景觀型人工濕地在海綿城市建設(shè)中的應(yīng)用探索

塔耀宇

（天津市水務(wù)規(guī)劃勘測設(shè)計有限公司，天津 300000）

0 引言

隨著中國城市化進程的不斷發(fā)展，城市硬化的領(lǐng)域正在不斷擴大。這就是為什么城市廢水和水污染等問題越來越明顯的原因。水污染和其他問題越來越明顯，無法明確增長戰(zhàn)略所消耗自然資源，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)落后，設(shè)施維護滯后，對城市安全造成了較大的影響。至今為止，已有超過40 個國家開啟了有關(guān)城市雨水利用、城市雨水管理的研究，研究成果逐漸豐富起來。其中，日本、美國、德國等國家已經(jīng)在雨水利用方面開發(fā)出先進技術(shù)，并研究了不同雨水管理水文模型并酌情建立了保障體系，體系依舊在不斷完善中。我國提出“海綿城市”理念，講究自然積累、自然滲透和自然凈化，這是中國在國際背景下對城市雨水管理概念的表達。

在城市海綿的建設(shè)中，最重要的途徑是保護和發(fā)展、低影響的開發(fā)。低影響開發(fā)（LID）主要是通過開發(fā)過程中的“滲透、保留、儲存、凈化、使用和排水”來控制和利用雨水。使用的技術(shù)措施包括綠色屋頂、滲水池、透水裝飾、雨沼澤、植草溝、初期雨水處理裝置等[1]。在設(shè)計和開發(fā)海綿城市的過程中，會酌情選擇合適技術(shù)并達成既定目標。其中，濕地不失為一種常見且有效的雨水處理辦法，體現(xiàn)出較強的“滲透、停滯、儲存和凈化”雨水功能，是海綿城市建設(shè)中非常重要的技術(shù)。

1 人工濕地概述

20 世紀70 年代后期開發(fā)的人工濕地技術(shù)。它是一個由人類建造的濕地控制系統(tǒng)，模擬濕地自然系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能。這是一個凈化污染水的過程。它由房間結(jié)構(gòu)、人工基質(zhì)、水生植物等組成。當(dāng)水進入人工濕地時，其雜質(zhì)通過床層被吸附、過濾和分解，得到水凈化。建成濕地是一個由“基質(zhì)-微生物-植物”組成的復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)，利用物理、化學(xué)和生物的協(xié)同效應(yīng)處理污水。

人工濕地的設(shè)計具有控制和工程特性。它通過調(diào)節(jié)水的進出模式、選擇填料種類和植物，優(yōu)化人工濕地生態(tài)系統(tǒng)中的物理、化學(xué)和生物效應(yīng)，并通過營養(yǎng)物和水的生物地球化學(xué)循環(huán)實現(xiàn)廢水的循環(huán)和無害化。同時，具有投資成本低、建設(shè)運營成本低的優(yōu)點；加工過程能耗低；出水處理效果穩(wěn)定可靠；組合式污水處理系統(tǒng)具有多樣性和適宜性的優(yōu)點。建設(shè)海綿城市的聯(lián)合技術(shù)措施，包括綠色屋頂、下沉式綠地、生物遏制室和植草溝，可以納入濕地的廣泛概念。結(jié)合項目建設(shè)，人工濕地在城市雨水管理和城市景觀建設(shè)中發(fā)揮著重要作用[2]。

2 景觀型人工濕地的構(gòu)建

大多數(shù)濕地系統(tǒng)主要關(guān)注濕地的水質(zhì)處理，而沒有考慮濕地的美學(xué)價值。濕地植物被種植在一塊，并定期放置在池塘、植物床和掛毯中。通風(fēng)系統(tǒng)也由設(shè)計不良的通風(fēng)機進行通風(fēng)。除了濕地植物帶來的綠色活力外，傳統(tǒng)濕地系統(tǒng)基本上沒有裝飾性景觀。只有將植物處理池和輔助水處理系統(tǒng)與其周邊景觀相結(jié)合，才能長期維護和利用，充分發(fā)揮濕地雨水調(diào)節(jié)和儲存的多重效應(yīng)，水凈化和提供娛樂設(shè)施。

景觀濕地建設(shè)的目的是在濕地傳統(tǒng)建設(shè)階段的基礎(chǔ)上，增加一個“景觀基礎(chǔ)設(shè)施項目”，確定濕地類別—選擇工藝流程—選擇合適的基質(zhì)—確定床體結(jié)構(gòu)和床深度—計算最佳水和地形負荷—選擇合適的植物物種。濕地的完整性通過添加景觀對象，如路線圖、休息平臺、景觀雕塑、景觀燈、標識系統(tǒng)等。在選擇濕地植物時，還考慮了裝飾性和功能性的結(jié)合，將濕地與周圍環(huán)境生態(tài)結(jié)合，為居民和游客提供開放的休閑空間。

3 景觀型人工濕地在海綿城市建設(shè)中的應(yīng)用

“海綿城市”的建設(shè)需要不同的承接，包括宏觀、中觀和微觀層面的取舍合作。海綿城市的建設(shè)在不同的尺度和層次上有其適宜的建設(shè)方法，其中濕地所營造的景觀起著重要的作用[3]。

3.1 景觀型人工濕地在海綿城市建設(shè)宏觀層面的應(yīng)用

海綿城市建設(shè)方法主要包括保護和重建區(qū)域水生態(tài)系統(tǒng)，包括確定重要生態(tài)區(qū)識別、建設(shè)生態(tài)走廊、建立藍藍線與綠線以及恢復(fù)水生態(tài)系統(tǒng)。城市區(qū)域水生態(tài)系統(tǒng)的重建是保護和恢復(fù)水生生態(tài)系統(tǒng)工作的重要組成部分。

在宏觀層面上，人工濕地主要是城市建成區(qū)外和鄰近城市以外的濕地系統(tǒng)。相對于自然濕地進行對比，人工濕地在更大程度上介于城市、村莊和自然濕地之間。人工濕地作為一種局部人工景觀，在過渡景觀中起著重要作用。因此，其具體風(fēng)格可以是國家濕地公園、生態(tài)旅游度假區(qū)、綠道城市、帶狀公園等。

城市附近景觀型人工濕地過渡區(qū)的目的是在進入自然濕地之前，將居民產(chǎn)生和生活的各種污染物排放到雨水中，以防止污染自然濕地的水箱。同時，建成的濕地過渡區(qū)可在該場地收集雨水，并在處理擬供居民使用或用于土地管理的濕地后將其排入水庫，從而大大降低水資源管理成本。此外，還將在景觀中修建濕地過渡帶，向游客展示了當(dāng)?shù)貎艋牧鲃舆^程，起到了普及和科學(xué)教育的作用，引導(dǎo)人們參與濕地保護，也為市民和游客提供了一個出行和使用郊區(qū)濕地的好地方。

3.2 景觀型人工濕地在海綿城市建設(shè)中觀層面的應(yīng)用

海綿城市建設(shè)的中觀層建設(shè)方法主要包括空間規(guī)劃領(lǐng)域的海綿城市（LID）設(shè)計和改造，這是中國海綿城市建設(shè)的關(guān)鍵區(qū)域。城市海綿門檻的建設(shè)基于生態(tài)優(yōu)先原則，將自然方法與人工措施相結(jié)合，最大限度地收集、滲透和凈化城市地區(qū)的雨水，以確保城市排水安全，防止取水，促進雨水資源的利用和環(huán)境保護。濕地上的土地可廣泛用于城市社區(qū)、城市公園、綠色道路區(qū)、城市河流等城市區(qū)域。具有調(diào)節(jié)和儲存雨水、凈化雨水、美化環(huán)境的作用。

基質(zhì)層由填料、土壤和植物根系組成，基質(zhì)層通常具有較高的孔隙度。同時，濕植物在生長過程中也能吸收、輸送和蒸發(fā)更多的水分，這對濕地雨水的儲存也有一定的重要性。在硬化土壤（如道路和廣場）附近分散建設(shè)濕地，可以控制來自源頭的風(fēng)暴，并將開發(fā)區(qū)的水文循環(huán)降至最低[4]。

從海綿城市的根本中可以看出，海綿城市不僅應(yīng)確保城市排水安全，防止水的抽取，還應(yīng)通過使用雨水資源促進環(huán)境保護和環(huán)境保護。然而，雨水作為非點源污染物，具有空間分散性、污染源異質(zhì)性、污染源廣、成分復(fù)雜、定量計算困難等特點。人工濕地可以有效地防治污水污染。濕地雨水流量可根據(jù)進水水質(zhì)條件和水流水質(zhì)要求，結(jié)合不同的濕地凈化設(shè)施，綜合考慮不同類型濕地的特點。此外，與傳統(tǒng)的城市污水處理方法相比，組合濕地技術(shù)具有投資小、維護簡單等優(yōu)點，且不容易造成二次污染。此外，在景觀上修建濕地可以改善城市環(huán)境，體現(xiàn)景觀之美，為市民提供休息和娛樂場所。

3.3 景觀型人工濕地在海綿城市建設(shè)微觀層面的應(yīng)用

海綿城市建設(shè)的微觀層面方法主要包括雨水的利用和回收水的再利用。屋頂花園或綠色屋頂是雨水利用的技術(shù)途徑之一。在屋頂花園或綠色屋頂上設(shè)計了一小塊濕地景觀。通過保護植被和人工濕地蓄水的容積功能，可以減少落在屋頂上的雨水。屋頂花園可以有效地減少污水和雨水，平均減少35%和100%；年平均有效減少總污水量68%。可以看出，屋頂花園或綠色屋頂是毛毯廠頭部的濕地，在控制雨水流量總量方面具有明顯的功能和優(yōu)勢，屋頂花園對調(diào)節(jié)小氣候、改善生活環(huán)境也有很好的作用。

4 我國建筑中景觀型人工濕地的工程實例

4.1 濕地系統(tǒng)總體布局

城市生活污水和雨水淌過草床，變成清清的流水，水中的蒲草、浮萍和水鳥相戲，形成一幅絕妙的生態(tài)景觀圖。10 月15 日，國內(nèi)惟一一處集污水處理與雨水處理為一體的渾南生態(tài)濕地示范工程竣工。陳政高市長認為，明年沈陽市要建設(shè)水城，雨水的收集與處理顯得格外重要，該工程的雨水收集與處理對于缺水的沈陽城市具有積極的借鑒及推廣作用[5]。

渾南新區(qū)人工濕地生態(tài)系統(tǒng)示范工程占地10.1 萬m2，由三項主要工程構(gòu)成，分別是污水濕地生態(tài)工程、雨水濕地生態(tài)工程、和污泥礦化床濕地工程。在今年4 月開工建設(shè)，總造價金額在1200 萬元左右，主要發(fā)揮水資源處理功能，每日處理的污水和雨水可達到3000t，其中的濕地只需用一般污水處理廠的1/3 運轉(zhuǎn)費進行維持即可，大大節(jié)約了資金成本。

這是一個典型的平流濕地工程，多種技術(shù)介入其中，也在靈活使用這些技術(shù)過程中更好的處理了污水，重點應(yīng)用了植物本身特有的凈化功能，植物涉及蘆葦、荷花等。另外，濕地西側(cè)建立的石墻也在發(fā)揮獨特作用，雨水天氣下，2km 范圍內(nèi)的雨水都可順著石墻的縫隙進入雨水濕地，起到了較好的引流效果。凈化效果非?？捎^，COD 數(shù)值為50mg/L，遠比污水處理廠的處理效果要好。后來，渾南人工濕地便獲取了“人工腎”美稱，可發(fā)揮調(diào)解氣候、凈化水體、保護生物多樣性作用，存在價值可見一斑。

4.2 景觀型人工濕地案例

（1）蒲河生態(tài)文化走廊。

蒲河不管是在長度還是面積上，都是令人贊嘆的，河上由冬雪湖、夏花湖、天乾湖等在內(nèi)7 個湖組成，因為形似北斗七星，所以獲取“七星湖”的稱號，有勇氣、祥和、蓬勃等吉祥蘊意。蒲河生態(tài)廊道建設(shè)工程由污水處理、文化、水利、綠色、道橋幾個工程構(gòu)成，投資高達45 億元，建有休閑廣場、景觀湖、濕地等，兩岸綠色面積有上千萬平方米，自然植被覆蓋率廣，水生植物也摻雜其中，最大程度的保護了自然生態(tài)。工程中建有藝術(shù)雕塑，存在寬闊的休閑廣場，讓這里成為名聲大噪的東北地區(qū)喬灌木的科普園和展示館。全線形成了連片綠化帶，罕見的珍稀鳥類棲息于此，每逢周末，草地里各色賬篷簇擁而立。營造出優(yōu)美的景觀型人工濕地，可謂是一步一景，如一條玉帶縈繞在沈北大地，像一串珍珠鑲嵌在沈北大地，是蒲河中最美、最具文化典范的生態(tài)文化走廊[6]。

（2）龍?zhí)断獫竦毓珗@。

龍?zhí)断獫竦毓珗@占地45hm2，投資金額近2 億元，當(dāng)前是川東北地區(qū)最大的城市綜合景觀人工濕地公園，具體位置在平昌縣佛頭山文化產(chǎn)業(yè)園和龍?zhí)断咚僦虚g，吸引了眾多人前來參觀。公園內(nèi)共有5 座景觀橋，包括車型橋、人行橋兩種類型。同時，園內(nèi)景觀橋分別對應(yīng)不同名稱且具有不同含義，如龍鳳橋、飛龍橋。有龍鳳呈祥廣場和音樂廣場，廣場配備齊全的硬件設(shè)施，滿足游客休憩、消費等需要，充分實現(xiàn)了休閑娛樂和生態(tài)保護的結(jié)合，屬于名副其實的海綿城市。公園內(nèi)的攔河壩是一大特色，采用不同河段的水洗工程打造出瀑布、流水等效果，強化園區(qū)景觀的觀賞性。除了這些，園區(qū)還配備獨特且精致的綠色景觀[7-8]，為游客增添了一抹綠色，加上綠色植物的多樣性，也讓濕地公園熱鬧非凡：園區(qū)內(nèi)的主色調(diào)是以黃花槐、臘梅、紅梅等為主的自然顏色，喬、灌、草則讓園區(qū)內(nèi)的綠色呈現(xiàn)多層次變化，強化了濕地公園的色彩與魅力。

5 結(jié)語

在海綿城市建筑的3 個層次中，濕地既能起到很好的污水吸收和污染控制作用，又具有很高的美學(xué)價值和生物棲息地功能。此外，濕地景觀的內(nèi)在特征非常符合海綿城市對覆蓋結(jié)構(gòu)的要求。在城市海綿的建設(shè)中，根據(jù)現(xiàn)有條件合理建設(shè)濕地，并與其他技術(shù)措施合理結(jié)合，城市海綿不僅可以實現(xiàn)雨水的滲透、攔截、儲存、清潔、利用和排水的目的，還可以實現(xiàn)良好的環(huán)境效益和社會經(jīng)濟效益。

作為一個人工濕地污染控制系統(tǒng)，世界各地都有成熟的設(shè)計規(guī)范和應(yīng)用指南。然而，在建設(shè)海綿城市的情況下，污染控制濕地、雨水控制和良好的景觀功能將比傳統(tǒng)的建成濕地系統(tǒng)具有更廣闊的發(fā)展前景。通過今后的建設(shè)和發(fā)展，在實現(xiàn)污水處理基本功能的基礎(chǔ)上，致力于景觀濕地的研究和實踐，使其在環(huán)境、社會和經(jīng)濟效益方面發(fā)揮更大的作用。