景观型人工湿地在海绵城市建设中的应用探索

塔耀宇

（天津市水务规划勘测设计有限公司，天津 300000）

0 引言

随着中国城市化进程的不断发展，城市硬化的领域正在不断扩大。这就是为什么城市废水和水污染等问题越来越明显的原因。水污染和其他问题越来越明显，无法明确增长战略所消耗自然资源，基础设施建设落后，设施维护滞后，对城市安全造成了较大的影响。至今为止，已有超过40 个国家开启了有关城市雨水利用、城市雨水管理的研究，研究成果逐渐丰富起来。其中，日本、美国、德国等国家已经在雨水利用方面开发出先进技术，并研究了不同雨水管理水文模型并酌情建立了保障体系，体系依旧在不断完善中。我国提出“海绵城市”理念，讲究自然积累、自然渗透和自然净化，这是中国在国际背景下对城市雨水管理概念的表达。

在城市海绵的建设中，最重要的途径是保护和发展、低影响的开发。低影响开发（LID）主要是通过开发过程中的“渗透、保留、储存、净化、使用和排水”来控制和利用雨水。使用的技术措施包括绿色屋顶、渗水池、透水装饰、雨沼泽、植草沟、初期雨水处理装置等[1]。在设计和开发海绵城市的过程中，会酌情选择合适技术并达成既定目标。其中，湿地不失为一种常见且有效的雨水处理办法，体现出较强的“渗透、停滞、储存和净化”雨水功能，是海绵城市建设中非常重要的技术。

1 人工湿地概述

20 世纪70 年代后期开发的人工湿地技术。它是一个由人类建造的湿地控制系统，模拟湿地自然系统的结构和功能。这是一个净化污染水的过程。它由房间结构、人工基质、水生植物等组成。当水进入人工湿地时，其杂质通过床层被吸附、过滤和分解，得到水净化。建成湿地是一个由“基质-微生物-植物”组成的复合生态系统，利用物理、化学和生物的协同效应处理污水。

人工湿地的设计具有控制和工程特性。它通过调节水的进出模式、选择填料种类和植物，优化人工湿地生态系统中的物理、化学和生物效应，并通过营养物和水的生物地球化学循环实现废水的循环和无害化。同时，具有投资成本低、建设运营成本低的优点；加工过程能耗低；出水处理效果稳定可靠；组合式污水处理系统具有多样性和适宜性的优点。建设海绵城市的联合技术措施，包括绿色屋顶、下沉式绿地、生物遏制室和植草沟，可以纳入湿地的广泛概念。结合项目建设，人工湿地在城市雨水管理和城市景观建设中发挥着重要作用[2]。

2 景观型人工湿地的构建

大多数湿地系统主要关注湿地的水质处理，而没有考虑湿地的美学价值。湿地植物被种植在一块，并定期放置在池塘、植物床和挂毯中。通风系统也由设计不良的通风机进行通风。除了湿地植物带来的绿色活力外，传统湿地系统基本上没有装饰性景观。只有将植物处理池和辅助水处理系统与其周边景观相结合，才能长期维护和利用，充分发挥湿地雨水调节和储存的多重效应，水净化和提供娱乐设施。

景观湿地建设的目的是在湿地传统建设阶段的基础上，增加一个“景观基础设施项目”，确定湿地类别—选择工艺流程—选择合适的基质—确定床体结构和床深度—计算最佳水和地形负荷—选择合适的植物物种。湿地的完整性通过添加景观对象，如路线图、休息平台、景观雕塑、景观灯、标识系统等。在选择湿地植物时，还考虑了装饰性和功能性的结合，将湿地与周围环境生态结合，为居民和游客提供开放的休闲空间。

3 景观型人工湿地在海绵城市建设中的应用

“海绵城市”的建设需要不同的承接，包括宏观、中观和微观层面的取舍合作。海绵城市的建设在不同的尺度和层次上有其适宜的建设方法，其中湿地所营造的景观起着重要的作用[3]。

3.1 景观型人工湿地在海绵城市建设宏观层面的应用

海绵城市建设方法主要包括保护和重建区域水生态系统，包括确定重要生态区识别、建设生态走廊、建立蓝蓝线与绿线以及恢复水生态系统。城市区域水生态系统的重建是保护和恢复水生生态系统工作的重要组成部分。

在宏观层面上，人工湿地主要是城市建成区外和邻近城市以外的湿地系统。相对于自然湿地进行对比，人工湿地在更大程度上介于城市、村庄和自然湿地之间。人工湿地作为一种局部人工景观，在过渡景观中起着重要作用。因此，其具体风格可以是国家湿地公园、生态旅游度假区、绿道城市、带状公园等。

城市附近景观型人工湿地过渡区的目的是在进入自然湿地之前，将居民产生和生活的各种污染物排放到雨水中，以防止污染自然湿地的水箱。同时，建成的湿地过渡区可在该场地收集雨水，并在处理拟供居民使用或用于土地管理的湿地后将其排入水库，从而大大降低水资源管理成本。此外，还将在景观中修建湿地过渡带，向游客展示了当地净化水的流动过程，起到了普及和科学教育的作用，引导人们参与湿地保护，也为市民和游客提供了一个出行和使用郊区湿地的好地方。

3.2 景观型人工湿地在海绵城市建设中观层面的应用

海绵城市建设的中观层建设方法主要包括空间规划领域的海绵城市（LID）设计和改造，这是中国海绵城市建设的关键区域。城市海绵门槛的建设基于生态优先原则，将自然方法与人工措施相结合，最大限度地收集、渗透和净化城市地区的雨水，以确保城市排水安全，防止取水，促进雨水资源的利用和环境保护。湿地上的土地可广泛用于城市社区、城市公园、绿色道路区、城市河流等城市区域。具有调节和储存雨水、净化雨水、美化环境的作用。

基质层由填料、土壤和植物根系组成，基质层通常具有较高的孔隙度。同时，湿植物在生长过程中也能吸收、输送和蒸发更多的水分，这对湿地雨水的储存也有一定的重要性。在硬化土壤（如道路和广场）附近分散建设湿地，可以控制来自源头的风暴，并将开发区的水文循环降至最低[4]。

从海绵城市的根本中可以看出，海绵城市不仅应确保城市排水安全，防止水的抽取，还应通过使用雨水资源促进环境保护和环境保护。然而，雨水作为非点源污染物，具有空间分散性、污染源异质性、污染源广、成分复杂、定量计算困难等特点。人工湿地可以有效地防治污水污染。湿地雨水流量可根据进水水质条件和水流水质要求，结合不同的湿地净化设施，综合考虑不同类型湿地的特点。此外，与传统的城市污水处理方法相比，组合湿地技术具有投资小、维护简单等优点，且不容易造成二次污染。此外，在景观上修建湿地可以改善城市环境，体现景观之美，为市民提供休息和娱乐场所。

3.3 景观型人工湿地在海绵城市建设微观层面的应用

海绵城市建设的微观层面方法主要包括雨水的利用和回收水的再利用。屋顶花园或绿色屋顶是雨水利用的技术途径之一。在屋顶花园或绿色屋顶上设计了一小块湿地景观。通过保护植被和人工湿地蓄水的容积功能，可以减少落在屋顶上的雨水。屋顶花园可以有效地减少污水和雨水，平均减少35%和100%；年平均有效减少总污水量68%。可以看出，屋顶花园或绿色屋顶是毛毯厂头部的湿地，在控制雨水流量总量方面具有明显的功能和优势，屋顶花园对调节小气候、改善生活环境也有很好的作用。

4 我国建筑中景观型人工湿地的工程实例

4.1 湿地系统总体布局

城市生活污水和雨水淌过草床，变成清清的流水，水中的蒲草、浮萍和水鸟相戏，形成一幅绝妙的生态景观图。10 月15 日，国内惟一一处集污水处理与雨水处理为一体的浑南生态湿地示范工程竣工。陈政高市长认为，明年沈阳市要建设水城，雨水的收集与处理显得格外重要，该工程的雨水收集与处理对于缺水的沈阳城市具有积极的借鉴及推广作用[5]。

浑南新区人工湿地生态系统示范工程占地10.1 万m2，由三项主要工程构成，分别是污水湿地生态工程、雨水湿地生态工程、和污泥矿化床湿地工程。在今年4 月开工建设，总造价金额在1200 万元左右，主要发挥水资源处理功能，每日处理的污水和雨水可达到3000t，其中的湿地只需用一般污水处理厂的1/3 运转费进行维持即可，大大节约了资金成本。

这是一个典型的平流湿地工程，多种技术介入其中，也在灵活使用这些技术过程中更好的处理了污水，重点应用了植物本身特有的净化功能，植物涉及芦苇、荷花等。另外，湿地西侧建立的石墙也在发挥独特作用，雨水天气下，2km 范围内的雨水都可顺着石墙的缝隙进入雨水湿地，起到了较好的引流效果。净化效果非常可观，COD 数值为50mg/L，远比污水处理厂的处理效果要好。后来，浑南人工湿地便获取了“人工肾”美称，可发挥调解气候、净化水体、保护生物多样性作用，存在价值可见一斑。

4.2 景观型人工湿地案例

（1）蒲河生态文化走廊。

蒲河不管是在长度还是面积上，都是令人赞叹的，河上由冬雪湖、夏花湖、天乾湖等在内7 个湖组成，因为形似北斗七星，所以获取“七星湖”的称号，有勇气、祥和、蓬勃等吉祥蕴意。蒲河生态廊道建设工程由污水处理、文化、水利、绿色、道桥几个工程构成，投资高达45 亿元，建有休闲广场、景观湖、湿地等，两岸绿色面积有上千万平方米，自然植被覆盖率广，水生植物也掺杂其中，最大程度的保护了自然生态。工程中建有艺术雕塑，存在宽阔的休闲广场，让这里成为名声大噪的东北地区乔灌木的科普园和展示馆。全线形成了连片绿化带，罕见的珍稀鸟类栖息于此，每逢周末，草地里各色账篷簇拥而立。营造出优美的景观型人工湿地，可谓是一步一景，如一条玉带萦绕在沈北大地，像一串珍珠镶嵌在沈北大地，是蒲河中最美、最具文化典范的生态文化走廊[6]。

（2）龙潭溪湿地公园。

龙潭溪湿地公园占地45hm2，投资金额近2 亿元，当前是川东北地区最大的城市综合景观人工湿地公园，具体位置在平昌县佛头山文化产业园和龙潭溪高速中间，吸引了众多人前来参观。公园内共有5 座景观桥，包括车型桥、人行桥两种类型。同时，园内景观桥分别对应不同名称且具有不同含义，如龙凤桥、飞龙桥。有龙凤呈祥广场和音乐广场，广场配备齐全的硬件设施，满足游客休憩、消费等需要，充分实现了休闲娱乐和生态保护的结合，属于名副其实的海绵城市。公园内的拦河坝是一大特色，采用不同河段的水洗工程打造出瀑布、流水等效果，强化园区景观的观赏性。除了这些，园区还配备独特且精致的绿色景观[7-8]，为游客增添了一抹绿色，加上绿色植物的多样性，也让湿地公园热闹非凡：园区内的主色调是以黄花槐、腊梅、红梅等为主的自然颜色，乔、灌、草则让园区内的绿色呈现多层次变化，强化了湿地公园的色彩与魅力。

5 结语

在海绵城市建筑的3 个层次中，湿地既能起到很好的污水吸收和污染控制作用，又具有很高的美学价值和生物栖息地功能。此外，湿地景观的内在特征非常符合海绵城市对覆盖结构的要求。在城市海绵的建设中，根据现有条件合理建设湿地，并与其他技术措施合理结合，城市海绵不仅可以实现雨水的渗透、拦截、储存、清洁、利用和排水的目的，还可以实现良好的环境效益和社会经济效益。

作为一个人工湿地污染控制系统，世界各地都有成熟的设计规范和应用指南。然而，在建设海绵城市的情况下，污染控制湿地、雨水控制和良好的景观功能将比传统的建成湿地系统具有更广阔的发展前景。通过今后的建设和发展，在实现污水处理基本功能的基础上，致力于景观湿地的研究和实践，使其在环境、社会和经济效益方面发挥更大的作用。