表流型塘系統(tǒng)濕地綜合治理

喬旭+那然

一、項(xiàng)目概況

山西省孝義市勝溪湖濕地公園占地面積230公頃，位于呂梁山脈東麓、勝溪湖水庫上游，地勢落差大，受內(nèi)陸暖溫帶季風(fēng)氣候影響，春冬多風(fēng)干旱，夏秋雨量集中，一年中82.9%的降雨分布在6-11月份，匯流時間短，防洪問題突出。同時，場地位于黃土高原，土質(zhì)松軟，地表徑流侵蝕現(xiàn)象嚴(yán)重，上游眾多的焦煤生產(chǎn)企業(yè)加重了現(xiàn)狀環(huán)境污染。雨洪每年攜帶大量粉煤灰、泥沙進(jìn)入水庫，地勢、氣候、土壤、工業(yè)生產(chǎn)的共同作用為場地帶來嚴(yán)重的環(huán)境問題。主要表現(xiàn)在：

第一，勝溪湖水庫城市水資源調(diào)控功能無法發(fā)揮。由于場地位于黃土高原，土質(zhì)松軟，地表徑流侵蝕現(xiàn)象嚴(yán)重，河水挾帶大量煤灰、泥沙等顆粒物，含沙量高達(dá)1.71kg/m3。以現(xiàn)狀水文條件，97.02%的顆粒物沉積于張家莊水庫底部，造成水庫泥沙淤積、庫容量減少，年均水庫泥沙淤積高達(dá)70萬余立方米，年均水庫清淤工程費(fèi)用約2100萬元。

第二，水庫上游洗煤水等排污嚴(yán)重，造成周邊環(huán)境嚴(yán)重污染。經(jīng)調(diào)查，區(qū)域內(nèi)的兌鎮(zhèn)河、下堡河作為煉焦、煤炭洗選及煉鐵等工業(yè)廢水的受納水體，水質(zhì)污染嚴(yán)重。經(jīng)檢測，張家莊水庫來水水質(zhì)核心指標(biāo)為固體懸浮物、COD、BOD5、氨氮、總磷，分別為103mg/L、99.3mg/L、15.95mg/L、9.26 mg/L、2.55 mg/L，距離水質(zhì)目標(biāo)地表Ⅳ類水的國家標(biāo)準(zhǔn)，分別超標(biāo)19.6、2.31、1.66、5.17、7.5倍。

第三，孝義市民缺少生態(tài)休閑活動空間。長期的工業(yè)化開采及對城市環(huán)境空間的粗放管理，造成了孝義城市環(huán)境空間的生態(tài)性遭到極大破壞，不僅造成了大規(guī)模的環(huán)境污染，更喪失了城市開放空間的休閑游憩屬性（圖1-2）。

二、設(shè)計(jì)理念/方案

基于上述三個問題，北京正和恒基濱水生態(tài)環(huán)境治理股份有限公司（以下簡稱“北京正和恒基公司”）通過前置庫沉砂、濕地凈化、旁路泄洪、雨水管理、文化重建等多方面探索和實(shí)踐，將水質(zhì)惡化、生態(tài)環(huán)境被嚴(yán)重破壞的區(qū)域，轉(zhuǎn)變成為一個生機(jī)勃勃的濕地公園。該項(xiàng)目采用“七水共治”和“海綿公園”理念，通過景觀統(tǒng)籌、非常規(guī)設(shè)計(jì)、生態(tài)修復(fù)三種方案實(shí)施。

（一）“七水共治”理念

依循“水安全、水環(huán)境、水資源、水經(jīng)濟(jì)、水生態(tài)、水景觀、水文化”的水務(wù)一體化技術(shù)理念，以安全為前提，協(xié)調(diào)統(tǒng)籌資源與環(huán)境及經(jīng)濟(jì)因素進(jìn)行科學(xué)考量，并從生態(tài)、景觀、文化三個維度，將環(huán)境治理、生態(tài)修復(fù)和景觀打造相結(jié)合，通過生態(tài)化的技術(shù)進(jìn)行濕地公園建設(shè)。

（二）“海綿公園”理念

在濕地公園改造工程中運(yùn)用“海綿”理念，打造具有可吸水、蓄水、滲水、凈水功能的“海綿體”，充分利用濕地公園綠地面積比例大，園林地形豐富，天然滲透力強(qiáng)等特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)雨洪系統(tǒng)的最佳管理，變公園為城市的“綠色海綿”。

（三）設(shè)計(jì)方案

1.景觀統(tǒng)籌，解決城市宗地問題。勝溪湖水庫承擔(dān)著孝義城市水資源的調(diào)控功能，以確保城市的雨洪安全。為此，工程技術(shù)人員通過科學(xué)、系統(tǒng)性地梳理調(diào)控方式，從實(shí)際問題出發(fā)，整體統(tǒng)籌運(yùn)作，不局限于岸上綠地內(nèi)的園林區(qū)域，完成項(xiàng)目的頂層設(shè)計(jì)。針對城市宗地的改造重建，保障區(qū)域空間的可持續(xù)發(fā)展，在一次性環(huán)境修復(fù)完成之后，重建環(huán)境的自然生態(tài)系統(tǒng)，使之在后續(xù)的發(fā)展過程中降低管理和養(yǎng)護(hù)成本，實(shí)現(xiàn)生態(tài)健康發(fā)展。同時將濕地海綿的作用有效納入城市水循環(huán)系統(tǒng)，并通過表流濕地的生態(tài)自然凈化過程，為水質(zhì)凈化提供保障，由此大大提升了勝溪湖水庫的入水標(biāo)準(zhǔn)，并在日常降水的過程中發(fā)揮其滯蓄雨水、回補(bǔ)地下水作用，為城市整體水循環(huán)創(chuàng)造良好的條件。

2.非常規(guī)設(shè)計(jì)，構(gòu)建可持續(xù)水環(huán)境。濕地公園整體規(guī)劃采用“前置庫+（人工濕地系統(tǒng)|旁路泄洪渠）+水庫”的空間布局形態(tài)?？紤]到季節(jié)性河流特點(diǎn)，整體設(shè)計(jì)采用“流動懸浮的花園”的設(shè)計(jì)定位：水多時為流動的濕地，水少時為懸浮的花園。為最大程度保留現(xiàn)狀楊樹林、留住有限的水資源，工程技術(shù)人員通過采用“林間濕地”的設(shè)計(jì)方案，既減少了對林地的破壞又減少了水面蒸發(fā)，起到了節(jié)水功能。

3.水動力沉沙模擬數(shù)據(jù)分析應(yīng)用——增大庫容、降低維護(hù)的設(shè)計(jì)途徑。沉沙池技術(shù)重點(diǎn)解決兌鎮(zhèn)河、下堡河挾帶大量煤灰、泥沙等顆粒物，通過水沙采樣分析，采用MIKE21模擬不同洪水情況下沉沙池流場分布、淤積厚度分布、泥沙淤積量，在解決下游水庫清淤面積大、費(fèi)用高的同時，為沉沙池的清淤提供技術(shù)支撐。由于沉沙池的過水?dāng)嗝孢h(yuǎn)遠(yuǎn)大于上游河道的過水?dāng)嗝?，水流通過沉沙池時流速減小，挾沙能力降低，使水流中的有害泥沙沉淀于池中。通過（圖3-4）沉沙池建成實(shí)景對比，完成了從灰色到綠色的轉(zhuǎn)變。沉沙池建設(shè)前粉煤灰、爐渣堆積，是典型的灰色場地，沒有生機(jī)。沉沙池建成后水質(zhì)達(dá)標(biāo)，植被覆蓋率高，景色宜人。

4.自凈型表流人工濕地技術(shù)應(yīng)用——監(jiān)測數(shù)據(jù)驗(yàn)證有效的設(shè)計(jì)成果。為有效解決河道來水水質(zhì)距離景觀用水標(biāo)準(zhǔn)相差較大的問題，工程技術(shù)人員通過采取人工濕地塘系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，在功能上起到水質(zhì)凈化作用。同時在景觀上是流動懸浮的花園，一方面利用自然生態(tài)系統(tǒng)中的物理、化學(xué)和生物的多重作用，實(shí)現(xiàn)對水體的凈化；另一方面利用現(xiàn)狀洼地形成的濕地塘系統(tǒng)，可以有效涵養(yǎng)水分，蓄積洪水，調(diào)節(jié)氣候，增加生物多樣性。

在整體方案的設(shè)計(jì)構(gòu)思中，工程技術(shù)人員以中國文化中的“如意”和“鳳灑翎羽”為創(chuàng)作來源，同時汲取了山西剪紙的特色元素，延伸出“鳳灑翎羽吉祥如意”的設(shè)計(jì)主題。沉沙池和泄洪渠的輪廓猶如一把如意落在場地中，代表著吉祥、順心；濕地的水脈輪廓猶如鳳凰的翎羽灑落大地，濕地中水泡、生境島、林窗的設(shè)計(jì)營造了豐富的濕地群落，展現(xiàn)出生物多樣、豐富性的特點(diǎn)，吸引鳥類形成百鳥朝鳳的濕地意境。

第一，利用現(xiàn)狀坑塘、空地設(shè)計(jì)而成水泡，水泡間以狹窄水道相連，模擬出自然濕地生境，通過植物和微生物的協(xié)同作用，去除污水中耗氧有機(jī)污染物、懸浮物、氮、磷、重金屬等。人工濕地對污染物去除率為COD24%，BOD523%，總氮13%，氨氮47%，總磷15%，固體懸浮物21%。

第二，濕地水泡系統(tǒng)同時起到就地吸納雨水的作用，成為接納洪水的“海綿”，為水庫和城市安全提供有力保障。濕地公園包含25個平均面積為780m2、平均深度為0.5m的濕地水泡，可解決大約9750m的調(diào)蓄流量，滿足雨水控制需求。

第三，濕地水泡可以最大限度降低對場地環(huán)境的影響，保留現(xiàn)狀林地。在豐水期，雨水收集池、跌瀑及生境島形成連續(xù)、流動的濕地景觀。而在枯水期時，水泡散落在場地中，形成“流動”與“漂浮”的景觀特色，形成林下活水系統(tǒng)。

第四，通過挺水植物、浮水植物、漂浮植物及沉水植物對水體中懸浮物的攔截，以及吸收水體及底泥中的氮、磷等營養(yǎng)元素，對水體進(jìn)行初步凈化，提高水體透明度。同時，水生植物的栽植也增加了水生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性，為魚類及兩棲類生物提供多樣性的棲息環(huán)境。勝溪湖濕地種植的水生植物以蘆葦和黃菖蒲為主，搭配喬木、灌木、地被植物，利用現(xiàn)有的防護(hù)林種植護(hù)坡植物構(gòu)建生態(tài)護(hù)坡，由此建立穩(wěn)定且生物多樣性豐富的濕地生態(tài)系統(tǒng)。

5.水生植物生態(tài)修復(fù)技術(shù)。水生植物生態(tài)修復(fù)技術(shù)是根據(jù)水生植物凈化水質(zhì)、抑制浮游藻類生長及水生植物為其他生物提供良好生存環(huán)境等修復(fù)機(jī)理，通過挺水植物、浮水植物、漂浮植物及沉水植物，吸收水體及底泥中的氮、磷等營養(yǎng)元素，增加水中溶解氧，提高水體透明度，增加水生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性（圖5）。

6.跌水曝氣富氧技術(shù)。勝溪湖濕地公園依地形從上游至下游共設(shè)計(jì)了五處跌水曝氣，逐層對湖水進(jìn)行曝氣富氧，增加水體中溶解氧含量，促進(jìn)污染物降解，最終起到凈化水質(zhì)的作用。

7.生態(tài)護(hù)岸（坡）技術(shù)。勝溪湖生態(tài)護(hù)岸（坡）采用多種形式，包括植物護(hù)岸、拋石護(hù)岸、石籠護(hù)岸、生態(tài)袋護(hù)坡。護(hù)岸（坡）的多樣性不僅具有護(hù)岸固堤、防止水土流失、為陸生和水生生物提供良好棲息環(huán)境的要求，而且滿足了景觀的多樣性。

三、生態(tài)修復(fù)，重塑生物共生系統(tǒng)

在整體工程的建設(shè)過程中，工程技術(shù)人員通過采取多重措施，在完成景觀建設(shè)的同時，重建了區(qū)域內(nèi)的生態(tài)系統(tǒng)，保留場地原有林地，為眾多的鳥類提供棲息地；大膽打破水利僵化的駁岸護(hù)坡形式，采用生態(tài)化護(hù)岸，為眾多的鳥類和兩棲類生物提供適宜的生存環(huán)境。同時通過景觀化的處理方式，改變傳統(tǒng)的堰壩阻斷性做法，營造出滿足游人戲水、動植物生長環(huán)境需求的跌水石堰。同時，水利設(shè)施的景觀化增大了曝氣富氧效果，多角度地提升了對環(huán)境的修復(fù)和持續(xù)性的維護(hù)；不同水深的水體豎向設(shè)計(jì)提供了豐富的水生生物生境，為沉水植物及水體內(nèi)的微生物提供了良好的環(huán)境。通過林地棲息地、石岸棲息地、水生生物棲息地的修復(fù)重建，恢復(fù)濱水生態(tài)系統(tǒng)的自凈能力，完善水岸生態(tài)系統(tǒng)，最終實(shí)現(xiàn)生態(tài)修復(fù)（圖6）。

據(jù)檢測，工程實(shí)施后，核心水污染指標(biāo)為：氨氮、總氮、總磷、懸浮顆粒物去除率分別達(dá)到47%、13%、15%、21%；COD、BOD5分別降低24%和23%；場地內(nèi)野生動物達(dá)到24目55科189種，鳥類133種，使無人問津的城市宗地成為省級旅游度假區(qū)，公園實(shí)現(xiàn)了生態(tài)系統(tǒng)與人性化游憩場所的雙重重建，達(dá)成了設(shè)計(jì)之初的總體構(gòu)想。作為人工次生濕地，本項(xiàng)目是具有示范意義的北方特色的“林間”濕地，同時也是山西地區(qū)的新典范，展示了現(xiàn)代生態(tài)文明。

四、社會效益

勝溪湖濕地公園（表流型塘系統(tǒng)濕地綜合治理工程）是北京正和恒基公司通過生態(tài)技術(shù)與景觀設(shè)計(jì)同步實(shí)施的結(jié)晶。該項(xiàng)目成功地將一個環(huán)境惡劣、沉沙淤積、景觀單一、生態(tài)系統(tǒng)脆弱、親水性差的林間空地改造成為一個環(huán)境優(yōu)美、植物茂密、物種多樣、吸引游客的林下活水區(qū)，成為集區(qū)域水利、城市濕地、生態(tài)文化、人文景觀為一體的多功能生態(tài)型濕地主題公園。勝溪湖濕地公園（表流型塘系統(tǒng)濕地綜合治理工程）不僅僅是一個景觀塑造工程，更是一個生態(tài)恢復(fù)工程，社會效益和經(jīng)濟(jì)效益實(shí)現(xiàn)了雙贏。

第一，對場地的影響。勝溪湖濕地公園（表流型塘系統(tǒng)濕地綜合治理工程）自2014年完工以來，從以往的水庫原位清淤改為前置庫清淤，既有效降低了清淤量，簡化了清淤流程，而且節(jié)省了公共資金的投入。此外，該項(xiàng)目還創(chuàng)建了一個大型的城市開放空間體系，風(fēng)景優(yōu)美，彼此貫通，吸引了大量本地市民和外地游客參觀旅游，帶動了當(dāng)?shù)芈糜螛I(yè)的發(fā)展。2014年，該項(xiàng)目被評為“國家4A級旅游景區(qū)”，2015年榮獲“國家城市濕地公園”稱號。孝義勝溪湖濕地公園因其獨(dú)特的設(shè)計(jì)手法、良好的建成效果和明顯的生態(tài)效益，成為類似生態(tài)設(shè)計(jì)的典范。

第二，對區(qū)域的影響。該項(xiàng)目成為當(dāng)?shù)爻鞘杏雾到y(tǒng)建設(shè)的重要組成內(nèi)容。項(xiàng)目的實(shí)施一方面極大地美化了環(huán)境，為市民提供了一個富有特色的休閑環(huán)境和人文景觀；另一方面通過濕地凈化系統(tǒng)向市民更好地展示了如何利用“自然的力量”進(jìn)行水質(zhì)凈化，成為自然科普館。項(xiàng)目建成后，這一地區(qū)的野生動物達(dá)到24目55科189種。其中，鳥類資源最為豐富：留鳥46種、夏候鳥43種、冬候鳥18種、旅鳥36種；有國家一級保護(hù)動物黑鸛、金雕、黃腳三趾鶉、大鴇4種；國家二級保護(hù)動物大天鵝、灰背隼等16種（圖7）。

第三，對專業(yè)實(shí)踐的影響。該項(xiàng)目對專業(yè)實(shí)踐的影響主要有如下幾方面：通過前置庫作用提高了水體的透明度；通過濕地強(qiáng)化，去除有機(jī)物、氮、磷等污染物；通過旁路泄洪渠保障項(xiàng)目區(qū)的防洪安全；通過流動懸浮的花園設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了水多水少時期的差異化景觀；通過林間濕地、生物廊道建設(shè)，既保留了現(xiàn)狀林地、減少了蒸騰節(jié)約水資源，又為野生動植物提供了適宜的棲息環(huán)境；通過本地鳳凰文化、剪紙文化的演繹，展現(xiàn)了當(dāng)?shù)氐木坝^特色。

（本文圖片由北京正和恒基公司提供）

（責(zé)任編輯：李靜敏）