城市湿地公园建成后综合效绩评估——以广州大观湿地为例

王立帅,徐诗文,4,林浩文,吴珊珊

1 北京大学建筑与景观设计学院, 北京 100871 2 北京大学景观设计学研究院, 北京 100871 3 北京土人城市规划设计股份有限公司, 北京 100080 4 武汉东湖新技术开发区管委会, 武汉 430075

景观是一个过程,也是一个复杂的系统,景观是自然及人类社会过程在土地上的烙印,是人与自然、人与人的关系以及人类理想与追求在大地上的投影[1]。城市湿地公园作为城市景观的重要组成部分和重要的绿色基础设施,因其所具有的丰富多彩的自然景象不仅赋予公园美学意义,也可发挥其综合生态系统服务。在海绵城市、城市双修背景下,科学、合理的城市湿地公园的规划设计具有十分重要的意义。

美国风景园林基金会LAF(Landscape Architecture Foundation)于2010年提出了景观绩效系列研究计划LPS(Landscape Performance Series)[2],通过对已建成景观的量化评价来体现该景观的绩效情况,并将景观绩效指标分为环境、经济和社会等3个类别。目前该绩效评价方法已在众多已建成景观中得到运用,例如,李明翰等[3]记述了一项调查研究,该研究评价了德克萨斯州的一个名为“越溪牧场”的总体规划性社区的景观绩效,对环境、经济、社会都做出了衡量标准,并对潜在和实际利益进行了量化。塔纳尔·R·奥兹迪尔等人[4]对位于沃斯堡的圣丹斯广场中心,以及位于达拉斯的AT&T表演艺术中心的伊菜恩-查尔斯西蒙斯公园进行了绩效研究,并侧重于社会绩效,深入讨论了景观的社会价值。莎拉·P·丘奇针对雨水花园在建设绿色街道方面的社会效益,通过问卷调查的方式收集数据展开研究[5]。孙楠等人[6]基于LAF的“景观绩效系列(LPS)”计划指导,进行了北京奥林匹克森林公园和唐山南湖生态城中央公园的景观绩效的量化。许砚梅等[7]基于LAF的LPS计划对景观社会价值的评价方法,选取该计划中的2个城市公园案例,重点探讨了城市公园景观具有的社会价值。福斯特·恩杜比斯[8]等人研究了以美国为主的景观绩效研究与实践,并特别介绍了美国风景园林基金会(LAF)的景观绩效系列,并对景观绩效未来的发展提出展望,提出将景观绩效理论应用于创造可持续性、高绩效的景观。王云才[9]等人以生态系统服务理论为依据,将景观空间绩效分为环境生态绩效、经济生产绩效和人文文化绩效3类,并建立了景观空间综合绩效评价指标体系,包括3大类型12项评价准则和具有针对性和可操作性的33项绩效指标。沈洁[10]等人以美国风景园林基金会发布的65个雨水景观绩效评价案例为研究对象,对其项目类型、规模、效益组成比率、效益评价指标、评价方法及限制等进行统计和分析,并建议在未来建立我国的雨水管理绩效评价体系,为海绵城市建设提供保障。赵越[11]等人引用景观绩效理念,针对古典园林综合性能表现制定了一套适宜的评价体系,并对苏州四大名园综合性能表现进行了评估。盖伦·纽曼等人以德克萨斯州休斯顿市的三个边缘化社区的规划设计实践为例,使用景观绩效评估的方法,对绿色基础设施再利用项目的经济和水文影响进行了评价[12]。

尽管景观绩效评价方法对于已建成景观进行评价具有很好的应用效果,且针对雨水景观、海绵城市的案例研究逐渐增多,但目前的景观绩效研究中,少有针对湿地公园所进行的专门评估。大观湿地公园作为重要的城市湿地组成部分之一,在建成前存在着严重的内涝、水污染等问题,在建成后成为了周围市民活动的重要节点。本研究基于LAF的“景观绩效系列(LPS)”,选取广州天河区大观湿地公园为研究对象,提取出湿地公园的生态和社会指标,建立综合评价指标体系,对湿地公园建成后是否兼顾生态和社会效益进行评估,并在此基础上,对未来湿地公园的规划设计提出建议。

1 研究区概况

广州大观湿地公园位于广州天河智慧城,占地面积约46.8 hm2,于2015年6月正式建成(图1)。场地所在的广州市属于海洋性亚热带季风气候区,以温暖多雨、光热充足、夏季长、霜期短为特征。多年平均气温21.8℃,最高气温出现在7、8月,最低气温出现在1月。雨量充沛,雨季明显,年均降雨量为1675.5 mm,年均蒸发量约1100 mm。

图1 大观湿地公园区位及研究边界Fig.1 Map of the wetland park location and the study area

图2 大观湿地公园内雨水汇流关系 Fig.2 The relationship of the rainfall-runoff in Daguan wetland park

场地原本面临着内涝、水质污染、开放空间缺乏等问题,整体地形为东北高、西南低,最大高差为27 m。通过地形处理、景观节点和道路系统设计等策略,进行了场地的改造。场地改造后大观湿地公园由一系列的串联式坑塘和新塘水库组成,坑塘总数23个,其中10个在新塘水库上游,13个位于新塘水库下游。坑塘之间通过水口串联。公园补给水源为降雨和周边用地降雨径流,其结构恰与该汇水区的一条汇水线重合,公园内水流路径如图2所示。湿地的集水区为湿地及周边绿地(约11.2 hm2),年可收集雨水资源约9.11×104m3。场地污染源主要为公园东侧道路降雨径流污染及汇流区内绿地及道路径流污染,后者污染程度较轻。场地内的主要植被类型为芭蕉、榕树、桉树、构树等广州常见的乡土植物。

大观湿地公园的设计采用“海绵城市”理论与方法,将湿地构建为一个雨洪生态廊道,设计利用地形,以串联式坑塘的形式对雨水进行调蓄和净化,有效缓解了城市内涝、改善了地表水质、恢复了绿地的洪涝调蓄和生态净化功能。同时作为城市的开放空间,大观湿地公园还为居民提供了游憩、健身的活动场所,充分发挥了城市绿色基础设施的综合生态系统服务功能(图2)。

2 研究方法

大观湿地公园景观绩效评价参照景观绩效评价官方网站(Landscape Performance Series: Landscapeperformance.org)及其已有的研究成果,根据大观湿地公园调节雨洪、水质净化、恢复湿地生境和乡土植被覆盖的重要目标,主要围绕水质净化、生境恢复以及乡土植物种植于该场所产生的生态效益和社会价值,提出共15项评价指标(表1)。

表1 综合指标评价体系

2.1 生态绩效评价方法

城镇化进程中生态环境问题日益严峻,人类的生态保护意识逐步提高,对城市公园常规的景观作用不再满足,对城市公园在生物多样性保护、建立稳定的自然群落等方面所发挥的生态系统服务功能愈加重视。本文通过公园的植物多样性分析、水质调节等进行生态绩效评价,首先通过调查获取生境类型、植物物种等数据,接着进行分析,并与最初的植物设计参数、坑塘设计参数等进行了对比。

2.1.1生境类型划分

本文以土地利用类型和群落类型分类体系,对公园生境进行分类。2017年8月5日至8月10日,在公园进行走访拍照,通过对优势植物的判定和不同下垫面类型,将公园植物划分为8种生境类型——常绿阔叶林、落叶阔叶林、灌木丛、草丛、浅水沼泽、湖泊、竹林和公园地(图3)。

图3 场地生境类型Fig.3 Types of site habitats

在生境分类的基础上,对每种生境类型的结构、优势种、下层植物进行了分析,分析结果见3.1.1。

2.1.2植物物种调查

样本调查选取公园总面积的1%,于非水域内随机分布25个样方,每个样方5*5 m(因陆地场地多为狭长形状),尽量使样方的划分涵盖多种生境类型。其中上游坑塘周围覆盖19个样方,下游坑塘附近覆盖6个样方(图4)。每个样方调查中,记录乔木植物物种的名称、株树、胸径、高度、生长状况;灌木植物物种的名称、株树、高度、宽度、密度和生长状况;以及草本植物植物物种名称、覆盖度等情况,同时记载公园内所有可见水生植物。

图4 场地植被调查样方分布Fig.4 Sample plot distribution of the park vegetation

2.1.3水质净化效果评价

研究针对23个坑塘,依据坑塘的可达性、坑塘设计参数的代表性等原则,筛选出8个坑塘进行水质监测。采样点分布如图5。试验时间为2017年7月31日到2017年8月25日,在监测期平均温度为30℃左右,共监测4场降雨,降雨时间为8月2日,8月3日,8月11日和8月24日,其中中雨1场(24h降雨量10—24.9 mm),大雨1场(24h降雨量25—49.9 mm),暴雨2场(24小时降雨量50—100 mm)。水质采样在雨前、雨后、雨后1天、3天和7天分别进行采样。试验期间4次降雨事件共计采样12次,样品总数为96个。每次采样500 mL,同时记录塘内水位情况。水质检测指标为SS、TN、TP、COD和NH3-N。水样采集后,立即送至当地具有水质检测甲级资质的检测单位进行检测。样品采集、保存与测定均按照国家环保局所编制的《水和废水监测分析方法》进行。

图5 大观湿地水质采样点分布Fig.5 Water quality sampling of the park

对于水质指标SS、TN、TP、COD和NH3-N,应用单因子水质标识指数法[13]和综合水质标识指数法[14]进行水质评价,并将坑塘对水质的净化效果与坑塘的设计参数进行了对比分析。

2.2 社会绩效评价方法

2.2.1活动地点与活动类型划分

通过公园内的走访观察,游人在公园内的主要活动地点可划分为：主要园路及木栈道、自行车道、景观小品、坑塘间游步道、水边、草坪运动场、小卖部及公园管理处、其他等九种类型(表2及图6)。

通过走访、拍照等形式,观察记录了公园内人群的主要活动类型,主要包括：锻炼身体、骑车、散步、工作、必要的穿行、欣赏风景、拍照、球类活动、亲子活动、科普教育、标本采集、野餐露营、练声吊嗓、绘画写生、下棋打牌、遛狗、其他等。

2.2.2问卷调查

城市湿地公园不仅可以提供优质的生态系统服务,还可以为人们舒缓心情,缓解城市生活压力。社会绩效评价主要通过问卷调查法和访谈法,了解使用者对公园景观以及生态服务效果的评价。问卷共发放85份,回收有效问卷76份。

表2 公园内主要活动地点分类

问卷包括：公园使用者的基本信息、公园日常使用状况、公园使用者使用需求与满意度评价、生态环境效益评价等部分。

图6 主要活动地点照片Fig.6 Pictures of main activity places

3 结果与分析

3.1 生态绩效评价结果

3.1.1生境类型分析

公园植物划分为8种生境类型——常绿阔叶林、落叶阔叶林、灌木丛、草丛、浅水沼泽、湖泊、竹林和公园地。

场地上不同生境的结构、优势种和下层植物等各有不同,如表3。

3.1.2植物多样性评价

通过样方调查发现,场地内植物共计32科54属66种。陆生植物的主要群落结构为乔木层和草本层,植物群落地域特征十分明显。乔木层内共有5科7属11种,主要包括紫荆、银合欢、高山榕、洋蒲桃等植物,草木层共有19科39属43种,主要包括毛蕨、狼尾草、鬼针草、海芋等植物。水生植物分为浮水植物和挺水植物,浮水植物主要为狐尾藻,小二仙草科,狐尾藻属。挺水植物主要包括纸莎草、再力花、芦苇、芦竹等,共有7科7属11种。而场地原有的植物设计参数中,植物种类共有62种,其中陆生植物52种,水生植物10种,与原有设计参数对比可知,调查区域内的植物在原有植物物种的基础上,种类有少量增加。

表3 生境类型分析

经过计算,得出场地样方的Shannon-Wiener指数(表4)。结果显示,场地植物整体多样性较为丰富,但乔木层由于大部分为人工种植,显示出相对较低的多样性。

表4 场地样方植物 Shannon-Wiener 指数计算结果

3.1.3水质净化效果评价

(1)大观湿地水质时空变化特征

对大观湿地的水质采样数据进行综合水质标识指数(Iwq)计算(表5),结果显示大观湿地整体水质状况较好,按照大观湿地水环境功能目标为Ⅳ类水(娱乐景观用水)标准,除第7个采样点部分指数较大外,其他采样点指数均达到了地表水环境质量标准(GB3838—2002)Ⅳ类水。

表5 2017年8月大观湿地综合水质标识指数

而实验坑塘的植被设计参数经调研后结果如下(表6)：

在8月2日、8月3日、8月25日的降雨条件下,湿地汇水区输入大量污染物,湿地综合水质识别指数(Iwq)增加,而8月11日降雨条件下,湿地综合水质识别指数(Iwq)较小,这可能是由于降雨雨量(21.6 mm)、降雨强度(20 mm/h)均较小,湿地进水污染负荷较小造成。

大观湿地公园8个采样点7月31日—8月25日的平均综合水质识别指数(Iwq)进行分析,结果显示从采样点1到采样点6的综合水质识别指数(Iwq)呈现减小的趋势,说明从采样点1—6湿地具有显著的水质净化效果,采样点7—8整体水质较差。与植物设计参数进行对比可知,采样点3、4、5所在坑塘的植被覆盖率较高,上游1、2号采样点及下游7、8号采样点所在坑塘植被覆盖率较低,同时这几处净化效果较差,水质净化效果与植被覆盖率之间显示出较强的一致性。

表6 试验坑塘植被状况

(2)大观湿地水体的主要污染物含量变化特征

对大观湿采样点1—6的水体污染物指标进行单因子水质标识指数(Pi)计算,并取7月31日—8月25日的平均值进行比较分析可知,大观湿地上游坑塘(采样点1—6)的主要污染指标为TN,且进水口处TN含量超过V类水标准。除TN外,其他水质指标都达到了Ⅳ类水标准。各指标单因子水质标识指数从采样点1到采样点6呈现出减小趋势(图7)。

图7 采样点单因子水质识别指数变化Fig.7 Single factor water quality identification index of each sampling point in Daguan wetland park

而对于采样点7—8的水体污染物指标进行单因子水质标识指数(Pi)计算,并取7月31日—8月25日的平均值进行比较分析可知,大观湿地下游坑塘的主要污染指标为TN和COD(图7),其含量均超过V类水标准。TN和COD含量出现恶化的原因,与上下游的环境差异密切相关,在高温少雨、水深过浅的情况下,易出现“水华”现象,影响了其对于TN、COD的水质净化效果,与上游坑塘(采样点1—6)相比,主要体现在地形坡度变缓、水流路径变长,尤其是水深等因素的变化。

3.2 社会绩效评价结果

3.2.1使用者基本信息统计

在公园的日常使用者中,男性群体高于女性群体,比例分别为62%和38%;公园的使用者身份中,周边游客最多,其次为游客;公园使用者的年龄分布中,最多的群体为25—44岁的人群;在出行方式上,来公园最多的方式为步行,其次为自行车;在到达所需时间上，大部分人到达公园的时间在30分钟以内(图8)。

图8 公园使用者基本信息统计Fig.8 Basic information statistics of the park

3.2.2日常使用状况

在公园的使用中,大部分人是与其他人一同出行的,单个人出行的较少;在公园的停留时间上,大部分人的停留时间在60 min以下;而从每个月来大观公园的频率上看,“5次以下”、“5—10次”、“10—20次”、“20次以上”的四个区间内,人群分布较为均匀;从游玩时间上看,主要的游玩时间集中在傍晚17：00—20：00,周末和工作日无较大差异(图9)。

图9 公园日常使用状况频次分布Fig.9 Frequency distribution of the park daily use

3.2.3公园活动分析

将使用者的活动种类进行分类后,进行频次的统计,得出如下结果：大观湿地公园涵盖了各种活动类型,并且覆盖人群较为广泛,在这17种活动类型中,又以锻炼身体、散步、欣赏风景三类活动居多,另外,虽然下棋打牌的人群在走访观察中有发现,但问卷统计时并未出现这一活动类型(图10)。

对公园主要活动地点的统计得出如下结果：公园的九类活动地点均有人到达,并且分布较为均匀,其中主要园路及木栈道是最主要的活动场所,显示出较高的受欢迎度。

图10 公园活动种类及活动地点频次分布Fig.10 Park activities and its frequency distribution

3.2.4使用者需求及满意度评价

对公园的设施评价中,使用者总体表现出较高的满意度,大部分人的打分集中在“非常喜欢”、“喜欢”两个区间,相对而言,对运动场和植物类标识牌的打分中,评价为一般和不喜欢的人群所占比例相对较高,显示出这两处场所的相对较低的受欢迎度(图11)。

图11 公园设施评价Fig.11 Evaluation of the park facility

将公园的使用需求分为：“A:营造良好的环境质量和城市生态系统;B:设计具有吸引力、赏心悦目的风景;C:提供户外活动场所和休闲设施;D:强调场所意义,如湿地知识的教育宣传等”四类。结果显示,公园的使用需求最迫切的为“营造良好的环境质量和城市生态系统”和“提供户外活动场所和休闲设施”,而对“强调场所意义,如湿地知识的教育宣传等”需求最低。对公园状况的总体评价显示出较高的满意度,绝大部分的评价为“满意”和“非常满意” (图12)。

图12 使用需求排序及使用状况评价Fig.12 Ranking of the usage requirement and status evaluation

对公园的环境改善效果进行评价的频次表显示(图13),评价在“效果很好”和“效果好”的占评价的大多数,显示公园对环境改善的积极作用,其中,对于园内水质的评价相对较差。

图13 公园环境改善效果评价Fig.13 Improvement evaluation of the park environment

3.2.5使用者身份与活动特征交叉分析

将公园的使用者身份与活动特征、满意度评价等不同因子之间进行双因子相关性分析,得到不同因子之间的相关性系数(表7)。相关性分析表明,在置信度(双测)为0.05时,交通方式和性别、身份和频率、到达时间和活动地点,这几组因子间的两两相关性显著;在置信度(双测)为 0.01 时,活动种类和活动地点相关性显著。

其中,将身份和频率、到达时间和活动地点这两组因子进行分析显示(图14),不同身份(周边居民与游客)的到达频率有显著不同,周边居民到达频率多在“20次以上”及“10到20次”,而游客的到达频率集中在“5-10次”及“5次以下”。而活动地点的数量与到达时间呈负相关,随着到达时间的增长,使用者的活动地点数量却不断减少。

表7 不同因子间的Spearman相关性系数

* 表示在置信度(双测)为 0.05 时,相关性是显著的; **表示在置信度(双测)为 0.01 时,相关性是显著的

图14 不同身份与到达公园的不同频率及到达时间与活动地点数量的关系Fig.14 Relationship of different identities and number of arrivals and relationship of arrival time and number of places

4 讨论

4.1 湿地公园的生态绩效

大观湿地公园的生境比较多样、复杂,不同生境的结构、优势种和下层植物等差异明显,并且生长良好,为其他生物提供了良好的栖息地。植物调查结果显示出场地良好的可持续性,在公园竣工2年后,植物生长环境良好,植物种类多为天然更新的草本和木本植物,并且出现很多新的物种,与原有的植物设计参数对比可知,植物种类呈增加趋势,但乔木层的植物种类多样性较低,更替较缓慢,与同地区的广州海珠国家湿地公园进行对比发现,海珠国家湿地公园内共有维管植物625种,多样性远大于大观湿地公园[15]。对广州市野生湿地进行的样方调查所收集的数据显示,广州市野生湿地中共有植物142种(含变种),隶属于46科,98属[16]。由于采用样方调查等方法,未能全面覆盖大观湿地公园内的所有植物,且公园面积较小,但与上述数据对比后的结果表明大观湿地公园在植物多样性方面仍然有进一步的提升空间,植物多样性的增加会进一步增强湿地公园的稳定性,且对水质净化效果有较好的影响。

雨季时大观湿地公园水质监测结果显示,该公园的坑塘系统对污染物的削减具有显著的作用。采样点1—6的水体,通过大观湿地的净化作用进入新塘水库,除TN外,其他水质指标都达到了Ⅳ类水标准,且TN含量降幅较大,实现了设计水质目标要求。这一结果与王艳颖等[17]的研究结果一致,表明坑塘可以明显降低汇流区的氮素含量,从而减轻向临近地表水的氮素排放。采样点7—8水体的TN和COD含量出现恶化,对比采样点1—6,表明水深是自然坑塘设计中的关键因子,其中沉水植物塘、挺水-沉水植物复合塘在净化过程中具有关键作用。与坑塘设计参数对比可知,植被覆盖率对水质净化效果具有较为明显的影响,上游3、4、5采样点的植被覆盖率较高,水质净化结果较好,同时而采样点7—8由于受到上游新塘水库的影响,且水库下游地形坡度比上游小的多,采样点7—8所在坑塘间基本无水流动,所以整体水质较差。

4.2 湿地公园的社会绩效

公园的使用人群广泛,能满足不同年龄段、不同身份、性别等人的需求。公园的服务对象主要为周边居民,到达方式主要为步行到达,但也有少数从外地赶来的游客,表明公园具有较高的知名度。公园在设计之初,为满足周边逐渐增加的对开放空间的需求,对休闲设施等进行了详细规划,其设计参数包括主要园路及木栈道、自行车道、景观小品、坑塘间游步道、水边、草坪运动场、小卖部及公园管理处等,这些地点均得到较好的利用,调查发现均有人到达,且人群的活动类型较为多样。将湿地公园的使用人群与知名度较高的广东九龙山红树林国家湿地公园进行对比可知,大观湿地公园人群的活动类型多样性与其较为接近,且辐射范围也较强[18]。广东九龙山红树林国家湿地公园内的活动类型包括垂钓、观鱼、泛舟、野营、山地自行车、攀岩等项目,广州大观湿地受到场地地形的影响,没有泛舟和攀岩等,但其它活动类型与九龙山红树林国家湿地公园相接近;九龙山红树林国家湿地公园吸引的游憩者中有7%的人居住地距离公园有200 km以上,而凤翔湿地公园周边游客的到达时间显示,3%的游客到达时间为一天,20%的游客到达时间为1—3小时,结合到达人群的通行方式可知,其居住地与公园的距离在100km以上,这显示出大观湿地公园也具有较强的辐射力。

人群对公园的整体满意度较高,持“非常满意”和“满意”态度的人占总调查人数的88%;而“营造良好的环境质量和城市生态系统”和“提供户外活动场所和休闲设施”两项,为使用者对公园最迫切的需求。在对环境改善效果的评价中,评价在“效果很好”和“效果好”的占大多数,显示公园对环境改善的积极作用,这一结果和公园生境和植物调查中得到的结果相吻合。

5 结论

本研究从生态和社会绩效两方面同时出发,对大观湿地公园展开评估,所有的研究指标均进行了量化,并落到了空间上,可以为未来的湿地公园设计提供参考。综合评价结果表明,公园达到了兼顾生态和社会效益的目标,公园内生境类型丰富,植物多样性指数很高,水质净化效果显著,公园内活动类型和活动地点多样化,但有些地方还需要改进,如公园中比较缺乏户外活动场所和休闲设施,坑塘的水质净化潜力并未得到最大释放等。在未来的湿地公园设计中,需注意控制外来的污染物引起的污染;可以通过坑塘设计参数的不断优化,提升坑塘系统的污染物截留及净化效果;在设计上还应该增加景观小品等,满足人们对户外活动场所的需求。由于湿地公园在气候、面积、使用人群等方面均有着特殊性,建议未来的研究针对多种条件下的湿地公园进行更深入的对比分析,使评价结果更有意义。尽管由于样本和时间等限制，本研究尚有许多值得进一步深入探讨的地方，但初步成观察结果对当前全国性的海绵城市建设及城市生态修复行动[19-21]具有可以参考的地方，对于提高绿色海绵的设计和生态修复设计的优化具有参考价值。