人工濕地凈水技術在景觀中的應用研究

馬靜++許彥紅

摘要：人工濕地的研究大致可以劃分為技術和景觀兩大派。借助近年來人工濕地凈水技術的研究成果，運用于水體景觀設計。在水景設計時結合濕地類型、水處理方法并選擇凈化能力高的植物進行造景。實踐中須注意凈水研究和造景的適用對象不同，運用上應作調整；要求效果不同，不能只考慮凈水指標；使用性質不同，管養操作要跟上。

關鍵詞：人工濕地；凈水技術；濕地景觀；造景手法

中圖分類號： S688文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2017）09-0115-02

目前，關于人工濕地的研究越來越受到關注和重視。研究主要針對濕地類型分類、濕地水體水質情況、水生植物對水質的影響、濕地植物選擇、濕地生態效益、濕地景觀設計和濕地景觀評價等多個方面。大致可分為2個派別：風景園林和生態技術，而搞風景園林的只顧景觀，設計作品好看；搞生態技術的又只顧技術問題[1]。技術派（生態技術）的研究側重于對水體質量、生態效益、動植物種類選擇等方面。景觀派（風景園林）的研究則以濕地景觀為研究對象，從造景手法、景觀效果、游人活動行為、季相變化、設計方案和建設方式等方面進行研究，注重于設計方案的推敲、表達和設計建設的可行性分析。技術派的研究單純注重生態數據，沒有考慮景觀效果，而景觀派的設計又局限于造景形式，沒有全面考慮生態效益。但其實這2個派別的研究應該相互結合，彼此促進，各自吸取對方的研究成果形成景觀生態的雙贏局面。本研究參考人工濕地凈水技術近年的研究成果，運用于水體景觀設計，改進當前人工濕地設計的問題，在創造優美景觀的同時兼顧生態性，探索凈水技術與濕地景觀設計在實際應用中的較佳結合方式。

1人工濕地水體凈化技術研究現狀

人工濕地水體凈化技術的研究主要有濕地類型、水處理方法和濕地植物凈水效果等方面，取得了較大的研究成果。

1.1人工濕地類型的研究

人工濕地按水流流態可分為表面流、垂直流；按濕地的布水方式，可分為表面流、潛流人工濕地；按復雜程度不同可分為單一或復合型濕地[2]。表面流人工濕地為淺水基質池構造，池中種植水生植物。污水由水生植物莖稈上的生物膜完成凈化，與自然濕地最為接近。潛流人工濕地旱池構造，水面低于基質表面，呈潛流狀態，它利用基質表面生長的生物膜、豐富的植物根系及基質的截留作用除去污染物[3]。這2類人工濕地各有利弊。表面流人工濕地的優點是建造簡單、投資較低；缺點是負荷較低、占地面積大、易孳生蚊蠅、衛生條件較差，溫度對凈水能力影響較大，不能充分利用填料及豐富的植物根系[4]。潛流人工濕地的優點是污染物降解接觸點多、微生物豐富、負荷較大、占地面積小、污水處理效率高；缺點是建造費用高，有機負荷較高時，容易發生堵塞，維護和管理費用也較高[5]。

1.2水處理方法的研究

人工濕地污水處理系統由預處理單元和人工濕地單元組成。預處理的目的是減少污水中的懸浮物，防止濕地填料堵塞，確保濕地生態系統穩定性，增加處理能力和使用壽命。預處理單元的設施包括格柵、沉沙池、沉淀池、穩定池。通過設施，污水依次凈化后作為景觀用水排入人工濕地[6]。

人工濕地中的水體主要通過物理、化學和生化處理3方面途徑防止富營養化。物理方法主要有引水稀釋、循環過濾、人工曝氣復氧、機械除藻等。化學方法主要有混凝沉淀、加藥氣浮、加殺藻劑等。生化處理法包括運用膜生物反應器、生物濾溝、水生植物凈化、生物操縱法等[7]。

1.3濕地植物凈水效果研究

濕地植物的研究主要側重于水生植物種類、植物生態特性和凈水能力比較。水生植物凈水能力的研究表明：水生植物對重金屬的忍受能力由大到小為挺水植物>漂浮植物、浮葉植物>沉水植物；對于污染物的吸收積累能力由強到弱為沉水植物>漂浮植物、浮葉植物>挺水植物；根系發達的植物大于根系不發達的水生植物[8]；水體中養分的去除主要依靠植物的吸收利用，因此，首選生物量大、根系發達、年生育周期多和吸收能力好的植物。對單種植物凈水能力也有研究，目前已對香菇草、香蒲、大薸、鳳眼蓮、菖蒲、慈姑、水蔥、千屈菜、雨久花、澤瀉、蘆葦、旱傘草、金魚藻、狐尾藻、荷花、茭白等植物的凈水能力進行了研究[9-11]。研究結果表明，香蒲、鳳眼蓮、大薸、蘆葦等植物的凈水能力明顯高于其他植物，在選用濕地植物時應重點考慮[12]。

2凈水技術在實際造景中的運用現狀及存在的問題

在景觀建造中，凈水技術被廣泛應用于人工濕地設計，并建設了一大批以濕地景觀為主的城市公園。包括成都活水公園、杭州西溪濕地公園、重慶彩云湖濕地公園和重慶觀音塘濕地公園等。現有濕地公園的景觀設計都不同程度地結合應用了生態凈水技術，追求景觀于生態的協調統一。比如將濕地建造模擬成表面流、潛流等濕地形式；結合景觀建造沉沙池、沉淀池等凈水設施；增加噴泉設計用來曝氣復氧；選用凈水效果好的濕地水生植物等[13]。雖然取得了一定的凈水效果，但在景觀價值的提升和后期管養方面仍然存在一些問題。

2.1技術應用生硬

景觀設計與凈水技術應用結合較為生硬，僅是將凈水設施及構筑物作簡單的美化處理，談不上景觀價值。比如規則的凈水池（圖1）、沉淀池和簡單的噴泉曝氧裝置（圖2）。

2.2植物選擇與搭配單一

在植物配置上，更注重植物的凈水能力，傾向于選擇凈水效果好的植物，導致植物品種較為單一，以根系發達植物為主，觀葉類居多、開花品種少、缺少季相變化。行列式種植或成片種植為主（圖3），層次搭配欠佳，降低了濕地的觀賞性。

2.3設計與管養脫節

在設計階段僅考慮景觀的營造和對水體的凈化處理，卻沒有考慮后期養護的問題，給建成后的管養帶來不小的麻煩。為豐富水景，劃分水面而設計了水中浮島，但所選植物卻需要日常收割管護。浮島離岸較遠，管養不便；如果放任不管，又會影響景觀效果（圖4）。

3改進建議

3.1凈水技術應與景觀設計并重

采用設計手段豐富和改造凈水設施，使技術與景觀合二為一。比如：利用卵石、河沙、枯木、煤渣等不同基質打造灘涂景觀，構筑豐富多變的岸線。同時，在構造上以潛流人工濕地模式進行設計，并計算水力負荷和基質沉積物分解耗時，制定合理的停床修整與輪作計劃，科學利用潛流灘涂形式，使景觀與功能更好地結合。曝氣裝置的設計可利用地形高差，與跌水、瀑布、滾水壩、噴泉等豐富的形式結合在一起。格柵、沉沙池、沉淀池、穩定池等設施可結合植物種植，設計為回水塘形式，實現水中垃圾的自動沉積和水體的凈化。但景觀的設計不單純考慮視覺效果，還須經技術核算，確定適當的布置位置。回水塘大小和出入口大小要根據流速和回水力計算得出。設置過濾設備，安排專人集中打撈，做好后期維護。

3.2植物的多樣化選擇搭配

在植物的選擇上，優先考慮景觀效果和季相變化，再根據不同區域的功能選擇凈水能力強的水生植物。景觀用水和污水凈化處理的情況不同，景觀水體污染不大，主要是藻類暴發性污染。在選擇植物時主要考慮植物對氮、磷的凈化能力，凈水植物以香菇草、鳳眼蓮、香蒲、蘆葦、美人蕉、黃花鳶尾、大薸等為主，但在使用時要注意圍護，防止植物無限擴張。同時，開發植物新品種，注重觀花類、色葉類植物選用，突出季相變化，豐富濕地色彩。并針對不同位置，采用不同種植模式，多層次搭配適宜植物，形成多變景觀效果。

3.3兼顧后期養護

濕地景觀的后期養護著重在水面浮物的打撈、植物殘體收割和局部基質更換。設計時應針對這些養護內容重點考慮集中設置打撈、收割位置，減少打撈和收割工作，避免更換基質，降低養護成本。

4結語

隨著技術的進步，水景設計日趨完善，越來越多的人工濕地凈水技術被運用于景觀建造， 但技術研究和實際運用的結合須要細致考量和實踐摸索。目前在水景中應用濕地凈水技術還不夠成熟。本研究希望能為實際應用中出現的問題提出一些新的看法和思路。

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