人工濕地凈水技術(shù)在景觀中的應(yīng)用研究

馬靜++許彥紅

摘要：人工濕地的研究大致可以劃分為技術(shù)和景觀兩大派。借助近年來(lái)人工濕地凈水技術(shù)的研究成果，運(yùn)用于水體景觀設(shè)計(jì)。在水景設(shè)計(jì)時(shí)結(jié)合濕地類(lèi)型、水處理方法并選擇凈化能力高的植物進(jìn)行造景。實(shí)踐中須注意凈水研究和造景的適用對(duì)象不同，運(yùn)用上應(yīng)作調(diào)整；要求效果不同，不能只考慮凈水指標(biāo)；使用性質(zhì)不同，管養(yǎng)操作要跟上。

關(guān)鍵詞：人工濕地；凈水技術(shù)；濕地景觀；造景手法

中圖分類(lèi)號(hào)： S688文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)：1002-1302（2017）09-0115-02

目前，關(guān)于人工濕地的研究越來(lái)越受到關(guān)注和重視。研究主要針對(duì)濕地類(lèi)型分類(lèi)、濕地水體水質(zhì)情況、水生植物對(duì)水質(zhì)的影響、濕地植物選擇、濕地生態(tài)效益、濕地景觀設(shè)計(jì)和濕地景觀評(píng)價(jià)等多個(gè)方面。大致可分為2個(gè)派別：風(fēng)景園林和生態(tài)技術(shù)，而搞風(fēng)景園林的只顧景觀，設(shè)計(jì)作品好看；搞生態(tài)技術(shù)的又只顧技術(shù)問(wèn)題[1]。技術(shù)派（生態(tài)技術(shù)）的研究側(cè)重于對(duì)水體質(zhì)量、生態(tài)效益、動(dòng)植物種類(lèi)選擇等方面。景觀派（風(fēng)景園林）的研究則以濕地景觀為研究對(duì)象，從造景手法、景觀效果、游人活動(dòng)行為、季相變化、設(shè)計(jì)方案和建設(shè)方式等方面進(jìn)行研究，注重于設(shè)計(jì)方案的推敲、表達(dá)和設(shè)計(jì)建設(shè)的可行性分析。技術(shù)派的研究單純注重生態(tài)數(shù)據(jù)，沒(méi)有考慮景觀效果，而景觀派的設(shè)計(jì)又局限于造景形式，沒(méi)有全面考慮生態(tài)效益。但其實(shí)這2個(gè)派別的研究應(yīng)該相互結(jié)合，彼此促進(jìn)，各自吸取對(duì)方的研究成果形成景觀生態(tài)的雙贏局面。本研究參考人工濕地凈水技術(shù)近年的研究成果，運(yùn)用于水體景觀設(shè)計(jì)，改進(jìn)當(dāng)前人工濕地設(shè)計(jì)的問(wèn)題，在創(chuàng)造優(yōu)美景觀的同時(shí)兼顧生態(tài)性，探索凈水技術(shù)與濕地景觀設(shè)計(jì)在實(shí)際應(yīng)用中的較佳結(jié)合方式。

1人工濕地水體凈化技術(shù)研究現(xiàn)狀

人工濕地水體凈化技術(shù)的研究主要有濕地類(lèi)型、水處理方法和濕地植物凈水效果等方面，取得了較大的研究成果。

1.1人工濕地類(lèi)型的研究

人工濕地按水流流態(tài)可分為表面流、垂直流；按濕地的布水方式，可分為表面流、潛流人工濕地；按復(fù)雜程度不同可分為單一或復(fù)合型濕地[2]。表面流人工濕地為淺水基質(zhì)池構(gòu)造，池中種植水生植物。污水由水生植物莖稈上的生物膜完成凈化，與自然濕地最為接近。潛流人工濕地旱池構(gòu)造，水面低于基質(zhì)表面，呈潛流狀態(tài)，它利用基質(zhì)表面生長(zhǎng)的生物膜、豐富的植物根系及基質(zhì)的截留作用除去污染物[3]。這2類(lèi)人工濕地各有利弊。表面流人工濕地的優(yōu)點(diǎn)是建造簡(jiǎn)單、投資較低；缺點(diǎn)是負(fù)荷較低、占地面積大、易孳生蚊蠅、衛(wèi)生條件較差，溫度對(duì)凈水能力影響較大，不能充分利用填料及豐富的植物根系[4]。潛流人工濕地的優(yōu)點(diǎn)是污染物降解接觸點(diǎn)多、微生物豐富、負(fù)荷較大、占地面積小、污水處理效率高；缺點(diǎn)是建造費(fèi)用高，有機(jī)負(fù)荷較高時(shí)，容易發(fā)生堵塞，維護(hù)和管理費(fèi)用也較高[5]。

1.2水處理方法的研究

人工濕地污水處理系統(tǒng)由預(yù)處理單元和人工濕地單元組成。預(yù)處理的目的是減少污水中的懸浮物，防止?jié)竦靥盍隙氯_保濕地生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性，增加處理能力和使用壽命。預(yù)處理單元的設(shè)施包括格柵、沉沙池、沉淀池、穩(wěn)定池。通過(guò)設(shè)施，污水依次凈化后作為景觀用水排入人工濕地[6]。

人工濕地中的水體主要通過(guò)物理、化學(xué)和生化處理3方面途徑防止富營(yíng)養(yǎng)化。物理方法主要有引水稀釋、循環(huán)過(guò)濾、人工曝氣復(fù)氧、機(jī)械除藻等。化學(xué)方法主要有混凝沉淀、加藥氣浮、加殺藻劑等。生化處理法包括運(yùn)用膜生物反應(yīng)器、生物濾溝、水生植物凈化、生物操縱法等[7]。

1.3濕地植物凈水效果研究

濕地植物的研究主要側(cè)重于水生植物種類(lèi)、植物生態(tài)特性和凈水能力比較。水生植物凈水能力的研究表明：水生植物對(duì)重金屬的忍受能力由大到小為挺水植物>漂浮植物、浮葉植物>沉水植物；對(duì)于污染物的吸收積累能力由強(qiáng)到弱為沉水植物>漂浮植物、浮葉植物>挺水植物；根系發(fā)達(dá)的植物大于根系不發(fā)達(dá)的水生植物[8]；水體中養(yǎng)分的去除主要依靠植物的吸收利用，因此，首選生物量大、根系發(fā)達(dá)、年生育周期多和吸收能力好的植物。對(duì)單種植物凈水能力也有研究，目前已對(duì)香菇草、香蒲、大薸、鳳眼蓮、菖蒲、慈姑、水蔥、千屈菜、雨久花、澤瀉、蘆葦、旱傘草、金魚(yú)藻、狐尾藻、荷花、茭白等植物的凈水能力進(jìn)行了研究[9-11]。研究結(jié)果表明，香蒲、鳳眼蓮、大薸、蘆葦?shù)戎参锏膬羲芰γ黠@高于其他植物，在選用濕地植物時(shí)應(yīng)重點(diǎn)考慮[12]。

2凈水技術(shù)在實(shí)際造景中的運(yùn)用現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題

在景觀建造中，凈水技術(shù)被廣泛應(yīng)用于人工濕地設(shè)計(jì)，并建設(shè)了一大批以濕地景觀為主的城市公園。包括成都活水公園、杭州西溪濕地公園、重慶彩云湖濕地公園和重慶觀音塘濕地公園等?，F(xiàn)有濕地公園的景觀設(shè)計(jì)都不同程度地結(jié)合應(yīng)用了生態(tài)凈水技術(shù)，追求景觀于生態(tài)的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。比如將濕地建造模擬成表面流、潛流等濕地形式；結(jié)合景觀建造沉沙池、沉淀池等凈水設(shè)施；增加噴泉設(shè)計(jì)用來(lái)曝氣復(fù)氧；選用凈水效果好的濕地水生植物等[13]。雖然取得了一定的凈水效果，但在景觀價(jià)值的提升和后期管養(yǎng)方面仍然存在一些問(wèn)題。

2.1技術(shù)應(yīng)用生硬

景觀設(shè)計(jì)與凈水技術(shù)應(yīng)用結(jié)合較為生硬，僅是將凈水設(shè)施及構(gòu)筑物作簡(jiǎn)單的美化處理，談不上景觀價(jià)值。比如規(guī)則的凈水池（圖1）、沉淀池和簡(jiǎn)單的噴泉曝氧裝置（圖2）。

2.2植物選擇與搭配單一

在植物配置上，更注重植物的凈水能力，傾向于選擇凈水效果好的植物，導(dǎo)致植物品種較為單一，以根系發(fā)達(dá)植物為主，觀葉類(lèi)居多、開(kāi)花品種少、缺少季相變化。行列式種植或成片種植為主（圖3），層次搭配欠佳，降低了濕地的觀賞性。

2.3設(shè)計(jì)與管養(yǎng)脫節(jié)

在設(shè)計(jì)階段僅考慮景觀的營(yíng)造和對(duì)水體的凈化處理，卻沒(méi)有考慮后期養(yǎng)護(hù)的問(wèn)題，給建成后的管養(yǎng)帶來(lái)不小的麻煩。為豐富水景，劃分水面而設(shè)計(jì)了水中浮島，但所選植物卻需要日常收割管護(hù)。浮島離岸較遠(yuǎn)，管養(yǎng)不便；如果放任不管，又會(huì)影響景觀效果（圖4）。

3改進(jìn)建議

3.1凈水技術(shù)應(yīng)與景觀設(shè)計(jì)并重

采用設(shè)計(jì)手段豐富和改造凈水設(shè)施，使技術(shù)與景觀合二為一。比如：利用卵石、河沙、枯木、煤渣等不同基質(zhì)打造灘涂景觀，構(gòu)筑豐富多變的岸線。同時(shí)，在構(gòu)造上以潛流人工濕地模式進(jìn)行設(shè)計(jì)，并計(jì)算水力負(fù)荷和基質(zhì)沉積物分解耗時(shí)，制定合理的停床修整與輪作計(jì)劃，科學(xué)利用潛流灘涂形式，使景觀與功能更好地結(jié)合。曝氣裝置的設(shè)計(jì)可利用地形高差，與跌水、瀑布、滾水壩、噴泉等豐富的形式結(jié)合在一起。格柵、沉沙池、沉淀池、穩(wěn)定池等設(shè)施可結(jié)合植物種植，設(shè)計(jì)為回水塘形式，實(shí)現(xiàn)水中垃圾的自動(dòng)沉積和水體的凈化。但景觀的設(shè)計(jì)不單純考慮視覺(jué)效果，還須經(jīng)技術(shù)核算，確定適當(dāng)?shù)牟贾梦恢??；厮链笮『统鋈肟诖笮∫鶕?jù)流速和回水力計(jì)算得出。設(shè)置過(guò)濾設(shè)備，安排專(zhuān)人集中打撈，做好后期維護(hù)。

3.2植物的多樣化選擇搭配

在植物的選擇上，優(yōu)先考慮景觀效果和季相變化，再根據(jù)不同區(qū)域的功能選擇凈水能力強(qiáng)的水生植物。景觀用水和污水凈化處理的情況不同，景觀水體污染不大，主要是藻類(lèi)暴發(fā)性污染。在選擇植物時(shí)主要考慮植物對(duì)氮、磷的凈化能力，凈水植物以香菇草、鳳眼蓮、香蒲、蘆葦、美人蕉、黃花鳶尾、大薸等為主，但在使用時(shí)要注意圍護(hù)，防止植物無(wú)限擴(kuò)張。同時(shí)，開(kāi)發(fā)植物新品種，注重觀花類(lèi)、色葉類(lèi)植物選用，突出季相變化，豐富濕地色彩。并針對(duì)不同位置，采用不同種植模式，多層次搭配適宜植物，形成多變景觀效果。

3.3兼顧后期養(yǎng)護(hù)

濕地景觀的后期養(yǎng)護(hù)著重在水面浮物的打撈、植物殘?bào)w收割和局部基質(zhì)更換。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)針對(duì)這些養(yǎng)護(hù)內(nèi)容重點(diǎn)考慮集中設(shè)置打撈、收割位置，減少打撈和收割工作，避免更換基質(zhì)，降低養(yǎng)護(hù)成本。

4結(jié)語(yǔ)

隨著技術(shù)的進(jìn)步，水景設(shè)計(jì)日趨完善，越來(lái)越多的人工濕地凈水技術(shù)被運(yùn)用于景觀建造， 但技術(shù)研究和實(shí)際運(yùn)用的結(jié)合須要細(xì)致考量和實(shí)踐摸索。目前在水景中應(yīng)用濕地凈水技術(shù)還不夠成熟。本研究希望能為實(shí)際應(yīng)用中出現(xiàn)的問(wèn)題提出一些新的看法和思路。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳琳，饒利華，孫堅(jiān). 生態(tài)與園林的交融——杭州長(zhǎng)溪水生態(tài)修復(fù)公園的啟示[J]. 中國(guó)園林，2011，27（8）：1-7.

[2]劉雯，朱映川，周遺品，等. 垂直流-表面流復(fù)合人工濕地系統(tǒng)對(duì)污水的凈化效果研究[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2008，36（24）：10577-10579.

[3]張洪洋，于水利，修春海，等. 水平潛流人工濕地系統(tǒng)處理微污染原水的研究[J ]. 環(huán)境工程學(xué)報(bào)，2008，2（11）：1447-1450.

[4]劉曉輝，呂憲國(guó)，姜明，等. 濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的價(jià)值評(píng)估[J]. 生態(tài)學(xué)報(bào)，2008，28 （11）：5625-5630.

[5]蔣衛(wèi)剛. 人工濕地技術(shù)在景觀水處理中等應(yīng)用案例研究[J]. 環(huán)境污染與防治，2011，33（7）：87-89.

[6]翟旭，吳樹(shù)彪，侯保朝，等. [HJ1.7mm]人工濕地植物凈化效果研究[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009，37（31）：15368-15370.

[7]李科德，胡正嘉. 人工模擬蘆葦床系統(tǒng)處理污水的效能[J]. 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1994，13（5）：511-517.

[8]徐德福，李映雪，方華，等. 4種濕地植物的生理性狀對(duì)人工濕地床設(shè)計(jì)的影響[J]. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2009，28（3）：587-591.

[9]成水平，吳振斌，況琪軍. 人工濕地植物研究[J]. 湖泊科學(xué)，2002，14（2）：179-184.

[10]成水平，夏宜. 香蒲、燈芯草人工濕地的研究——Ⅲ. 凈化污水的機(jī)理[J]. 湖泊科學(xué)，1998，10（2）：66-71.

[11]陳永華，吳曉芙，郝君，等. 人工濕地植物應(yīng)用現(xiàn)狀與問(wèn)題分析[J]. 中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2011，27（31）：88-92.

[12]趙可新，錢(qián)萍. 水生、濕生植物在湖西綜合保護(hù)工程中的應(yīng)用[J]. 中國(guó)園林，2005，21（7）：73-75.

[13]成水平，吳振斌，況其軍. 人工濕地植物研究[J]. 湖泊科學(xué)，2002，14（2）：179-183.