城市人工湿地规划与生态景观设计

卜琳

摘要 人工湿地在净化水质的同时，逐步成为城市一种重要的生态景观类型。该研究探讨了生态理念下人工湿地的特点及设计关键，并以湖北钟祥镜月湖为例，在场地分析的基础上，以水环境治理和生态景观建设为出发点，对不同入流水体进行工艺设计，应用生态理论探讨湿地的功能布局与景观设计，以实现城市湿地生态环境的构建和湿地生态景观的塑造。

关键词 人工湿地；生态；城市水环境；景观规划

中图分类号 S181.3 文献标识码 A 文章编号 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

湿地是生物多样性和生态功能最具有代表性的生态系统之一，具有涵养水源、净化水质、调蓄洪水、美化环境、调节气候等生态功能。人工湿地系统是具备自我净化、自我完善能力的生态系统，具有一定的经济效益和生态效益。自20世纪中叶后，基于人工湿地在结构、功能、过程、动态等多方面的研究[1-3]，其在环境领域的应用越发广泛[4-5]，直至在建设生态文明的今天，不仅作为一种低能耗、高效能、与自然相和谐的污水处理工艺解决区域水体污染问题[6]，同时有利于改善人们的生活环境，促进城市生态环境的建设[7-8]。随着社会的发展和居民生活水平的提高，人们对城市景观环境的关注不断加强，逐水而居、临水而建成为现代城市居民对美好人居环境努力追求的方向，使得在湖泊湿地众多的城市以生态理念综合利用水生态环境、合理解决水环境问题、构建临水景观显得十分重要。笔者以湖北钟祥镜月湖湿地公园为例，以湿地水环境治理和生态景观建设为出发点，应用生态理论探讨人工湿地功能布局与景观设计，以期为现代城市中集水体净化与景观规划于一体的城市水环境建设提供多目标综合化的规划设计方法。

1 人工湿地特点及设计关键

1.1 人工湿地的概念及特点

人工湿地是一种利用人为手段建立起来的具有湿地性质和特殊用途或功能的“土壤-生物-水体”生态系统。相比自然湿地而言，人工湿地的基质和植物种类具有强烈的人为选择性，空间结构相对简单，且食物网简单、营养结构单一[9]，表现出对有机污染物较强的降解能力，能够将水中的污染物转化为碳、氮、磷等被湿地植物吸收，进而净化水体[10]。

随着生态理念在人工景观上的发展，人工湿地在净化水质的同时，逐步成为城市一种重要的生态景观类型，其所构建的污水处理系统不仅具有水处理的功能，还具有湿地生态系统的结构特征和水景观的特点，在结构、功能、景观方面都有独特性[11]。人工湿地有着特定的生产者、消费者和分解者，利用透水性基质、流动水体、植被以及生物种群所构成的适合污染环境条件下生存的人工复合系统实现对水体和环境的净化功能。作为一种半自然式水景观，人工湿地具有完整的自然生态群落结构和生态环境系统，在视觉上富有生活情趣和自然生态特色，是集功能与景观为一体的生态环境景观资源，在城市中与公园体系的结合更加提升了湿地空间的活力。

1.2 人工湿地规划设计的关键问题

兼具景观功能的人工湿地在规划设计中应遵循生态理念，在促进湿地生态系统可持续发展的基础上，合理利用现代工程技术方法和景观设计手段，构建满足湿地功能需求、兼顾美学与生态、体现人类活动与自然环境相结合的人工湿地系统，形成居民感受自然的环境场所。

1.2.1 在设计布局上，从整体环境系统出发全面统一规划。充分了解湿地生态系统所在大环境的特点，科学合理地规划设计与周边城镇发展、居民生活环境的功能衔接，以达到大环境整体的平衡和协调[12]。保持湿地水环境和陆域环境的完整性，避免湿地环境过度分割而造成生态环境功能的退化。完善城市湿地与周边自然环境的合理连接，确保湿地生物廊道的畅通，实现有机物的良性循環。

1.2.2 在工艺选择上，从水质及水环境角度出发合理设计。依据对污染源的调查和水体水质水量分析，结合水文条件和地形地貌，确定处理规模以及针对性去除的有关污染物，以此合理设计湿地工艺流程，满足水质净化的需求。人工湿地从类型上主要有表面流湿地、潜流湿地和垂直流湿地。目前，人工湿地的构建更趋向于3种结构的组合或是某一类型的交替应用，即复合流人工湿地系统[13-14]。

1.2.3 在景观营造上，综合湿地的自然生态功能和社会空间功能。充分利用原有的生物资源和地区自然文化特色等，设计具有生态美学特点的可供社会行为和个人行为活动的场所空间，通过与自然生态环境的有机结合，体现出自然美、生态美。利用湿地资源营造的居住场所水环境，结合绿地系统和交往空间规划，形成城市居住区的生态轴和生态核，提高居住的景观环境和生态质量，营造高品质的城市生活环境[15]。成都活水公园是我国人工湿地作为景观要素运用在城市中的典型范例[16]。

1.2.4 在植物配置上，强调净化水体和景观美学的兼顾。一方面，依据乡土物种特点科学合理地配置物种[17-18]，实现较稳定的系统自我修复[19]，控制生境改变的程度和范围，防止物种入侵，增强人工湿地系统的稳定性。另一方面，湿地植物作为人工湿地系统的核心，对湿地系统组成和功能起着重要作用[20]，但湿地植物受气候影响较大，地域性强，一个地方筛选的植物在另一种气候条件下可能不适合种植或是达不到预期效果。因此，必须因地制宜选择物种，在时空上确保湿地植物对污染物的有效去除。

2 镜月湖人工湿地规划设计案例

2.1 区域概况

镜月湖位于钟祥市境内，地处湖北省中部，处于中纬度地区，属北亚热带季风气候，多年平均降水量约为961.6 mm，土壤类型以水稻土、潮土、黄棕壤、石灰岩土、紫色土5类为主。城区沿汉江东岸作扇形分布，东部为大洪山余脉，西部为荆山支脉，汉江从中穿过，形成河谷冲击平原。汉江由北向南贯穿全市，在市域内全长144 km，其他较大的河流有峦河、利河、竹皮河、丰乐河、直河、长滩河。境内天然湖泊较少，由众多河道上截流筑坝形成的人工水库湖泊较多。城区内以镜月湖及其北侧莫愁湖较大，与城区西侧的汉江形成“一江两湖”的独特外部自然环境（图1）。城区湖泊水塘星罗棋布，与自然山水融为一体，具有山水城市的独特风貌。

2.2 场地分析

镜月湖水面面积13.25 km2，规模较大，中央水体景观资源良好。水面中央现存以小规模岛屿居多，大体量岛屿相对较少。湖内整体平均深度较浅，且底部存在不同程度的淤泥淤积，平均深度1.5 m。湖体周边分布有水坑鱼塘、农田及少量村落，局部滨水地带生长有菖蒲、芦苇等水生植物。水体与城市交接段存在一定程度污染，镜月湖周边主要有钟祥市污水处理厂部分出水、钟祥市一中南湖校区生活污水、护城河水体、九里河及周边山体径流共5条主要水体汇入（图2）。湖周沿岸水体的水质检测分析显示居民区附近垃圾、洗车等污水排放，化学需氧量、氨氮、总磷指标略有超标；钟祥市一中南湖校区生活污水直接汇入处化学需氧量、氨氮、总磷指标严重超标，水质相对较差；九里河上游工厂和村民生活污水污染导致水体富营养化，汇水处藻类及水生植物众多；污水处理厂出水口附近氨氮、镉指标超标严重，周边水体受到影响。

2.3 工艺设计

由于镜月湖周边坑塘散布，规划中将人工湿地与地块内的若干洼地利用起来，形成环湖串连片状湿地，主要接收并进一步净化污水厂出水、校园生活污水、周边河流和山体径流入水、湖体及周边降水。考虑到规划区域内大面积水域及湖边鱼塘和旧河道，采用潜流湿地和生物塘串、并联混合的优化组合系统，实现有机物、悬浮物及氮磷为主的污染物净化。对于污染浓度较高的校园生活污水则在湿地前增设“水解酸化+稳定塘”预处理系统，处理后进入人工湿地系统。工艺流程如图3所示。

2.4 功能布局

人工湿地系统从城市旱地到湖滨水面，分别由乔灌木林区、梯田利用区、宣教展示区、湿地净化区、调节缓冲区及保育核心区构成。其中，乔灌木林区为城市生活区与湿地公园间的过渡地带，梯田利用区、湿地净化区及调节缓冲区一同构成人工湿地系统，其中以湿地净化区发挥主要净化功能。宣教展示区以满足城市居民需求，实现湿地公园教育功能为主，而保育核心区则主要以天然湿地及自然景观表现为主，与镜月湖直接相接。镜月湖人工湿地规划布局见图4，各功能区域具体设计如下。

2.4.1 乔灌木林区。由城市污水厂出水管道引入矩形配水渠，由落水墙跌落梯田，兼具曝气作用，配合假山形成类似小瀑布的水体景观，体现生态景观与水质净化的有机结合的。配水区可以配合周边城市道路景观种植以乔木、灌木，形成乔灌林景观带。

2.4.2 梯田利用区。从污水厂排出的水体满足农田灌溉水质标准，可进行农田灌溉，利用梯田高差，对水体进行分段利用、层层净化。通过对地形地势的利用和出水水位的控制分别种植水田和旱田。梯田内按植物净化床原理设计，可分别选择种植土、粘土、素土、砾石、粗砂等种植作物，并形成多层过滤，选择对污染吸附能力强、向根部输氧能力强且景观效果好的植物，使污水得以过滤和生物净化。

2.4.3 宣教展示区。结合梯田利用区和湿地净化区生态系统，通过内水坑塘及湿地植物泡及驳岸缓坡展示湿地生态特征、生物多样性、水质净化等生态功能。通过合理的廊道设计进行湿地净化系统的展示和生态科普教育，便于居民体验蕴含生态文化、农耕文化等湿地生产活动，示范湿地的合理利用。

2.4.4 湿地净化区。以多级组合人工湿地为主体净化水体，同时形成层次分明的景观带，构建集休闲、生态、景观、环境保护等功能于一体的滨水区域。从功能上看，一级水生物塘以病原微生物的去除净化为主，一级植物碎石床以氮磷营养物去除为主，二级水生植物塘主要净化前段生态塘出水中夹带的杂质及污染物，二级植物碎石床通过基质沙砾的过滤和多种植物的综合净化作用对水中各污染物进行综合凈化。砂滤池通过层层砾石和细沙的过滤，滤去各种湿地生物材料，输出净水。

2.4.5 调节缓冲区。内湖调节带接收人工湿地净化后的水体，主要用于将人工环境与重点保护的自然水体环境分离开。内湖具有一定的水容量，可在暴雨期实现短期水体蓄积的功能，同时形成一系列亲水空间，可供娱乐游览，增强湿地公园内的休闲景观空间。可选择千屈菜等水景花卉品种制作人工浮岛，增强景观视觉效果。

2.4.6 保育核心区。通过内湖的隔离作用，自然湿地与人类活动区域隔开，形成相对不受人类活动干扰的自然生态区域，对湿地核心区进行有效的保护。可选择荻等具有乡土特征且景观效果较好的植物构建滨湖芦荻景观带。考虑到核心区湿地植物和动物的保护，依据乡土动物白鹭、中华沙秋鸭等鸟类的栖息习性培育其适合生存的生境。

2.5 水景塑造

景观水体建设一方面有助于修复湖体水域，恢复水生态环境，另一方面结合湖周绿化林带和居住区开发，将湖水和人工景观融为一体，体现自然、生态和文化的有机结合。水面形式上，充分考虑水体水形，结合生态浮岛丰富水系，以产生湾、溏等不同形态水体的变化。采取不同的水岸空间处理方式，用自然化的手段进行生态改良，适当搭配姿态优美的湿地植物进行种植设计，强化水体自净能力使植物能够产生对水体的自净化作用；用美学原则设计出丰富的水岸立面景色和水体空间景观，形成水与岸自然过渡区域，构建由湖面向外的“亲水区-见水区-远水区-望湖区”4个层次的景观格局，在三维空间上丰富湖区景观，营造出湿地原本的自然野趣。在植物配置上由沿岸向湖心方向依次分布湿生植物带、挺水植物带、浮水植物带和沉水植物带。其中，湿生植物包括乔灌木林带的乔灌木、城市草地等，挺水植物包括香蒲、芦苇、菖蒲等，浮水植物包括凤眼莲、莲荷等，沉水植物包括金鱼藻等。湖滨景观采用点线面相结合的设计方法，“点”主要包括环境艺术小品及构筑物以及具有较好视觉空间的观景平台，“线”主要是以林荫道及观景廊道为主体的连通网络，“面”主要指一些较大的绿化空间，即湿地主题公园、中心广场及湿地教育展示区域等，最终实现湖泊景观与城市景观的结合。在景观建设中，尽量选取生态化、乡土化的建材，结合钟祥养生文化和楚文化元素体现地域文化特色。

3 结语

随着生态保护意识的加强，现代城市的建设需要越来越多的优质水资源和亲水环境。人工湿地作为一种城市污水处理系统，不仅可以作为自然湿地在总量上的有效补充，还能缓解其所受的城市环境压力，而融入了景观特色的人工湿地也在单纯的水景观之外体现出独特的自然生态美，成为具有地域特色的生态景观。在城市湖泊人工湿地建设中，应充分贯彻生态理念，因湖制宜，综合考虑资源、环境、生态及文化等诸多因素，营建出集观赏、娱乐、污水净化等功能于一体的人工湿地生态系统，充分发挥湿地的综合效应，推动现代城市建设更加绿色、生态、宜居。

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