似生態設計的典范。

第二，對區域的影響。該項目成為當地城市游憩系統建設的重要組成內容。項目的實施一方面極大地美化了環境，為市民提供了一個富有特色的休閑環境和人文景觀；另一方面通過濕地凈化系統向市民更好地展示了如何利用“自然的力量”進行水質凈化，成為自然科普館。項目建成后，這一地區的野生動物達到24目55科189種。其中，鳥類資源最為豐富：留鳥46種、夏候鳥43種、冬候鳥18種、旅鳥36種；有國家一級保護動物黑鸛、金雕、黃腳三趾鶉、大鴇4種；國家二級保護動物大天鵝、灰背隼等16種（圖7）。

第三，對專業實踐的影響。該項目對專業實踐的影響主要有如下幾方面：通過前置庫作用提高了水體的透明度；通過濕地強化，去除有機物、氮、磷等污染物；通過旁路泄洪渠保障項目區的防洪安全；通過流動懸浮的花園設計，實現了水多水少時期的差異化景觀；通過林間濕地、生物廊道建設，既保留了現狀林地、減少了蒸騰節約水資源，又為野生動植物提供了適宜的棲息環境；通過本地鳳凰文化、剪紙文化的演繹，展現了當地的景觀特色。

（本文圖片由北京正和恒基公司提供）

（責任編輯：李靜敏）