濱海濕地韌性景觀固廢資源化設(shè)計(jì)研究
——以湛江市南調(diào)河濕地公園為例

孔慧琳 葉曉霞 莊捷豐 黃 鑫

（廣東海洋大學(xué)，廣東 湛江 524088）

1.引言

濕地俗稱“地球之腎”，中國(guó)濕地公園是大自然中擁有特殊資源并具有生物多樣性最寶貴的生態(tài)系統(tǒng)，也是我國(guó)濕地環(huán)境保護(hù)體系中的主要組成部分。濕地公園在發(fā)展都市濱水自然生態(tài)景觀中具有重要意義，是連接人與自然和城市、居民、社會(huì)三者間的重要紐帶，其建立對(duì)所在區(qū)域自然、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)的發(fā)展都具有重要意義，是促進(jìn)地方社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵因素。但是，由于中國(guó)城市的高速發(fā)展，濕地遭受人們過(guò)度開發(fā)與利用以及長(zhǎng)期以來(lái)人們對(duì)濱海濕地的認(rèn)識(shí)不足，導(dǎo)致大片濕地生態(tài)功能和效益下降，濕地生態(tài)系統(tǒng)急需恢復(fù)和保護(hù)。

中國(guó)經(jīng)濟(jì)正處在固廢發(fā)展的"新時(shí)代"，構(gòu)建濱海河口型濕地韌性景觀，采用綠色裝置進(jìn)行水體過(guò)濾，可推動(dòng)固廢資源化利用，以“固廢資源化利用實(shí)現(xiàn)水凈化”及“植被生境營(yíng)造”進(jìn)行生態(tài)修復(fù)作為實(shí)現(xiàn)場(chǎng)地景觀韌性的主要策略，同時(shí)通過(guò)植物修復(fù)與生態(tài)化改造的景觀手法對(duì)濱海濕地進(jìn)行改造，形成海洋濕地韌性生態(tài)景觀，可促進(jìn)沿海濕地資源的合理使用和推動(dòng)沿海濕地區(qū)域社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。

2.研究區(qū)域概況及存在問(wèn)題

2.1 區(qū)域概況

湛江市南調(diào)河位于海東新區(qū)起步區(qū)的南面，全長(zhǎng)3.7km。南調(diào)河濕地公園位于東盛大道與東祥大道之間，約8.4 萬(wàn)平方米。本研究涉及的水系狀況：入?？谥翓|旺大道水面寬度約 500m，水質(zhì)較為清澈，河道兩側(cè)被大面積養(yǎng)殖塘所占據(jù)（部分已廢棄）；東旺大道至雞咀山路河段水面寬度約 150-200m，水質(zhì)較為清澈，兩岸為大面積的低洼灘涂地及養(yǎng)殖塘；雞咀山路至海東中學(xué)河段水面寬度逐漸縮窄至約 50m，兩岸有大面積灘涂地，水面可見(jiàn)水葫蘆，河底淤泥相對(duì)較厚，兩岸存在家禽養(yǎng)殖；海東中學(xué)至端山村河道水面逐漸消失，僅有幾個(gè)小水塘，為大面積耕地及林地；端山村至海東快線河道水面基本消失，地勢(shì)從 1m 抬升至 10m，為大面積的耕地及林地，周邊為村莊。

2.2 存在問(wèn)題

河道大部分面積被私人養(yǎng)殖塘非法占據(jù)，且入?？谒l由當(dāng)?shù)卮迕耠S意調(diào)度，切斷海洋潮流動(dòng)力，河道水面非常平緩，水面流動(dòng)性非常小，部分河段水面被大片的水葫蘆所包圍，同時(shí)養(yǎng)殖及農(nóng)業(yè)面源污染、生活垃圾以及沿河村鎮(zhèn)部分污水直排，造成河道水質(zhì)惡化，破壞生態(tài)環(huán)境，河道水體自凈能力不斷下降。

濕地公園動(dòng)物的棲息地被周邊人類活動(dòng)所侵占，生態(tài)環(huán)境受到毀壞，水質(zhì)下降，濕地生物群落的功能和結(jié)構(gòu)逐漸衰退，生物多樣性也隨之降低，給周邊生態(tài)環(huán)境的自我調(diào)節(jié)產(chǎn)生了較大的壓力。此外，河流連續(xù)性不佳，無(wú)完整的綠道系統(tǒng)，濕地岸線形態(tài)部分均無(wú)整治，改造空間大。

3.濕地生態(tài)修復(fù)的主要技術(shù)模式

對(duì)濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行生態(tài)恢復(fù)，首先要營(yíng)造無(wú)過(guò)多人為擾動(dòng)的、能夠自我調(diào)節(jié)的、可持續(xù)更新的生態(tài)廊道。利用濕地空間中的天然水進(jìn)行流動(dòng)，凈化改造水域環(huán)境，并實(shí)現(xiàn)植被生境營(yíng)造，從而形成重要自然資產(chǎn)，以實(shí)現(xiàn)濕地涵養(yǎng)，恢復(fù)場(chǎng)地自然生機(jī)。

3.1 水體凈化

3.1.1 水系現(xiàn)狀調(diào)查

南調(diào)河周邊沒(méi)有工業(yè)企業(yè)廢水直接排入，河兩邊南海西部石油公司生活區(qū)的南調(diào)段生活污水通過(guò)專管截污，溝尾片區(qū)部分生活污水經(jīng)幾公里長(zhǎng)的水溝間接流入南調(diào)段。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研情況，南調(diào)段入海口至雞咀山路水質(zhì)較好，雞咀山路以東沿河兩岸水質(zhì)相對(duì)較差，養(yǎng)殖及農(nóng)業(yè)面源污染、生活垃圾以及沿河村鎮(zhèn)部分污水直排，導(dǎo)致含氮、磷有機(jī)物元素增多。

經(jīng)過(guò)實(shí)地調(diào)查發(fā)現(xiàn)，水域有害元素超標(biāo)，容易導(dǎo)致整個(gè)濕地生態(tài)平衡的失調(diào)，可采用“固廢資源化利用實(shí)現(xiàn)水凈化”的策略，通過(guò)一種用于凈水的生態(tài)磚作為硬質(zhì)景觀材料來(lái)過(guò)濾河道污染物，從而實(shí)現(xiàn)水體凈化。

3.1.2 裝置制作

材料主體成分為牡蠣貝殼粉末40 份、水玻璃10 份、粘接劑30 份、多孔顆粒20 份、原始砂10 份和水10 份，攪拌均勻成為混合材料；利用軋磚機(jī)將所述的混合材料擠壓成成型磚，然后再對(duì)所述成型磚經(jīng)1100 度的燒結(jié)處理。最后得到一款可以凈化水源的生態(tài)磚。然后分成3 個(gè)樣本，對(duì)生態(tài)磚進(jìn)行澆水，1 周后對(duì)比原數(shù)據(jù)。

表1 測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)比

由于不同成分的每個(gè)變量都一定程度反映了相關(guān)信息，為了更全面地分析結(jié)果，通過(guò)主成分分析法，提取變量中的主要成本進(jìn)行分析。首先將各變量進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，標(biāo)準(zhǔn)差公式如下：

再將各個(gè)指標(biāo)變量進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，公式如下：

為了了解數(shù)據(jù)集的變量是如何相對(duì)于平均值變化的，以及查看它們之間是否存在關(guān)系。因?yàn)橛袝r(shí)候，變量間高度相關(guān)是因?yàn)樗鼈儼罅康男畔?。為了識(shí)別這些相關(guān)性，我們進(jìn)行協(xié)方差矩陣計(jì)算。協(xié)方差計(jì)算公式為：

其中，E(X)=uE(Y)=v，用來(lái)表示兩個(gè)變量間的總體誤差。

通過(guò)計(jì)算協(xié)方差矩陣的特征向量和特征值，然后選擇保留還是丟棄那些重要性較低的成分（低特征值），并與其他成分形成一個(gè)向量矩陣，為特征向量。使用協(xié)方差矩陣的特征向量去形成新特征向量，將數(shù)據(jù)從原始軸重新定位到主成分軸中。通過(guò)主成分分析提取得到因子公差，見(jiàn)表2 所示：

表2 通過(guò)主成分提取的因子公差表

其中第一主成分為Zn2+，第二主成分為氨氮，對(duì)主成分1、2 進(jìn)行各指標(biāo)間相關(guān)性評(píng)分，得分系數(shù)矩陣如下表3 所示。

表3 主成分1、2得分相關(guān)系數(shù)矩陣表

通過(guò)結(jié)果分析得到，主要成份為Zn2+、氨氮，且兩者間互相的相關(guān)性較大，為主要吸附凈化元素。表2 中提取主成分分析數(shù)據(jù)中，各個(gè)數(shù)據(jù)間相差幅度并不大，因此牡蠣殼粉、水玻璃、多孔顆粒和天然砂等原料混合制備得到的生態(tài)磚既可以專門處理含Zn2+、氨氮的水體，也可作一般污水的清理。

由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出，通過(guò)上述混合原料制備得到的生態(tài)磚，對(duì)污水中的TN、氨氮、TP、Cu2+、Zn2+、Ni2+、Mn7+等具有良好的吸附凈化性能，符合作為凈化水體的硬質(zhì)景觀材料的使用標(biāo)準(zhǔn)。

3.1.3 裝置利用

將若干生態(tài)磚用水泥加固和堆積而成的生態(tài)堤布設(shè)于岸邊，使被污染的河流和湖泊中而得的水體獲得凈化，其所制作的主要建筑材料——生蠔殼，可進(jìn)行二度使用，具備固廢資源性質(zhì)，具備相當(dāng)?shù)沫h(huán)境保護(hù)性能，同時(shí)生產(chǎn)成本低，又能夠持續(xù)利用，可以滿足當(dāng)今的綠色經(jīng)濟(jì)發(fā)展主題。

3.2 植物修復(fù)

植物修復(fù)是治理生態(tài)的重要手段。紅樹林生態(tài)系統(tǒng)是熱帶、亞熱帶濱海地區(qū)所具有的獨(dú)特資源，不僅可用于打造濱海城市獨(dú)具特色的濕地景觀，還具有建設(shè)生態(tài)型保護(hù)堤岸的強(qiáng)大功能。近年來(lái)國(guó)家大大加強(qiáng)了對(duì)紅樹林保護(hù)修復(fù)的重視，“湛江紅樹林碳匯項(xiàng)目”被收錄進(jìn)《中國(guó)生態(tài)修復(fù)典型案例》，顯示了對(duì)其“雙碳”目標(biāo)貢獻(xiàn)的肯定。根據(jù)研究區(qū)域內(nèi)紅樹林濕地的現(xiàn)存狀況、環(huán)境條件以及生長(zhǎng)情況，依據(jù)湛江紅樹林保護(hù)區(qū)的紅樹林生態(tài)系統(tǒng)為參考對(duì)紅樹林濕地進(jìn)行紅樹林群落結(jié)構(gòu)的優(yōu)化、修復(fù)與重建。

紅樹林濕地種植在選種上充分選取鄉(xiāng)土樹種，使植物群落能夠反映出當(dāng)?shù)氐牡赜蛱厣??？筛鶕?jù)濕地公園距水體的空間劃分進(jìn)行紅樹林栽培配置。近水區(qū)域栽植低矮紅樹林植物群落，選取桐花樹+少量角果木+鹵獻(xiàn)，種植在活動(dòng)場(chǎng)地外圍近水區(qū)，當(dāng)水位升高時(shí)，紅樹林部分淹沒(méi)，只露出樹冠部分，呈現(xiàn)“海上森林”之景。在水位較淺區(qū)域栽種紅海欖+少量角果木+白骨壤，水位低時(shí)露出根系以及形成林中透景線，具有較好的景觀觀賞效果。近陸地選擇配置半紅樹植物假茉莉、黃槿、水黃皮等，可以形成層次豐富的群落植物景觀。如圖 1 所示。

圖1 紅樹林栽培配置

4.生態(tài)化改造的景觀手法

生態(tài)駁岸是以生態(tài)為基礎(chǔ)，形成帶有天然水系特征的有滲透性人工駁岸，應(yīng)用于城市濱水駁岸管理等。此駁岸系統(tǒng)可進(jìn)行駁岸生物與周圍土地和水體之間營(yíng)養(yǎng)、氣體的交流與調(diào)節(jié)，不但為濕地生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)海洋生物的良好棲息繁殖生活提供條件，更是生態(tài)廊道形成的首要基礎(chǔ)。針對(duì)河流污染物負(fù)荷和水質(zhì)情況，可以生態(tài)磚用混凝土固定并堆疊而成生態(tài)壩，再結(jié)合紅樹林種植，建立不同時(shí)期海水可淹沒(méi)的梯形生態(tài)護(hù)坡，構(gòu)建能自我修復(fù)的創(chuàng)新型生態(tài)駁岸。

利用可持續(xù)的生態(tài)濕地公園和固廢資源化的人工駁岸，建立具有韌性功能的生態(tài)濕地園。主要包括三區(qū):過(guò)濾凈化區(qū)域、清水型生態(tài)系統(tǒng)凈化區(qū)域和生態(tài)濕地區(qū)域，如圖2 所示。通過(guò)構(gòu)建安全的水下生態(tài)，并利用自然界的海洋生物本身自行空氣凈化功用，來(lái)實(shí)現(xiàn)空氣凈化水體的目的，打造一個(gè)活力健康、可持續(xù)發(fā)展的城市濕地空間，營(yíng)造更為綠色生態(tài)的濱海景觀。

圖2 生態(tài)化改造的景觀設(shè)計(jì)

5.結(jié)語(yǔ)

通過(guò)生態(tài)化手法對(duì)濕地駁岸進(jìn)行規(guī)劃治理，是當(dāng)今城市濱水景觀優(yōu)化的趨勢(shì)。研究表明本措施在維護(hù)濕地生態(tài)系統(tǒng)中采用裝置修復(fù)、人工修復(fù)手法，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù)性、提升生態(tài)功能等方面都具有促進(jìn)作用。