西部地区黄河湿地景观设计生态恢复研究

刘 璐

（兰州文理学院 美术与设计学院，甘肃 兰州 730010）

湿地指水域与陆地区域间的过渡地带，湿地区域可以同时展现陆地特征和水域特征，具有极高的独特性。湿地具有保持生物多样性、改善生态污染以及调节气候等众多改善生态环境的功能，湿地同时可以为人类提供淡水资源、渔业资源等众多资源[1]，是兼具生态功能和经济功能的重要区域。湿地可以充分体现文化以及美学等重要价值，湿地的景观设计可以提升生态环境、构建和谐社会，具有重要的社会功能。湿地景观设计时，需要充分考虑保护生态环境安全，通过湿地景观设计提升国家的精神文明建设和物质文明建设[2]。通过湿地景观设计恢复区域生态环境，促进社会的经济环境以及生态环境的可持续发展。

我国湿地面积宽广，尤其是西部地区黄河湿地是我国主要的湿地区域。西部地区黄河湿地是我国生态环境极为脆弱的地区，该地区由于长时间破坏，导致生态环境极为脆弱。西部地区黄河湿地伴随我国经济快速发展，呈现严重的污染状态[3]。利用历史温度和降水趋势及其预测的气候变化影响，制定湿地设计策略，以恢复特拉华州水沟国家休闲区12.14 hm2的退化湿地。该策略促进并提高了承受气候变化不利影响的能力[4]。以黄河口生态恢复前后的芦苇湿地为研究对象，探讨了生态恢复工程对生长季湿地土壤无机硫形态变化的影响。研究发现，随着黄河口湿地的逐渐恢复以及每年冬季芦苇收割活动的进行，恢复湿地土壤中的无机硫养分逐渐趋于缺乏状态，长期来看将不利于维持湿地的稳定与健康[5]。由此可知，该方法虽然可以在一定程度上恢复生态，但是长期使用西部地区黄河湿地的生物多样性降低明显，无法平衡湿地的合理利用以及湿地的生态保护。研究西部地区黄河湿地景观设计生态恢复，对于提升湿地保护率、促进西部地区黄河湿地生态恢复、维持西部地区黄河湿地生态健康发展具有重要意义。

无痕设计是近年来兴起应用于建筑设计、景观设计等方面，解决自然资源稀缺问题的设计方式。无痕设计以保护自然资源、自然能源为原则，将改善环境污染作为重要的设计方式[6]，是绿色设计理念中的重要设计方式。无痕设计充分考虑了生态资源的节约问题，设计过程中考虑了低能耗、低污染的原则，尊重原有的自然环境，以保护植物多样性、保护生态环境为设计的重要依据。以无痕设计作为景观设计理念，研究西部地区黄河湿地景观设计生态恢复方法，选取西部地区的黄河湿地作为研究对象，通过西部地区黄河湿地景观设计改善地区的生态环境，令西部地区黄河湿地恢复至健康状态。

1 西部地区黄河湿地景观设计生态恢复

1.1 西部地区黄河湿地生态系统特性

（1）营养物质循环特性。西部地区黄河湿地中的营养物质具有循环的特性。西部地区黄河湿地利用河流湿地区域的地形变化以及植被，令西部地区黄河湿地的营养物质伴随泥沙沉降[7-9]，避免营养物质向下游输送。湿地包含的营养物质令生物长时间停留在黄河湿地中，有利于西部地区黄河湿地的生物系统内部存储大量营养物质。

（2）网维特性。黄河湿地生态系统存在不同方向以及不同时间尺度的网络特性。西部地区黄河湿地景观设计生态恢复过程中，需要重视不同的空间结构以及不同地带的作用。黄河湿地不同位置的物理参数存在较大差异，因此黄河湿地不同位置的功能以及结构存在较大变化。黄河湿地的能量输入、水文循环以及物理结构等方面的响应存在明显差异。西部地区黄河湿地的植被覆盖、洪水周期等方面存在明显的异质性[10]。黄河湿地的生活环境较为多样化，不同位置的生物丰富性和多样性存在明显差异。黄河湿地的生物多样性在生境类型越多时越强，黄河湿地受到水文因子、化学因子的影响，具有较强的自我发展水平。

1.2 生态恢复景观设计原则

以无痕设计作为景观设计生态恢复的设计理念，西部地区黄河湿地景观设计的生态恢复需要遵循以下原则。

（1）自然循环性。西部地区黄河湿地景观设计时，需要充分遵循自然循环性原则，将自然循环性原则作为生态恢复的基本原则。生态恢复景观设计需要充分利用湿地生态系统具有的自我调节功能，令黄河湿地面向可循环以及健康的状态发展。景观设计时，需要采用低碳的材料，重视环保技术改善生态环境的作用[11-13]，充分利用黄河湿地具有的自然修复作用，尽量利用自然技术营造良好的黄河湿地自然环境，保障西部地区黄河湿地以良性循环状态恢复健康的生态环境。

（2）生物多样性。生物多样性原则是生态恢复景观设计的重要原则。景观设计时，需要避免有害物种的入侵，尽量引入适合西部地区生存的生物，提升黄河湿地的生物多样性。

（3）景观生态学。西部地区黄河湿地景观设计时，需要保证黄河湿地的大面积基质为固定状态。通过设计河岸廊道等方式，构建丰富多样的生境空间格局[14]，令完成景观设计的西部地区黄河湿地具有异质性以及多样性的景观。

（4）安全性。景观设计时，需要遵循安全性的原则。设计黄河湿地景观时，需要满足防洪的要求，避免洪水威胁人们的生命财产。景观设计时需要遵循社会安全、生态安全以及生存安全的重要需求[15]。黄河湿地景观设计具有为社会经济以及生态环境提供服务的重要功能。景观设计时，需要充分遵循经济、社会以及生态对黄河湿地的需求，景观设计的生态恢复措施需要满足多方面的安全需求。

1.3 景观设计生态恢复工程设计

（1）湿地用水预处理。为了保证进入西部地区黄河湿地的水质可以满足湿地生态恢复的水质要求，需要建立满足污水处理需求的湿地用水预处理工程。选取一级强化处理工艺作为西部地区黄河湿地用水预处理的强化处理工艺[16]，选取辐流式沉淀池处理完成污水处理后的沉渣，选取复配混凝工艺作为混凝沉淀工艺。

（2）湿地用水净化工程。通过湿地用水预处理保证进入西部地区黄河湿地的水质满足排放标准。通过预处理后的水中仍然具有较高的氮、磷等营养物质，为了避免黄河受到湿地中过量的营养物质影响[17]，需要在进入湿地的入水口处设置自然净化工程，通过水质的进一步净化，完善西部地区黄河湿地生态结构，令西部地区黄河湿地进一步发挥社会功能和生态功能。

（3）生态景观修复工程。西部地区黄河湿地需要建设健全的生物群落。依据湿地所在位置的地貌、水文以及地形等情况，选取不同方式修复湿地的生态环境。对于湿地资源较为集中的区域，需要重视生态景观的保护[18]。对于湿地资源破坏较为严重的区域，需要修复破坏较为严重区域的生态结构。针对黄河湿地生态结构严重受到破坏的区域，可以通过林草复合系统的建设，完善湿地的生态结构。通过人工辅助方式修复黄河湿地后，令黄河湿地的生态系统功能以及生态结构更加完善。针对西部地区黄河湿地的河道部分，可以通过人工种植方式，加强河道的绿化[19-20]，修复河道的生态环境。实施生态景观修复工程时，不仅需要重视景观的视觉效果，同时需要尽力保持西部地区黄河湿地原有的自然风格。

2 实例分析

选取西部地区某市的黄河湿地作为研究区域，黄河湿地是保护黄河生态环境的重要屏障。研究区域近年来受到严重的破坏，主要原因是污染物过量排放以及农业耕种造成的。其中，农业耕种面积达到了湿地总面积的1/3，植被覆盖率下降明显，生物种类以及数量有了明显的降低，甚至出现了严重的水土流失情况。通过研究区域景观设计生态恢复项目实施前后的对比，明确景观设计生态恢复为西部地区带来的生态效益。景观设计生态恢复前的湿地状况如图1所示。

图1 景观设计生态恢复前Fig.1 Landscape design before ecological restoration

采用无痕设计理念，以恢复西部地区黄河湿地的生态环境为目的，对研究区域进行景观设计。西部地区黄河湿地景观设计后的生态恢复结果如图2所示。

图2 景观设计生态恢复后Fig.2 Landscape design after ecological restoration

通过景观设计生态恢复后的效果图可以看出，将无痕设计理念应用于西部地区黄河湿地景观设计生态恢复中，研究区域的生态环境有了明显的改善。通过在水中、湿地周边分别设置了草坪和不同种类的树木，经修复后的研究区域植被覆盖率有了明显的提升，植被种类以及植被数量有所增加。图2结果验证了通过景观设计改善了西部地区黄河湿地的生态环境。经过景观设计生态恢复后，可体现生物多样性的动物恢复现状如图3所示。

通过图3结果可以看出，为了保持西部地区黄河湿地的生物多样性，将动物恢复与景观设计同步进行。设置了浅水区域以及深水区域，供西部地区黄河湿地的水禽类栖息。研究区域生态恢复时，为了提升生境的多样性，部分地区设置了石块，可供鱼类、哺乳类动物的生存，促进动物群落的分布。通过众多动物恢复现状获取良好的生态恢复效果，湿地动物种类和数量明显有所提升。

图3 动物恢复现状Fig.3 Current status of animal recovery

为了验证本文方法的生态恢复性能，统计研究区域在生态恢复前以及生态恢复后，不同景观类型的斑块数量、斑块密度、景观形状指数、生物多样性指标以及生物均匀度指数。

斑块数量统计结果如图4所示。由图4可知，黄河湿地景观设计生态恢复后，研究区域的景观斑块数量明显有所上升。斑块数量对比结果验证了研究区域经过人类的景观设计改造后，景观数量有所增加，景观结构复杂度较高。

图4 斑块数量Fig.4 Number of plaques

斑块密度统计结果如图5所示。由图5可知，生态恢复后，斑块密度有所增加，说明研究区域的景观数量有所增加。实验结果验证了采用景观设计进行西部地区黄河湿地生态恢复后，研究区域景观密度有了明显的上升，通过植物绿化改善黄河湿地生态环境效果明显。

图5 斑块密度Fig.5 Plaque density

景观形状指数统计结果如图6所示。由图6可知，生态恢复前后，研究区域的景观形状指数提升明显。景观形状指数越高，表示研究区域黄河湿地的景观类型边界更加复杂。景观设计生态恢复后，黄河湿地的景观设计为不规则的几何形状。景观设计的规划人员充分利用了黄河湿地的有效面积，提升了景观形状指数，增加了植被数量，改善了研究区域的生态环境。

图6 景观形状指数Fig.6 Landscape shape index

生物多样性指标统计结果如图7所示。由图7可知，研究区域不同景观类型的生物多样性均具有明显提升。生物多样性指标数值越高，表示研究区域的景观以及动物种类更多，植物类型更加丰富。对比结果验证，本文方法通过景观设计增加了植物以及动物的数量，景观类型呈现多样化以及分散化发展，有效改善了黄河湿地的生态环境。

图7 生物多样性指标Fig.7 Biodiversity indicators

生物均匀度指数统计结果如图8所示。通过图8可以看出，经过景观设计后的西部地区黄河湿地，生物均匀度指数上升明显。说明研究区域经过景观设计生态恢复后，景观异质性有所提升，黄河湿地景观内的众多生态组分呈现均匀分布。结果表明，经过景观设计生态恢复后，黄河湿地的景观类型呈现均匀分布，景观类型的差异有所降低。

图8 生物均匀度指数Fig.8 Bio-evenness index

在研究区域选取10个采样点，统计景观设计恢复生态前后，黄河湿地沉积物内的碳氮磷变化情况，统计结果见表1。由表1可知，经过景观设计恢复西部地区黄河湿地生态环境前后，研究区域黄河湿地内沉积物内包含的总有机碳、总磷以及总氮均呈现明显的下降趋势。经过景观设计恢复生态环境后，可以有效改善黄河湿地沉积物的富营养化情况。通过景观设计可以有效恢复黄河湿地的生态环境，生态环境改善效果明显。

表1 沉积物碳氮磷变化Tab.1 Changes of carbon，nitrogen and phosphorus in sediments

通过以上分析可知，景观设计可以实现西部地区黄河湿地的生态恢复。景观设计生态恢复项目实施后，可获取的效益如下：①社会效益。景观设计工程可以为西部地区黄河湿地的生态修复、生态建设提供理论依据。完成景观设计的西部地区黄河湿地可以为所在区域提供休息旅游场所，为项目所在区域带来经济效益。西部地区黄河湿地中包含丰富的生物资源，科学家们通过研究黄河湿地的生物资源，为我国的科学研究提供资料。通过生态环境保护教育和科学研究为人类带来社会性效益。②环境效益。完成景观设计的黄河湿地生态系统具有净化水质以及净化生态环境的作用，湿地生态系统可以净化湿地的水质，对于通过降雨进入湿地的污染物，通过湿地生态系统同样可以实现净化。通过完成景观设计的黄河湿地，作为保护黄河受到污染的重要屏障。景观设计工程的实施，可以提升植被的覆盖率，提升研究区域的生物多样性，改善研究区域的生态环境。通过研究区域生态环境的改善，提升研究区域的水土质量和环境质量，为人们提供良好的生活环境。

3 结论

西部地区黄河湿地受近年来经济飞速发展的影响，生态环境受到了严重的破坏。为此，本文引入无痕设计理念，选取西部地区某市的黄河湿地作为生态恢复效果分析的研究区域，通过湿地用水预处理、湿地用水净化工程和生态景观修复工程恢复西部地区黄河湿地的生态环境。实例分析结果表明，引入无痕设计理念，可以通过景观设计恢复黄河湿地研究区域的生态环境，修复后的黄河研究区域植被覆盖率和生物多样性明显提高，是保护西部地区黄河湿地生态可持续发展的重要途径。下一步研究中，可以从河道空间再造、环境小品及附属设施等方面研究黄河湿地景观设计生态恢复工程，以进一步提升黄河湿地的水土质量和环境质量。