拯救城市泥潭基于傳統(tǒng)智慧思考下的城市污泥堆積廢棄地重生策略

參賽者：王兆迪、歐小楊、楊依茗、梁文馨、王子奇

學(xué)校院系：北京林業(yè)大學(xué)園林學(xué)院

指導(dǎo)教師：王向榮

拯救城市泥潭基于傳統(tǒng)智慧思考下的城市污泥堆積廢棄地重生策略

Freeing from Urban Quagmire Dredging Restoration Strategy Based on The Traditional Wisdom

參賽者：王兆迪、歐小楊、楊依茗、梁文馨、王子奇

學(xué)校院系：北京林業(yè)大學(xué)園林學(xué)院

指導(dǎo)教師：王向榮

1 城市泥潭——污水處理背后的灰色地帶

為了避免城市產(chǎn)生的生活和工業(yè)污水中的污染物質(zhì)進(jìn)入自然水循環(huán)系統(tǒng)之中，每個(gè)城市都必須建設(shè)一定數(shù)量的污水廠對(duì)污水進(jìn)行凈化處理。污水處理是人們對(duì)生態(tài)環(huán)境的一種保護(hù)措施，而污水處理過(guò)程產(chǎn)生的副產(chǎn)品——污泥，卻成為了二次污染源。因處理成本高等原因，污水處理廠對(duì)污泥違規(guī)傾倒、非法填埋，這一直是污水處理產(chǎn)業(yè)的灰色地帶。污泥含有大量病原體、重金屬離子等有毒有害物質(zhì)，使填埋污泥的土地及周邊水體遭受?chē)?yán)重污染，無(wú)法繼續(xù)使用，成為城市廢棄地。在受到污泥困擾的城市之中，武漢市所表現(xiàn)的問(wèn)題非常突出。武漢市毗鄰長(zhǎng)江，水系發(fā)達(dá)，位于河湖旁的污水處理廠將污水處理后排入水體之中，而此過(guò)程中產(chǎn)生的很大一部分污泥被非法填埋于臨近的魚(yú)塘、山坳等閑置土地，隨著生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)，水資源安全受到嚴(yán)重的威脅。我們選擇武漢市黃陂區(qū)湯仁海湖湖濱的污泥堆放廢棄地入手進(jìn)行研究，試圖探索城市泥潭的景觀綜合更新策略。

2 研究危害與價(jià)值——確立設(shè)計(jì)目標(biāo)

設(shè)計(jì)之初，我們對(duì)污水處理產(chǎn)生的污泥物質(zhì)組成、危害以及現(xiàn)有的處置手段進(jìn)行了較為深入的研究。由此發(fā)現(xiàn)，污水處理廠產(chǎn)生的污泥中重金屬、有毒有機(jī)物隨著污泥中水分的下滲和雨水沖刷，進(jìn)入土壤進(jìn)而污染水體；隨意堆放的污泥由于含水量過(guò)高，容易發(fā)生滑坡地質(zhì)災(zāi)害。雖然污泥給生態(tài)環(huán)境帶來(lái)了棘手的挑戰(zhàn)，但是只要經(jīng)過(guò)穩(wěn)定化和無(wú)害化處理，其中固有的重金屬元素、有機(jī)物質(zhì)就可以創(chuàng)造較高的回收價(jià)值和經(jīng)濟(jì)利益。

發(fā)達(dá)國(guó)家在面對(duì)污泥處置的問(wèn)題時(shí)，已經(jīng)發(fā)展出傳統(tǒng)填埋方式之外的一系列凈化污泥、提取出可回收利用的物質(zhì)、能源的新興技術(shù)手段。例如，利用污泥中的有機(jī)質(zhì)進(jìn)行微生物堆肥，把污泥轉(zhuǎn)變?yōu)榭捎糜谕恋馗牧嫉脑稀⑼ㄟ^(guò)加熱焚燒產(chǎn)生熱能、通過(guò)植物冶金技術(shù)提取污泥中的重金屬等等。這些創(chuàng)新的技術(shù)手段能夠較好地解決傳統(tǒng)填埋占用土地資源、非法堆放有害物質(zhì)污染環(huán)境并導(dǎo)致潛在生產(chǎn)原料被浪費(fèi)的問(wèn)題，但是由于對(duì)設(shè)備、資金等的要求較高，在我國(guó)未能被全面推廣。所幸的是，這些技術(shù)手段可以結(jié)合景觀化處理的需求，為我們提供借鑒和創(chuàng)新的思路。景觀設(shè)計(jì)師要處理的是已經(jīng)被污泥侵蝕的土地，應(yīng)當(dāng)從土地本身入手，首先要尋求一種安全穩(wěn)定的模式來(lái)整理土壤，使之成為各種污染凈化手段的載體，利用生態(tài)學(xué)的原理和現(xiàn)有的污泥處理工業(yè)技術(shù)，對(duì)廢棄的土地進(jìn)行就地的凈化，引導(dǎo)群落修復(fù)。我們的設(shè)計(jì)目標(biāo)是將污泥堆放廢棄地轉(zhuǎn)化為具有自我恢復(fù)功能、能處理一部分未來(lái)產(chǎn)生的污泥、并可結(jié)合城市公共空間使用需求的可持續(xù)性基礎(chǔ)設(shè)施。

3 基于傳統(tǒng)智慧的“垛田模式”的廢棄地更新策略

在傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，生活在江河之濱的勞動(dòng)者要不斷地與水爭(zhēng)奪更多的土地以供耕種，農(nóng)耕者需要保證土地具有較好的排水能力，同時(shí)能夠滿(mǎn)足輪換耕作物種的需求。因此，人們?cè)诨臑┎莸厣贤谕炼褖?，把臨水的土壤堆成梯形臺(tái)地的“垛田”形式。隨著垛田的形態(tài)不斷擴(kuò)大，互相聯(lián)系，則成為常見(jiàn)于武漢臨江地帶的農(nóng)耕形式——圩田。垛田能夠在保證土地形態(tài)穩(wěn)定的條件下，最大限度地促進(jìn)土壤排水，臺(tái)地的坡面上可以根據(jù)距離水的遠(yuǎn)近種植不同種類(lèi)的作物。由于污泥污染的土壤需要首先解決排水問(wèn)題，并通過(guò)生物手段進(jìn)行凈化，“垛田”形態(tài)的優(yōu)勢(shì)在污泥廢棄地的土壤改造中恰好可以借鑒。同時(shí)，由于“垛田”堆起土壤的高度和大小容易控制，結(jié)合植物對(duì)空間進(jìn)行劃分，可以形成不同用途的公共活動(dòng)場(chǎng)所，有助于使廢棄地轉(zhuǎn)化為納入城市服務(wù)的多功能用地。

基于上述，我們采用“垛田模式”的基本模塊對(duì)污泥堆放廢棄地進(jìn)行生態(tài)凈化和功能更新。城市泥潭景觀綜合更新的基本策略分為三步：生態(tài)優(yōu)化、資源利用、城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。

（1）生態(tài)優(yōu)化，這是場(chǎng)地中首先需要解決的問(wèn)題，最先做的是建立污泥塘與湖面的緩沖區(qū)，防止污染的進(jìn)一步擴(kuò)散。在污泥塘的周?chē)ㄔO(shè)“垛田”形態(tài)的干化、凈化裝置，使有害的污泥轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)害可利用物質(zhì)的同時(shí)，成為后期生態(tài)群落構(gòu)建的載體。種植耐性植物以及飼養(yǎng)蚯蚓可以縮短污泥向正常土壤轉(zhuǎn)化的周期，使污泥的重金屬含量、土壤含水量、土壤粒徑、有機(jī)物含量等指標(biāo)趨于正常土壤的水平。在此基礎(chǔ)上，正常的群落演替得以進(jìn)一步發(fā)展，恢復(fù)原有的湖濱、水塘、濕地的樣貌，重新成為動(dòng)物、昆蟲(chóng)的棲息地，成為物種多樣性豐富的生態(tài)群落。

（2）資源利用，即發(fā)掘污泥中蘊(yùn)含的潛在資源以及污泥本身加工成為產(chǎn)品的可能性。污泥中含有高水平的重金屬，選用不同種類(lèi)的植物種植，在降低土壤重金屬水平的同時(shí)可以對(duì)重金屬元素進(jìn)行有效的收集、分類(lèi)，以進(jìn)行進(jìn)一步的提煉。經(jīng)過(guò)污染凈化好的污泥因其較高的有機(jī)物、無(wú)機(jī)物（K、N、P）水平，可作為優(yōu)秀的化肥或土壤改良劑，成為經(jīng)濟(jì)產(chǎn)品或投入城市園林建設(shè)使用。

（3）城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，即基于原本污泥堆放廢棄地的場(chǎng)地特征，在生態(tài)優(yōu)化的基礎(chǔ)上，利用無(wú)害化的污泥產(chǎn)物塑造不同類(lèi)型的城市開(kāi)放空間。生態(tài)優(yōu)化過(guò)程塑造的干化、凈化裝置將成為場(chǎng)地的原有肌理，與原有的魚(yú)塘、湖面結(jié)合，在此基礎(chǔ)上產(chǎn)生豐富多樣的活動(dòng)空間，增加人群使用的多種可能性。洼地因自然匯水成為濕地，種植水生植物，涵養(yǎng)湖水；高地或成為多種用途的活動(dòng)廣場(chǎng)。多種角度“垛田”形態(tài)的組合形成豐富的豎向變化，可依勢(shì)成為臺(tái)地、劇場(chǎng)、生態(tài)壩，成為具有生態(tài)科普教育以及都市農(nóng)業(yè)展示功能的獨(dú)特景觀。場(chǎng)地成為新的城市公共空間的同時(shí)記錄了自身由最初的農(nóng)業(yè)用地到污泥堆積廢棄地，以及經(jīng)過(guò)景觀化的引導(dǎo)、改善，最終轉(zhuǎn)變?yōu)榫G色基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展過(guò)程。

本科生組二等獎(jiǎng)/Silver Award