基于低影响开发的人工湿地景观设计

高 露，周建华

(西南大学园艺园林学院，重庆 400715)

基于低影响开发的人工湿地景观设计

高 露，周建华

(西南大学园艺园林学院，重庆 400715)

低影响开发主要是采用从源头控制雨水的方法实现雨水的有效利用，解决水资源旱涝分布不均问题。文章主要探讨低影响开发理念指导下的人工湿地景观规划设计原则、设计要点，并以重庆市南川区龙口湖人工湿地为例，采用低影响开发技术措施及人工湿地建造技术措施对其生态湿地进行系统规划、景观设计。

低影响开发；人工湿地；景观设计；技术措施；龙口湖

全球城市化进程的加快导致城市自然湿地面积锐减，大面积硬质场地的出现改变了城市原有水文循环机制，导致暴雨来临时径流量短时间内剧增，超出了城市泄洪能力[1]。湿地是一种具有生物多样性和生态功能高效性的生态系统，能够在涵养水源、保持水土、调蓄洪水、美化环境等方面起到作用。人工湿地生态系统则是人为仿照自然生态系统设计建造的具备自我净化和自我完善的生态系统，具有一定的经济价值和生态效益[2]。低影响开发理念源起于20世纪90年代，美国率先通过法律条文明确规定限制暴雨洪水峰流量，随后德国开始研究雨水的滞留和使用情况，日本于1980年开始探索通过雨水滞留来结合湿地进行水土资源的涵养。低影响开发技术与传统的雨水处理措施相比，主要是从源头控制雨水的径流量，模拟自然的水文循环机制，通过下渗、蓄水、蒸发等手段控制雨水[3]。

目前低影响开发理念在美国、荷兰、澳大利亚、德国等西方发达城市运用较为普遍且技术成熟，我国在上海、深圳、北京等大城市有示范点。各大学者主要将低影响开发理念运用于城市绿地系统规划、道路规划、城市下垫面改善提升等方面，较少运用于人工湿地景观的运用中。本文主要以重庆南川区龙口湖景观规划为例，以低影响开发理念和人工湿地景观设计为出发点，探讨人工湿地景观设计的功能布局原则与景观设计要点，希望能够为城市人工湿地景观设计及其调蓄涵养水源能力的一体化设计提供借鉴。

1 人工湿地的特点及设计原则

1.1 人工湿地的构成及其特点

人工湿地是人工设计与建造的由饱和基质、水生植被、水体组成的复合体，从构成要素上讲，其主要由基质、水生植物、微生物、无机环境等构成。人工湿地主要有处理污染及改善生态环境、提升景观价值的功能，其中处理污水是改善生态环境的基础，也是人工湿地最基本的功能[4]。人工湿地处理污水的工艺流程一般为：原污水→格栅→污水集水池→植物池A→植物池B→集水池→回用水或排放水体，同时按照污水在湿地床中的流动方式，人工湿地主要分为垂直流式人工湿地、潜流式人工湿地、表面流式人工湿地。目前对人工污水处理工艺流程及技术研究已非常成熟，但对净化水体的植物池、对人工湿地景观规划设计的提升仍处于初期研究阶段。

人工湿地拥有生态环境系统和自然生态群落，是集景观与功能于一体的生态综合体，不仅能够提升生态系统的循环机能，也能够提升城市景观空间活力[5]。

1.2 人工湿地的设计原则

1.2.1 以人工湿地生态系统完整性为指导思想

人工湿地生态系统的完整性主要体现在2方面：

1)生态系统良性循环的完整性。保持湿地系统陆地环境与水环境的协调统一，避免水陆环境长时间的分离状态使得与周边环境的脱离，确保湿地周边生态环境的可持续发展。

2)生态系统内生物群落与无机环境的完整性。湿地生态系统主要是由这两者相互影响制约构成的统一整体，因此在规划设计中要求整体考虑生物与非生物因素的整体发展，宏观把控景观生态系统的完整性。

1.2.2 将保护生物的多样性作为规划设计的核心理念

生物多样性是指生命有机体及其赖以生存的生态综合体的多样化和变异性，包括3个层次，即遗传多样性、物种多样性、生态系统与景观多样性[6]。其中物种多样性是生态系统多样性中最为基础和关键的要点，生态系统的多样性则是保证物种和遗传多样性的强有力保证，景观多样性则是生态系统多样性的升华。规划设计的核心理念就是要为湿地的生物营造出适合生物多样性的生存空间，最小程度扰动其生活环境。

1.2.3 将因地制宜的原则作为人工湿地设计的基础

因地制宜的原则强调规划中根据场地的现有条件进行合理的设计，保证场地原有的景观特性又融入新的设计理念或者手法。人工湿地规划设计中着重体现在植物配置的这一重要环节上。一方面，要根据乡土植物的特点科学合理地配置植物，以实现生态系统的自我修复，达到人工湿地生态系统的稳定状态，同时利用乡土植物能够有效地避免植物入侵的状况。另一方面，乡土植物的生长环境经过时间的锤炼，具有较强的地域性特征。植物配置是人工湿地规划设计核心，必须因地制宜地合理选择植物，以保证生态功能与景观美学效益的最大化。

1.2.4 将可持续发展作为人工湿地设计的重点

可持续发展必须以保护自然和环境为基础，使经济发展和环境保护的关系达到协调的状态，即人与自然的协调统一。景观设计要以自然景观资源为基石，同时又包含人文景观资源，二者均是重要的不可再生资源。景观规划设计中要对自然景观资源加以合理的保护与利用，创造出既有自然特征、历史延续性，又具有现代性的公共环境尽可能实现景观资源的可持续性利用[7]。因此，人工湿地的规划设计通过人为主导因素的作用，将可持续发展作为整个设计中的重点，实现自然资源与人文景观资源长远发展，促进生态系统的可持续性。

2 低影响开发理念要点

2.1 低影响开发理念的特征

低影响开发是一种创新型的雨水管理方法，与传统的雨水处理方法有所区别[8]。历史上，我国处理雨水的方式主要有拦截、疏导、引流等措施，并未对雨水加以利用。低影响开发通过模仿自然过程中小尺度范围上管理雨水的方法，利用地形与景观相结合的小型工程达到雨水管理的目的，最好的状态是使开发地点的水文状态达到最佳。

低影响开发的优点主要体现在以下几个方面：1)能够保持空间场地扰动程度最小，降低城市化进程的影响；2)能够利用高效的措施解决雨水旱涝问题，节省场地投入成本；3)能够与周围场地巧妙地结合，提高环境景观质量；4)减少城市绿地的占用量，多功能利用空间。

2.2 低影响开发理念的技术措施

低影响开发理念提出20多年以来，工程技术手段不断更新完善，国外已经形成一套成熟的技术措施。较为普遍使用的措施有雨水花园(Rain Garden)、绿色屋顶(Green Roof)、可渗透路面(Permeable Pavers)、雨水收集池(Rainwater collection tank)、树盒过滤(Tree Box Filters)、生态停车场(Ecological parking lot)等[9]。

目前，我国低影响开发技术在上海、深圳、广东等城市有试点。在广东东莞市万科建研中心生态园区中，低影响开发技术系统主要由波纹花园、风车花园、屋顶花园、植物合理配置、透水性铺砖等设施实现雨水的收集与净化(图1，图2)。

图2 万科建研中心屋顶花园Fig.2 Roof garden of Vanke Construction and Research Center

3 龙口湖人工湿地规划设计案例

3.1 区位概况

南川区处于四川盆地东南边缘与云贵高原过渡地带，处于低纬度地区，属于亚热带温润季风气候，气候温和，雨量充沛，立体气候较为明显，四季分明，霜雪稀少，无霜期长。年均温16℃，热量丰富，年降雨量 1 185 mm，年日照时间 1 273 h，无霜期长达308 d，相对湿度为80%[10]。夏季多暴雨，冬季雨量大幅度减少。龙口湖位于重庆市南川区石莲镇甘龙口，属于大娄山褶皱地带，呈中山地貌，周围山脉为北东—南西走向。土壤类型以黄壤、黄棕壤、山地草甸土为主。

项目周边有丰富的旅游资源，其中包括金佛山国家重点风景名胜区、南川神龙峡风景区、国家级森林公园黑山谷、黎香湖湿地生态公园等。紧邻312省道，与周边景区形成“1小时生态旅游圈”。

3.2 场地现状分析

龙口湖项目总面积为 54 096 m2，现状湖内深水区面积为 5 734 m2，平均水深11 m，较为浅水区面积为 8 000 m2，平均深度为5 m。湖面东南方向有 1 500 m2的小岛屿，其余水面景观资源良好。湖周边分布有少量的农田、细长狭窄的滩涂地，局部滨水地带生长有芦苇、凤眼莲、鸭跖草等水生植物。湖面西南侧有进水口，湖内水源主要来自于西北侧的山泉水，夏季暴雨期间，大量山洪水汇集充满整个湖面。东北侧为湖面泄水口，能够满足汛期的排水需求。场地现状为小型湖泊湿地，人为扰动痕迹明显，水源无法及时补充，周围植被破坏殆尽，生态系统功能急需恢复。湖岸周边生活垃圾、生活污水直接排入湖中，导致湖水水质相对较差。湖岸周边滩涂地逐渐较少，取而代之以种植水稻、蚕豆、玉米等作物。

3.3 总体规划

龙口湖项目主要是通过人工湿地的构建达到湖泊生态修复的目的，引入低影响开发相应技术可有效收集利用雨水给湖泊以水源补充。其总体规划如下：全区共有5个大小不同的景区，分别是山林景观区、民居改造区、湿地净化区、滨水景观区和调节缓冲区(图3)。其中山林景观区为保护龙口湖生态植被的最外围屏障，园区内人工湿地系统达到设计要求80%之前起保护作用。居民改造区针对现有及新建的建筑设计有低影响开发技术措施，确保流出的污水及场地内的蓄水量满足设计要求。湿地净化区主要针对流入湖内的水源进行处理。调节缓冲区连接净化水质与边缘滩涂地，确保湿地生态系统动植物的需求。滨水景观区包括湖东北和西北侧较为狭长地带。通过景观营造创造出休闲舒适的景观区域。总体以生态恢复为规划核心，对现有资源进行综合利用，按照因地制宜的原则布置沿线景点，实现生态系统可持续发展。

图3 龙口湖湿地生态景观功能分区Fig.3 Functional regionalization of wetland ecological landscape in Longhu Lake

3.4 技术措施

本项目的技术措施主要采用部分低影响开发技术措施与人工湿地技术措施。低影响开发技术主要运用于建筑、道路、场地三大部分。通过屋面雨水收集用于景观补水、生活二次用水、道路洒水；透水铺砖可以及时补充园区内的地下水；植被过滤、下凹绿地、生物滞留池等设施可净化雨水，降低水体污染负荷。园区内所有道路系统均设置有植被浅草沟，便于雨水原位径流处理。园区低影响开发技术主要运用于雨水的收集与利用，适用于雨洪期，具有处理非稳定水质、水量的作用。

人工湿地技术措施主要用于处理园区内生产生活污水，保证流入龙口湖的水质符合要求。考虑到规划园区内原有水塘溪流较多以及园区内高差较大的地形因素，采用表面流湿地、多级跌水生物塘、串联植物池的优化组合系统，实现有机悬浮物、氮磷为主的污染物的净化。结合雨水径流措施，人工湿地的工艺流程如下：原污水(雨水)进水→雨水溢流井→格栅→沉砂池→调蓄池→表面流床→多级跌水生物塘→植物床→出水入湖。

3.5 功能分区

3.5.1 山林景观区

沿湖岸的东侧至南侧，通过建立生态隔离屏障确保恢复区内生态环境保持相对恒定。区域内补植马尾松、大叶桢楠、无患子等乔木，灌木层可增加杜鹃、山茶、松柏等观赏性植物，地被层待其自然生长原生物种。区域内可以设置原生态露营场地以及树屋、吊桥等森林探险活动装置，增加本区域内的趣味性。

3.5.2 居民改造区

现状居民建筑区存在生活污水排放不合理、生活垃圾随意丢弃等问题，通过相应的技术措施进行改造。居住区排出的污水通过处理达到植物浇灌用水的水质标准。利用场地内的高差设置净化水体的装置层层处理水体，并按照人工湿地中植物净化床的原理设计，装置的底层设置有种植土、黏土、素土、砾石、粗砂等基质，形成多层过滤体系，选择对污染物吸附能力强且景观效果好的植物栽植在装置内。水体经过初步净化后流入湿地净化区。

3.5.3 湿地净化区

园区内污水来源主要有2方面，一是居住区内经过初步净化的生活污水，二是园区内的生产生活污水。通过人工湿地的方式净化水体，同时形成层次分明的景观带，构建集景观、休闲、生态功能为一体的滨水区域。功能上划分生物塘以去除病源微生物为主，碎石植物净化床主要以去除氮和磷的营养物为主。砂虑池通过砂石与细砂的结合过滤湿地生物材料，输出满足水质要求的水体。

3.5.4 滨水景观区

滨水景观的塑造一方面可以有助于湖泊水质的净化，另一方面可以结合水域周边的绿地、坡地、植被等创造出自然和谐景观。功能方面，沿湖一侧设置有塑胶健身步道、垂钓休闲平台、观景平台等功能型场地及花径、花架、亭廊等景观性设施。湖面的处理采用自然式岸线与缓坡草坪入水驳岸的处理方式，沿湖岸向湖中心依次种植湿生植物、挺水植物、浮水植物和沉水植物。乔木采用水杉、垂柳、枫杨等树种，灌木采用再力花、水生鸢尾、梭鱼草、狐尾藻、凤眼莲、睡莲等品种。景观塑造方面尽可能多地利用乡土物种，满足生态环境的需求。

4 结语

随着城市化进程的高速发展，现代化城市建设越来越需要优质的水资源与水环境。低影响开发技术作为解决城市雨洪问题的主要手段，也逐渐与其他城市水质处理系统相结合，做到水问题处理一体化。人工湿地的建设也逐步摆脱传统的单一系统处理方式，融入了新技术与新理念，成为具有鲜明特色的景观。在人工湿地的建设过程中，应充分引入低影响开发技术措施，因地制宜，综合考虑资源、环境、文化等因素，营造出与自然协调的集休闲、景观等功能于一体的人工湿地系统，推动城市与自然共生的现代化城市的发展。

[1] 罗贤达,李翠梅. 城市雨水低影响开发研究进展[J]. 安徽农业科学,2014(16):5203-5206.

[2] 董金凯,贺锋,肖蕾,等. 人工湿地生态系统服务综合评价研究[J]. 水生生物学报,2012(1):109-118.

[3] 赵宇. 低影响开发理念在城市规划中的应用实践[J]. 规划师,2013(S1):42-46.

[4] 张清. 人工湿地的构建与应用[J]. 湿地科学,2011(4):373-379.

[5] 邹锦. 人工湿地生态景观设计[D].重庆：重庆大学,2005.

[6] 张景慧,黄永梅. 生物多样性与稳定性机制研究进展[J]. 生态学报,2016(13):3859-3870.

[7] 闫爱华. 城市生态规划存在的问题及设计[J]. 科技情报开发与经济,2007(25):282-283.

[8] 王佳. 基于低影响开发的场地景观规划设计方法研究[D].北京：北京建筑大学,2013.

[9] Low Impact Development (LID) A Literature Review[Z].2000.

Landscape Design of Constructed Wetland Based on Low Impact Development

GAO Lu, ZHOU Jianhua

(College of Horticulture and Landscape Architecture, Southwest University, Chongqing 400715, China)

The method of controlling rainwater from the source was mainly used in low impact development to realize the effective utilization of rainwater and solve the problem of uneven distribution of drought and flood. This paper discussed the design principles and points of constructed wetland landscapes under the guidance of low impact development(LID). Based on the case of Longkou Lake constructed wetland in Nanchuan District of the Chongqing, the systematic planning and landscape design for the ecological wetland were carried out by using techniques of LID and wetland construction.

low impact development (LID); constructed wetland; landscape design; techniques; Longkou Lake

2017-06-21；

2017-07-17.

高 露(1992-)，女，四川西昌人，硕士研究生.主要从事风景园林景观规划设计等研究.

10.3969/j.issn.1671-3168.2017.05.017

Q178.513;P901

A

1671-3168(2017)05-0093-05