濕地公園水系設(shè)計(jì)方法與工程技術(shù)研究

龍騰蛟

（長沙市望城區(qū)城市發(fā)展集團(tuán)有限公司，湖南 長沙 410000）

0 引言

隨著當(dāng)前生態(tài)環(huán)境破壞程度的不斷加劇，濕地遭到過度開發(fā)，使?jié)竦孛娣e減小的同時(shí)，生態(tài)功能隨之降低。而濕地公園的建設(shè)不僅能夠平衡生態(tài)環(huán)境，同時(shí)能夠促進(jìn)當(dāng)?shù)芈糜涡袠I(yè)的發(fā)展，而實(shí)現(xiàn)城市高質(zhì)量、可持續(xù)的發(fā)展，在該背景下，加強(qiáng)濕地保護(hù)越發(fā)受到重視，而水系系統(tǒng)作為濕地主要構(gòu)成部分，其重要性不言而喻，想要成功建設(shè)濕地公園，應(yīng)強(qiáng)化水系設(shè)計(jì)質(zhì)量。

由于“濕地”這一概念起步較晚，使得國內(nèi)外針對濕地公園及水系研究的內(nèi)容相對較少。國外針對水系規(guī)劃提出“綠道”的概念，將水系作為整體生態(tài)環(huán)境的主要載體，從而有效提高水體的實(shí)際效益。Dawei WU 等[1]認(rèn)為濕地保護(hù)對增加野生動(dòng)物多樣性有重要作用。國內(nèi)針對濕地公園的研究重點(diǎn)在于對濕地公園生態(tài)的恢復(fù)構(gòu)建以及公園規(guī)劃方面水系的研究中，叢毓等[2]結(jié)合對濕地的調(diào)查數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)濕地水系發(fā)展與濕地功能關(guān)系較為密切。馬澍等[3]認(rèn)為濕地水系變化與土壤內(nèi)部生態(tài)循環(huán)有較大關(guān)系。

本文創(chuàng)新點(diǎn)在于：其一，在內(nèi)容上，對實(shí)際的濕地公園進(jìn)行分析，并將研究的切入點(diǎn)放在濕地水系保護(hù)上。其二，在角度上，通過結(jié)合實(shí)際情況，了解濕地環(huán)境與生態(tài)發(fā)展的關(guān)系，并在此基礎(chǔ)上梳理了濕地公園的建設(shè)問題。

1 工程概況

大澤湖近自然濕地公園項(xiàng)目位于湖南省長沙市望城區(qū)大澤湖海歸小鎮(zhèn)片區(qū)，北至香爐洲大橋，南至環(huán)湖路及荷塘撇洪渠，西至金星北路，東至湘江大道景觀道。工程建設(shè)內(nèi)容主要包括水系連通、引水工程、生態(tài)駁岸、人工強(qiáng)化濕地、海綿設(shè)施、水下森林、園林綠化、建構(gòu)筑物以及相關(guān)配套工程。項(xiàng)目中一期生態(tài)濕地用地面積134.5km2，其中水域面積38.2km2；二期強(qiáng)化濕地用地面積54.8km2，其中水域面積17.3km2。結(jié)合實(shí)際情況，通過完善大澤湖近自然濕地公園設(shè)計(jì)方案，并檢查設(shè)計(jì)方案的合理性，以提高公園的實(shí)際規(guī)劃質(zhì)量。

2 濕地公園水系設(shè)計(jì)問題

2.1 水道萎縮

濕地公園水系設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)充分結(jié)合當(dāng)?shù)氐乃登闆r合理布局，確保濕地公園中水系建設(shè)質(zhì)量不斷提升。在水系設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)堅(jiān)持“生態(tài)合理性優(yōu)先原則”，充分結(jié)合園區(qū)內(nèi)部的水系情況進(jìn)行開發(fā)和利用，使原本的水文生態(tài)系統(tǒng)得到恢復(fù)，從而構(gòu)建完善的水系廊道肌理，使?jié)竦毓珗@的生態(tài)效益得到提升。但受到地理氣候因素以及城市建設(shè)等因素的影響，當(dāng)前城市濕地公園建設(shè)時(shí)，存在較為明顯水系不豐情況，影響整體水系統(tǒng)籌規(guī)劃效果。如在大澤湖濕地中，存在明顯的湖面萎縮問題，大澤湖位于長沙，該區(qū)域?yàn)閬啛釒Ъ撅L(fēng)氣候，氣候溫和同時(shí)降水充沛，但雨熱同期，盛夏季節(jié)溫度較高，降雨后快速蒸發(fā)，不利于儲(chǔ)存雨水供應(yīng)濕地水系循環(huán)。同時(shí)城市化建設(shè)進(jìn)程的加快，使?jié)竦刂車鷳B(tài)平衡受到影響，無法有效完成水系循環(huán)，使大澤湖的水體系統(tǒng)出現(xiàn)明顯退化。2003 年測量大澤湖面積時(shí)，整體面積約為32km2，截至2021年9 月再次測量，相比2003 年湖面面積銳減23km2。湖面面積的銳減，不僅說明當(dāng)前水道萎縮明顯，同時(shí)也預(yù)示著當(dāng)前大澤湖濕地環(huán)境整體較為脆弱，水是生命之源，在水體萎縮的情況下，周圍環(huán)境必然受到嚴(yán)重影響。因此，在濕地公園建設(shè)過程中，應(yīng)對水系的整體布局情況進(jìn)行詳細(xì)勘察與探究，進(jìn)一步加大對生態(tài)環(huán)境的保護(hù)效果。

2.2 水量不足

濕地公園水環(huán)境在營造過程中應(yīng)充分結(jié)合當(dāng)?shù)氐乃蛔兓闆r，結(jié)合豐水期和枯水期期間濕地區(qū)域漏出的范圍，合理設(shè)計(jì)并調(diào)整環(huán)境類型，為不同生物提供更為恰當(dāng)?shù)纳姝h(huán)境，從而使?jié)竦丨h(huán)境生態(tài)建設(shè)效果不斷提升[4]。在該過程中，對水系設(shè)計(jì)影響最大的因素為水量變化，只有保持充足的水量，才能補(bǔ)充水系生態(tài)系統(tǒng)，并為相關(guān)的生物提供恰當(dāng)?shù)纳姝h(huán)境。在大澤湖濕地環(huán)境中，由于湖面存在明顯的萎縮情況，導(dǎo)致水系中的含水量不足，無法支撐濕地循環(huán)，不利于構(gòu)建穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)。為保障濕地公園中的水系設(shè)計(jì)效果，應(yīng)提前了解當(dāng)前水循環(huán)的實(shí)際情況，并計(jì)算能夠滿足水系循環(huán)發(fā)展的最低閾值，結(jié)合不同區(qū)域的含水量要求，對水量進(jìn)行計(jì)算，采取其他引水方式補(bǔ)足當(dāng)前大澤湖濕地公園的實(shí)際需求，從而使?jié)竦丨h(huán)境達(dá)到明顯改善。

2.3 水體污染

水體污染是影響濕地公園生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的主要因素之一，由于濕地的功能性和生產(chǎn)力受到水系水文因素的影響，在人類的異常干擾影響下，使水體的自控能力下降，從而降低濕地的綜合能力，導(dǎo)致無法進(jìn)行環(huán)境凈化和水系調(diào)整，嚴(yán)重影響水體質(zhì)量。水體污染情況下，不僅使水體生態(tài)平衡遭到破壞，同時(shí)還會(huì)對區(qū)域內(nèi)的生物多樣性帶來不良影響。大澤湖濕地受到環(huán)境影響，整體水質(zhì)下降，經(jīng)過檢測，發(fā)現(xiàn)湖水中的總氮和總磷存在含量超標(biāo)的情況，究其原因，發(fā)現(xiàn)濕地周圍村莊生活污水以及附近養(yǎng)殖行業(yè)產(chǎn)生的污水均直接排放到大澤湖中，嚴(yán)重污染水體環(huán)境的同時(shí)，使?jié)竦刂械镍B類等動(dòng)物數(shù)量及種類大幅度減少。以往大澤湖濕地曾是鳥類天堂，經(jīng)監(jiān)測濕地區(qū)域分布的鳥類超過135 種，但最近監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，鳥類種類與數(shù)量明顯減少，單日檢測僅有54 種，此類情況明確顯示出大澤湖濕地環(huán)境破壞十分嚴(yán)重。

2.4 服務(wù)不足

濕地公園建設(shè)的主要目的是加強(qiáng)對濕地環(huán)境的保護(hù)，同時(shí)為人們提供良好的放松休閑場所，拉近人與自然環(huán)境之間的距離，從而幫助人們鍛煉健康體魄，緩解壓力。因此，在對濕地公園水系環(huán)境進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)充分了解水系的發(fā)展脈絡(luò)，并結(jié)合實(shí)際的水系環(huán)境變化情況，合理設(shè)計(jì)相應(yīng)的基礎(chǔ)設(shè)施和景觀設(shè)施，滿足游客的實(shí)際需求。但在大澤湖濕地公園建設(shè)過程中，受到水域減少和水體污染等情況的影響，使適宜性較高的實(shí)體環(huán)境相對較少，同時(shí)公園內(nèi)部基礎(chǔ)設(shè)施相對不足，使環(huán)境的美觀性相對較差，不利于提高濕地公園的游玩質(zhì)量，從而制約公園的發(fā)展。

3 提高濕地公園水系設(shè)計(jì)的工程技術(shù)研究

3.1 強(qiáng)化水系布局規(guī)劃

3.1.1 布局原則

濕地公園水系設(shè)計(jì)過程中，為提高工程建設(shè)效果，應(yīng)堅(jiān)持相應(yīng)的水系布局原則。首先，堅(jiān)持生態(tài)規(guī)律優(yōu)先原則。在水系設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)在原有生態(tài)水系基礎(chǔ)上，加大對原有水系的保護(hù)力度，強(qiáng)化對水系廊道的修整建設(shè)，以促進(jìn)原有水系穩(wěn)定循環(huán)。其次，堅(jiān)持生態(tài)效益優(yōu)先原則[5]。在水系設(shè)計(jì)時(shí)，對水系生態(tài)環(huán)境進(jìn)行恢復(fù)性布局，充分發(fā)揮水系生態(tài)保護(hù)措施，進(jìn)一步突出水系生態(tài)效益。最后，堅(jiān)持生態(tài)資源保護(hù)原則。在該過程中應(yīng)加強(qiáng)對水系生態(tài)環(huán)境的凈化處理，通過保護(hù)水生資源，不斷完善整體的生態(tài)鏈，促使?jié)竦毓珗@設(shè)計(jì)水平不斷提升。

3.1.2 總體布局

水系的總體布局過程中，應(yīng)結(jié)合原有水系廊道進(jìn)行設(shè)計(jì)，對其進(jìn)行保護(hù)和修復(fù)，使?jié)竦厮锤臃€(wěn)定，同時(shí)能夠促使?jié)竦毓珗@實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定循環(huán)運(yùn)行。首先，應(yīng)考慮水源情況，為補(bǔ)充濕地環(huán)境，選擇補(bǔ)給水源時(shí)，常見的二水源包括河流補(bǔ)水、再生水補(bǔ)水以及市政供水補(bǔ)水等方式。其中市政供水難度較大且整體成本較高。再生補(bǔ)水主要為雨水等城市回收用水。河流補(bǔ)水是在附近區(qū)域的河流中取水補(bǔ)足[6]。大澤湖濕地作為黃金河水系河湖連通工程的起點(diǎn)，其在引入水時(shí)，可以就近引入湘江水，同時(shí)將距離較近的岳麓污水處理廠尾水作為備用水源，以達(dá)到水資源補(bǔ)足的要求?；诖?，設(shè)計(jì)引水方案：在湘江堤壩上新建引水量為3.6m3/s 的水閘，使用提水泵站將湘江水引入到新建的引水渠中，該溝渠的長度約為310m，同時(shí)搭配暗涵1 900m。工程設(shè)計(jì)中大澤湖水位面積變化，如表1 所示。

表1 大澤湖水系設(shè)計(jì)前后變化

其次，廊道的保護(hù)管理。在水系廊道保護(hù)管理過程中，應(yīng)明確原有的河道位置和水系流向，并通過生態(tài)保護(hù)和生態(tài)恢復(fù)的方式加大對廊道的保護(hù)力度，同時(shí)結(jié)合廊道的類別和形態(tài)對其進(jìn)行優(yōu)化，使其生態(tài)效益和觀賞效益得以提升。大澤湖濕地公園構(gòu)建過程中，主要沿湘江和荷塘撇洪渠構(gòu)建生態(tài)廊道，同時(shí)對廊道的實(shí)際功能進(jìn)行開發(fā)，構(gòu)建以橫向通江軸線+縱向水系廊道為骨架的“十字形”空間結(jié)構(gòu)，從而滿足生態(tài)需求和公園游客的觀賞休閑需求。

3.2 重視水量調(diào)控設(shè)計(jì)

濕地生態(tài)系統(tǒng)對水資源的需求較高，在進(jìn)行水系設(shè)計(jì)過程中，為滿足循環(huán)運(yùn)行實(shí)際要求，需要對水量進(jìn)行計(jì)算，并合理調(diào)整引水情況，進(jìn)一步加強(qiáng)濕地環(huán)境保護(hù)效果。在計(jì)算生態(tài)需水量時(shí)，應(yīng)明確該蓄水量主要內(nèi)容主要為植物需水量、土壤需水量，分別對其進(jìn)行計(jì)算[7]。

濕地公園的植物需水量是指植物生長過程中需要的水分，其中主要由耗水項(xiàng)目為蒸騰作用產(chǎn)生。濕地土壤需水量與濕地滲透和補(bǔ)給地下水等內(nèi)容相關(guān)，對其進(jìn)行整合，可使用公式表示：

其中：WZ為生態(tài)總需水量，m3；WH為濕地?fù)Q水量，m3；WS為濕地滲透水量，m；WT為濕地蒸騰作用耗水量，m3；WJ為濕地降水量，m3。

分別進(jìn)行計(jì)算，則有：

其中：F為湖區(qū)面積，m2；H為水系深度，m；X為生態(tài)區(qū)平均降雨量，mm；n 為換水次數(shù)；a 為底層滲透系數(shù)，cm/s。K 為降雨收集系數(shù)。根據(jù)公式計(jì)算大澤湖的實(shí)際情況，并結(jié)合實(shí)際情況計(jì)算濕地環(huán)境中的需水量，以便控制引水方式和總引水量，減少資源成本和設(shè)備的管理成本。

引水過程中，應(yīng)結(jié)合引水的方式補(bǔ)足生態(tài)用水，從而使生態(tài)更加活躍，同時(shí)構(gòu)建新型水生生態(tài)系統(tǒng)，完善整體濕地公園的生態(tài)結(jié)構(gòu)[8]。大澤湖濕地主要從湘江引水，通過構(gòu)建引水工程，加強(qiáng)引水安全的同時(shí)，合理控制洪水帶來的影響。在該過程中，隨著引水工程的構(gòu)建，對濕地公園中現(xiàn)有水系進(jìn)行優(yōu)化，同時(shí)加大水體與環(huán)境之間的連通效果，借助排口調(diào)整湖水的水位，為多樣化生物群落提供不同的生存環(huán)境。同時(shí)為提高公園的美觀性，應(yīng)在引水工程建設(shè)時(shí)，設(shè)計(jì)功能區(qū)域，以游客需求為導(dǎo)向完成設(shè)計(jì)，從而使水系構(gòu)建更加完善。

3.3 加強(qiáng)水質(zhì)凈化管理

加強(qiáng)濕地水系的凈化功能，對提高生態(tài)平衡十分重要，水體設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)在保障濕地水資源的同時(shí)，提高水體的自凈能力，從而使?jié)竦厣鷳B(tài)系統(tǒng)更加完善。在該過程中，應(yīng)結(jié)合公園特點(diǎn)構(gòu)建相應(yīng)的結(jié)構(gòu)，以提高水質(zhì)凈化效果。

（1）設(shè)計(jì)生態(tài)護(hù)岸。護(hù)岸能夠加強(qiáng)對河岸的保護(hù)，減少流水的沖擊與侵蝕影響，從而保障河岸的安全性，使河岸生態(tài)環(huán)境更加穩(wěn)定。在設(shè)計(jì)時(shí)，為與周圍環(huán)境更加和諧，可以充分利用水生植物作為固定和凈化的主體，將其種植在河岸附近。生物生長過程中能夠有效凈化水質(zhì)，同時(shí)其根部能夠加固河岸，有效提高實(shí)際的生態(tài)治理效果。大澤湖中存在氮磷元素超標(biāo)的情況，因此在選擇植物時(shí)，可以選擇對此類元素吸收效果良好的植物，如蘆葦、鳶尾、金魚藻等，加強(qiáng)水體凈化處理效率。

（2）加大物理處理力度。針對部分污染較為嚴(yán)重的水體區(qū)域，在凈化處理時(shí)，可以通過換水、換土的方式進(jìn)行處理，將水體中的底泥挖出，攤鋪晾曬，對底部進(jìn)行人工曝氣處理，增強(qiáng)水體的自凈能力，同時(shí)補(bǔ)充水體中的氧氣，從而明顯減少水體中的有害物質(zhì)，提高水體質(zhì)量。

（3）合理應(yīng)用化學(xué)處理法，使用相應(yīng)的化學(xué)藥劑對污水進(jìn)行處理，從而使水體能夠滿足景觀要求，降低對環(huán)境和游客健康的影響。

大澤湖濕地水體治理過程中，增加沉水植物，使水下植物覆蓋率達(dá)到70%，并設(shè)置海綿設(shè)施、人工強(qiáng)化濕地、生態(tài)駁岸等水質(zhì)凈化設(shè)施，全面提高水體凈化效果。

3.4 完善公園服務(wù)設(shè)施

濕地公園在設(shè)計(jì)過程中，為提高游客與自然環(huán)境的接觸時(shí)間，應(yīng)充分利用濕地環(huán)境的調(diào)節(jié)能力，為游客提供良好的戶外環(huán)境，同時(shí)增加基礎(chǔ)設(shè)施和景觀建筑，使整體濕地環(huán)境的美觀性得以增強(qiáng)。同時(shí)在水體優(yōu)化過程中，不斷提高公園的生態(tài)環(huán)境，為鳥類提供幸?；A(chǔ)設(shè)施，構(gòu)建和諧生態(tài)環(huán)境，如圖1 所示。

圖1 濕地公園水系環(huán)境

大澤湖濕地近自然公園設(shè)計(jì)過程中，首先，堅(jiān)持以幸福基礎(chǔ)設(shè)施為核心理念，為人類和鳥類提供高質(zhì)量生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施。其中設(shè)計(jì)用材選擇時(shí)，使用新型清水混凝土、透光混凝土等材料，提升施工過程中的生態(tài)環(huán)保性和高效性。其次，深入學(xué)習(xí)貫徹習(xí)近平生態(tài)文明思想和生態(tài)資源空間布局，構(gòu)建河岸景觀，實(shí)現(xiàn)“治水、治岸、造景、互動(dòng)”同步實(shí)施，突出綠色休閑主題，吸引更多游客。最后，完善生態(tài)交通游賞體系，利用水系環(huán)境，完善相應(yīng)的游覽路徑，為游客提供不同的游覽路徑，從而促使整體濕地公園建設(shè)效果得到提升。

4 結(jié)論

綜上所述，濕地公園水系設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)通過合理規(guī)劃水系布局、重視水量調(diào)控管理、加強(qiáng)水體凈化處理以及完善公園服務(wù)設(shè)施等方式進(jìn)一步提高水系設(shè)計(jì)效果，從而使?jié)竦匮h(huán)更加順利。