湿地公园水系设计方法与工程技术研究

龙腾蛟

（长沙市望城区城市发展集团有限公司，湖南 长沙 410000）

0 引言

随着当前生态环境破坏程度的不断加剧，湿地遭到过度开发，使湿地面积减小的同时，生态功能随之降低。而湿地公园的建设不仅能够平衡生态环境，同时能够促进当地旅游行业的发展，而实现城市高质量、可持续的发展，在该背景下，加强湿地保护越发受到重视，而水系系统作为湿地主要构成部分，其重要性不言而喻，想要成功建设湿地公园，应强化水系设计质量。

由于“湿地”这一概念起步较晚，使得国内外针对湿地公园及水系研究的内容相对较少。国外针对水系规划提出“绿道”的概念，将水系作为整体生态环境的主要载体，从而有效提高水体的实际效益。Dawei WU 等[1]认为湿地保护对增加野生动物多样性有重要作用。国内针对湿地公园的研究重点在于对湿地公园生态的恢复构建以及公园规划方面水系的研究中，丛毓等[2]结合对湿地的调查数据分析，发现湿地水系发展与湿地功能关系较为密切。马澍等[3]认为湿地水系变化与土壤内部生态循环有较大关系。

本文创新点在于：其一，在内容上，对实际的湿地公园进行分析，并将研究的切入点放在湿地水系保护上。其二，在角度上，通过结合实际情况，了解湿地环境与生态发展的关系，并在此基础上梳理了湿地公园的建设问题。

1 工程概况

大泽湖近自然湿地公园项目位于湖南省长沙市望城区大泽湖海归小镇片区，北至香炉洲大桥，南至环湖路及荷塘撇洪渠，西至金星北路，东至湘江大道景观道。工程建设内容主要包括水系连通、引水工程、生态驳岸、人工强化湿地、海绵设施、水下森林、园林绿化、建构筑物以及相关配套工程。项目中一期生态湿地用地面积134.5km2，其中水域面积38.2km2；二期强化湿地用地面积54.8km2，其中水域面积17.3km2。结合实际情况，通过完善大泽湖近自然湿地公园设计方案，并检查设计方案的合理性，以提高公园的实际规划质量。

2 湿地公园水系设计问题

2.1 水道萎缩

湿地公园水系设计过程中，应充分结合当地的水系情况合理布局，确保湿地公园中水系建设质量不断提升。在水系设计时，应坚持“生态合理性优先原则”，充分结合园区内部的水系情况进行开发和利用，使原本的水文生态系统得到恢复，从而构建完善的水系廊道肌理，使湿地公园的生态效益得到提升。但受到地理气候因素以及城市建设等因素的影响，当前城市湿地公园建设时，存在较为明显水系不丰情况，影响整体水系统筹规划效果。如在大泽湖湿地中，存在明显的湖面萎缩问题，大泽湖位于长沙，该区域为亚热带季风气候，气候温和同时降水充沛，但雨热同期，盛夏季节温度较高，降雨后快速蒸发，不利于储存雨水供应湿地水系循环。同时城市化建设进程的加快，使湿地周围生态平衡受到影响，无法有效完成水系循环，使大泽湖的水体系统出现明显退化。2003 年测量大泽湖面积时，整体面积约为32km2，截至2021年9 月再次测量，相比2003 年湖面面积锐减23km2。湖面面积的锐减，不仅说明当前水道萎缩明显，同时也预示着当前大泽湖湿地环境整体较为脆弱，水是生命之源，在水体萎缩的情况下，周围环境必然受到严重影响。因此，在湿地公园建设过程中，应对水系的整体布局情况进行详细勘察与探究，进一步加大对生态环境的保护效果。

2.2 水量不足

湿地公园水环境在营造过程中应充分结合当地的水位变化情况，结合丰水期和枯水期期间湿地区域漏出的范围，合理设计并调整环境类型，为不同生物提供更为恰当的生存环境，从而使湿地环境生态建设效果不断提升[4]。在该过程中，对水系设计影响最大的因素为水量变化，只有保持充足的水量，才能补充水系生态系统，并为相关的生物提供恰当的生存环境。在大泽湖湿地环境中，由于湖面存在明显的萎缩情况，导致水系中的含水量不足，无法支撑湿地循环，不利于构建稳定的生态系统。为保障湿地公园中的水系设计效果，应提前了解当前水循环的实际情况，并计算能够满足水系循环发展的最低阈值，结合不同区域的含水量要求，对水量进行计算，采取其他引水方式补足当前大泽湖湿地公园的实际需求，从而使湿地环境达到明显改善。

2.3 水体污染

水体污染是影响湿地公园生态环境质量的主要因素之一，由于湿地的功能性和生产力受到水系水文因素的影响，在人类的异常干扰影响下，使水体的自控能力下降，从而降低湿地的综合能力，导致无法进行环境净化和水系调整，严重影响水体质量。水体污染情况下，不仅使水体生态平衡遭到破坏，同时还会对区域内的生物多样性带来不良影响。大泽湖湿地受到环境影响，整体水质下降，经过检测，发现湖水中的总氮和总磷存在含量超标的情况，究其原因，发现湿地周围村庄生活污水以及附近养殖行业产生的污水均直接排放到大泽湖中，严重污染水体环境的同时，使湿地中的鸟类等动物数量及种类大幅度减少。以往大泽湖湿地曾是鸟类天堂，经监测湿地区域分布的鸟类超过135 种，但最近监测发现，鸟类种类与数量明显减少，单日检测仅有54 种，此类情况明确显示出大泽湖湿地环境破坏十分严重。

2.4 服务不足

湿地公园建设的主要目的是加强对湿地环境的保护，同时为人们提供良好的放松休闲场所，拉近人与自然环境之间的距离，从而帮助人们锻炼健康体魄，缓解压力。因此，在对湿地公园水系环境进行设计的过程中，应充分了解水系的发展脉络，并结合实际的水系环境变化情况，合理设计相应的基础设施和景观设施，满足游客的实际需求。但在大泽湖湿地公园建设过程中，受到水域减少和水体污染等情况的影响，使适宜性较高的实体环境相对较少，同时公园内部基础设施相对不足，使环境的美观性相对较差，不利于提高湿地公园的游玩质量，从而制约公园的发展。

3 提高湿地公园水系设计的工程技术研究

3.1 强化水系布局规划

3.1.1 布局原则

湿地公园水系设计过程中，为提高工程建设效果，应坚持相应的水系布局原则。首先，坚持生态规律优先原则。在水系设计时，应在原有生态水系基础上，加大对原有水系的保护力度，强化对水系廊道的修整建设，以促进原有水系稳定循环。其次，坚持生态效益优先原则[5]。在水系设计时，对水系生态环境进行恢复性布局，充分发挥水系生态保护措施，进一步突出水系生态效益。最后，坚持生态资源保护原则。在该过程中应加强对水系生态环境的净化处理，通过保护水生资源，不断完善整体的生态链，促使湿地公园设计水平不断提升。

3.1.2 总体布局

水系的总体布局过程中，应结合原有水系廊道进行设计，对其进行保护和修复，使湿地水源更加稳定，同时能够促使湿地公园实现稳定循环运行。首先，应考虑水源情况，为补充湿地环境，选择补给水源时，常见的二水源包括河流补水、再生水补水以及市政供水补水等方式。其中市政供水难度较大且整体成本较高。再生补水主要为雨水等城市回收用水。河流补水是在附近区域的河流中取水补足[6]。大泽湖湿地作为黄金河水系河湖连通工程的起点，其在引入水时，可以就近引入湘江水，同时将距离较近的岳麓污水处理厂尾水作为备用水源，以达到水资源补足的要求。基于此，设计引水方案：在湘江堤坝上新建引水量为3.6m3/s 的水闸，使用提水泵站将湘江水引入到新建的引水渠中，该沟渠的长度约为310m，同时搭配暗涵1 900m。工程设计中大泽湖水位面积变化，如表1 所示。

表1 大泽湖水系设计前后变化

其次，廊道的保护管理。在水系廊道保护管理过程中，应明确原有的河道位置和水系流向，并通过生态保护和生态恢复的方式加大对廊道的保护力度，同时结合廊道的类别和形态对其进行优化，使其生态效益和观赏效益得以提升。大泽湖湿地公园构建过程中，主要沿湘江和荷塘撇洪渠构建生态廊道，同时对廊道的实际功能进行开发，构建以横向通江轴线+纵向水系廊道为骨架的“十字形”空间结构，从而满足生态需求和公园游客的观赏休闲需求。

3.2 重视水量调控设计

湿地生态系统对水资源的需求较高，在进行水系设计过程中，为满足循环运行实际要求，需要对水量进行计算，并合理调整引水情况，进一步加强湿地环境保护效果。在计算生态需水量时，应明确该蓄水量主要内容主要为植物需水量、土壤需水量，分别对其进行计算[7]。

湿地公园的植物需水量是指植物生长过程中需要的水分，其中主要由耗水项目为蒸腾作用产生。湿地土壤需水量与湿地渗透和补给地下水等内容相关，对其进行整合，可使用公式表示：

其中：WZ为生态总需水量，m³；WH为湿地换水量，m³；WS为湿地渗透水量，m；WT为湿地蒸腾作用耗水量，m³；WJ为湿地降水量，m³。

分别进行计算，则有：

其中：F为湖区面积，m2；H为水系深度，m；X为生态区平均降雨量，mm；n 为换水次数；a 为底层渗透系数，cm/s。K 为降雨收集系数。根据公式计算大泽湖的实际情况，并结合实际情况计算湿地环境中的需水量，以便控制引水方式和总引水量，减少资源成本和设备的管理成本。

引水过程中，应结合引水的方式补足生态用水，从而使生态更加活跃，同时构建新型水生生态系统，完善整体湿地公园的生态结构[8]。大泽湖湿地主要从湘江引水，通过构建引水工程，加强引水安全的同时，合理控制洪水带来的影响。在该过程中，随着引水工程的构建，对湿地公园中现有水系进行优化，同时加大水体与环境之间的连通效果，借助排口调整湖水的水位，为多样化生物群落提供不同的生存环境。同时为提高公园的美观性，应在引水工程建设时，设计功能区域，以游客需求为导向完成设计，从而使水系构建更加完善。

3.3 加强水质净化管理

加强湿地水系的净化功能，对提高生态平衡十分重要，水体设计时，应在保障湿地水资源的同时，提高水体的自净能力，从而使湿地生态系统更加完善。在该过程中，应结合公园特点构建相应的结构，以提高水质净化效果。

（1）设计生态护岸。护岸能够加强对河岸的保护，减少流水的冲击与侵蚀影响，从而保障河岸的安全性，使河岸生态环境更加稳定。在设计时，为与周围环境更加和谐，可以充分利用水生植物作为固定和净化的主体，将其种植在河岸附近。生物生长过程中能够有效净化水质，同时其根部能够加固河岸，有效提高实际的生态治理效果。大泽湖中存在氮磷元素超标的情况，因此在选择植物时，可以选择对此类元素吸收效果良好的植物，如芦苇、鸢尾、金鱼藻等，加强水体净化处理效率。

（2）加大物理处理力度。针对部分污染较为严重的水体区域，在净化处理时，可以通过换水、换土的方式进行处理，将水体中的底泥挖出，摊铺晾晒，对底部进行人工曝气处理，增强水体的自净能力，同时补充水体中的氧气，从而明显减少水体中的有害物质，提高水体质量。

（3）合理应用化学处理法，使用相应的化学药剂对污水进行处理，从而使水体能够满足景观要求，降低对环境和游客健康的影响。

大泽湖湿地水体治理过程中，增加沉水植物，使水下植物覆盖率达到70%，并设置海绵设施、人工强化湿地、生态驳岸等水质净化设施，全面提高水体净化效果。

3.4 完善公园服务设施

湿地公园在设计过程中，为提高游客与自然环境的接触时间，应充分利用湿地环境的调节能力，为游客提供良好的户外环境，同时增加基础设施和景观建筑，使整体湿地环境的美观性得以增强。同时在水体优化过程中，不断提高公园的生态环境，为鸟类提供幸福基础设施，构建和谐生态环境，如图1 所示。

图1 湿地公园水系环境

大泽湖湿地近自然公园设计过程中，首先，坚持以幸福基础设施为核心理念，为人类和鸟类提供高质量生态基础设施。其中设计用材选择时，使用新型清水混凝土、透光混凝土等材料，提升施工过程中的生态环保性和高效性。其次，深入学习贯彻习近平生态文明思想和生态资源空间布局，构建河岸景观，实现“治水、治岸、造景、互动”同步实施，突出绿色休闲主题，吸引更多游客。最后，完善生态交通游赏体系，利用水系环境，完善相应的游览路径，为游客提供不同的游览路径，从而促使整体湿地公园建设效果得到提升。

4 结论

综上所述，湿地公园水系设计过程中，应通过合理规划水系布局、重视水量调控管理、加强水体净化处理以及完善公园服务设施等方式进一步提高水系设计效果，从而使湿地循环更加顺利。