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城市水環(huán)境治理中的人工濕地公園模式的探討

2019-11-29 13:05:00    作者:吳昊     來(lái)源:中國(guó)風(fēng)景園林網(wǎng)     瀏覽次數(shù):

  闡明了濕地和人工濕地的概念,并對(duì)人工濕地技術(shù)進(jìn)行了介紹,并對(duì)人工濕地公園的概念進(jìn)行了定義。并列舉星云湖-撫仙湖出流改道工程中的濕地公園案例。最后對(duì)未來(lái)人工濕地發(fā)展趨勢(shì)提出自己的五點(diǎn)看法,分別為場(chǎng)景多元化、城市中心化、高效化、智慧化和人性化。
 

  做濕地公園的大設(shè)計(jì),是難度非常高的事情,為什么呢?因?yàn)檫@是把人的物質(zhì)需求,精神需求及大的生態(tài)系統(tǒng)結(jié)合的非常完美的一項(xiàng)工作。

  1 濕地的概念

  什么是濕地,濕地就是具有水陸兩棲屬性的生態(tài)系統(tǒng),濕地可以分為很多種,從大的方面來(lái)說(shuō)基本上分成自然濕地和人工濕地。

  1.1人工濕地

  人工濕地-傳統(tǒng)的鴨米稻田共生系統(tǒng)(圖1),就是人為去做的水陸交替的兩棲系統(tǒng),比如說(shuō)傳統(tǒng)上的稻田景觀,還有一個(gè)很特別的門(mén)類(lèi),濕地是整個(gè)大流域,或者是水系統(tǒng)環(huán)節(jié)中的重要一環(huán),不能孤立地去談濕地的修復(fù),濕地的保護(hù),衡水湖這樣一個(gè)重要的湖體其實(shí)是四通八達(dá)的,和上游水系都是連通的。

城市水環(huán)境治理中的人工濕地公園模式的探討

圖1 人工濕地-傳統(tǒng)的鴨米稻田共生系統(tǒng)

  美國(guó)Stephenville人工水處理濕地,是一個(gè)和周?chē)鄬?duì)隔離,進(jìn)行水處理的人工濕地,實(shí)際仿自然的結(jié)構(gòu),人工濕地有水處理的功能。自然濕地在不斷減少的同時(shí),中國(guó)人工濕地的數(shù)量,從1990年是一個(gè)上升的趨勢(shì),而在歐美國(guó)家大概有了十萬(wàn)座人工濕地的建造,在國(guó)內(nèi)這幾年增加的非???。

  功能主要是在自然濕地或者是其他處理手段不再能夠承擔(dān)所期望的水質(zhì)處理的目標(biāo)時(shí),采用的仿自然的人工加強(qiáng)式的處理手段,對(duì)比傳統(tǒng)市政污水處理廠與人工濕地的區(qū)別:

  傳統(tǒng)市政污水處理廠使用的二級(jí)處理工藝如活性污泥法已經(jīng)相當(dāng)成熟,雖然流程清晰和可控,但卻存在污染物去除環(huán)境要求嚴(yán)苛、基建成本大運(yùn)行成本高、功能單一的不足,目前還主要以去除有機(jī)碳源污染物或針對(duì)性的工業(yè)廢水成分為主,對(duì)高氮、磷的富營(yíng)養(yǎng)化水去除效果不佳。人工濕地去除污染物主要通過(guò)填料介質(zhì)、水生植物和微生物群所發(fā)生的復(fù)雜物理、化學(xué)和生物作用完成。人工濕地的顯著特點(diǎn)之一就是其對(duì)有機(jī)污染物、氮、磷、重金屬、病原體等均有較強(qiáng)的去除能力,背后正是自然過(guò)程和工廠化處理過(guò)程相比所具備的更復(fù)雜和更綜合的功能。在足夠的可利用面積情況下,人工濕地尤其是潛流濕地可以做到優(yōu)于傳統(tǒng)二級(jí)處理的出水水質(zhì)。

  人工濕地技術(shù)的分類(lèi)譜系(圖2),這個(gè)譜系很全,上面是人工濕地和自然濕地,包括修復(fù)式的濕地,反映了不斷的細(xì)分和加強(qiáng),包括潮汐流的濕地,包括進(jìn)行發(fā)電的功能的濕地,都在濕地前沿技術(shù)的研究中。

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圖2 人工濕地技術(shù)分類(lèi)譜系

  表流濕地模擬自然水體對(duì)污染物去除的過(guò)程,還有水平前流,包括一些特種的,包括人工加強(qiáng)的前流濕地,在國(guó)內(nèi)應(yīng)用很多,都比較成熟。另外,既然人工創(chuàng)造了這么一塊濕地,就不能忽視人工濕地的自然屬性和生態(tài)完整性,凈化水用到的土壤、微生物、植物,其實(shí)也是一個(gè)相互耦合的自然循環(huán)和生態(tài)系統(tǒng),功能化空間和公園生態(tài)化的空間、休閑的空間,應(yīng)該達(dá)成很好的結(jié)合,所以叫它人工濕地公園,其實(shí)不同于一般的濕地公園或者是城市濕地公園,國(guó)家城市濕地公園設(shè)計(jì)導(dǎo)則對(duì)濕地公園做了一個(gè)很清晰的定義。

  2 人工濕地公園

  2.1人工濕地公園的定義

  “人工濕地公園”是指為凈化水質(zhì)而人工建設(shè),成為城市綠地系統(tǒng)的一部分,具有濕地的生態(tài)功能和特征,形成保護(hù)、科普、休閑等功能于一體的公園。

  2.2人工濕地公園的特征

  “人工濕地公園”具有區(qū)別于“普通城市濕地公園”、“濕地保護(hù)區(qū)”、“水景公園”等以下主要特征:在功能上,以?xún)羲δ転橹?,自然和休閑功能為輔。在上下游關(guān)系上,上游有穩(wěn)定的進(jìn)水水源(污水、二級(jí)處理尾水、雨水、受污染環(huán)境水等),出水往往匯入下游的自然型濕地或者河湖成為環(huán)境水。在區(qū)位和用地上,相比較多位于城郊的自然型濕地,“人工濕地公園”由于承擔(dān)水處理功能,大部分位于城市中心或近郊,所以基本是“城市人工濕地公園”。不同于“修復(fù)型”或重建型的濕地,用地狀態(tài)在建設(shè)前不一定是原始自然狀態(tài),經(jīng)常會(huì)位于建設(shè)用地或城市綠地內(nèi),有的位于河漫灘或水岸空間。在維護(hù)和管理上,以控制進(jìn)出水的水量水質(zhì)為基礎(chǔ),有明確的功能和結(jié)構(gòu)邊界。通過(guò)植物的收割、填料介質(zhì)的清理、管網(wǎng)的疏通等維護(hù)工作來(lái)達(dá)到對(duì)進(jìn)出水速率、水力和表面負(fù)荷、停留時(shí)間等功能要求。在空間規(guī)劃上,為達(dá)到空間綜合利用,往往人工濕地根據(jù)處理規(guī)模的大小進(jìn)行多種方式的組合,如并聯(lián)式、串聯(lián)式和綜合式等,人工濕地還常與生態(tài)氧化塘、或者自然式濕地等一起實(shí)現(xiàn)多種復(fù)合功能和靈活自由的空間形式。

  3 星云湖-撫仙湖出流改道工程人工濕地公園(圖3)

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圖3 星云湖-撫仙湖出流改道工程

  3.1項(xiàng)目背景

  撫仙湖是一個(gè)大而干凈的湖,左側(cè)還有一個(gè)湖叫做星云湖,十年前有發(fā)生過(guò)一個(gè)很大的工程叫做撫仙湖、星云湖出流改道工程,因?yàn)闅v史形成的上下游關(guān)系上,星云湖水比較臟,但位于撫仙湖的上游,所以城市污染的水進(jìn)到星云湖,然后又到了撫仙湖,撫仙湖慢慢出現(xiàn)了富營(yíng)養(yǎng)化的趨勢(shì)。水利部2007年做了一期工程,把撫仙湖干凈的水導(dǎo)入星云湖,改善星云湖的水質(zhì),臟水不再污染撫仙湖。星云湖的水也改道,流到下游的城市叫做玉溪,問(wèn)題就來(lái)了,最干凈的水改進(jìn)了劣五類(lèi)的星云湖的水,但是劣五類(lèi)的水需要進(jìn)到城市的水體,所以這個(gè)項(xiàng)目現(xiàn)在是一個(gè)流域治理的大背景,在未來(lái)大概5年之內(nèi),要陸續(xù)地建成大概4個(gè)大大小小的濕地群(圖4),設(shè)計(jì)方案提出來(lái)用濕地加海綿城市的方法,來(lái)逐步解決這個(gè)問(wèn)題。

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圖4 “濕地群”流域治理

  3.2玉溪特色旅游線

  玉溪市守著這么大的旅游資源也提出來(lái)從上游的撫仙湖到下游市內(nèi)形成一個(gè)旅游線路,以海綿城市樣板區(qū)旗艦項(xiàng)目為起點(diǎn),以具有國(guó)際吸引力,擁有規(guī)模不遜于瑪雅文明的的水下古滇文明資源的撫仙湖為終點(diǎn),串連東風(fēng)水庫(kù)、九溪濕地、九溪特色小鎮(zhèn)、星云湖,聯(lián)動(dòng)打造一條具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)資源和世界級(jí)影響力的玉溪特色旅游線(圖5)。

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圖5 玉溪特色旅游線

  3.3濕地設(shè)計(jì)

  下游的濕地(圖6),這是市中心水系的情況,濕地的位置在紅色的地方,在上游星云湖的水進(jìn)來(lái)的時(shí)候做了這塊濕地,處理完再進(jìn)入下游的水體里面去。現(xiàn)狀的水體非常臟。濕地工藝流程(圖7),因?yàn)榈胤奖容^好,剛才也談到人工濕地的一個(gè)長(zhǎng)處就是利用很少比自然濕地更小的面積去達(dá)成水質(zhì)處理的目標(biāo),我們采用了預(yù)處理的設(shè)施。

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圖6 下游濕地

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圖8 工藝流程

  這是濕地的工藝布局(圖8),復(fù)合濕地的技術(shù)是采用垂直流的技術(shù),形態(tài)上比較靈活,曝水,出水沒(méi)有水平流對(duì)幾何的限制條件,采用了上行,下行復(fù)合的濕地,結(jié)合景觀包括地形的設(shè)計(jì)原則,兩個(gè)疊加在一起,形成了未來(lái)的濕地公園(圖9)。

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圖8 濕地工藝布局

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圖9 濕地公園平面圖

  做濕地綜合體的初期非常謹(jǐn)慎,前期不光是工程師去做生態(tài)處理的單元布局,而且還充分考慮了當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)格局,考察現(xiàn)場(chǎng)的時(shí)候,當(dāng)?shù)卮嬖谥艽笠蝗盒“?,現(xiàn)在已經(jīng)看不到了,希望建完以后它們會(huì)回來(lái),因?yàn)榻ㄔ斓臅r(shí)候重新考慮了鳥(niǎo)兒再將這里作為棲息地的可能性,這是濕地的布局(圖10)。

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圖10 上游濕地公園布局

  整個(gè)格局是從南到北,漸漸從人工的格式發(fā)展到了北邊和周?chē)纳襟w、梯田相融合的格式,園林空間序列橫向上沿凈化工藝流程引導(dǎo)和打開(kāi),縱向上利用高差的視覺(jué)優(yōu)勢(shì),力圖展現(xiàn)清晰的濕地全景和下游河流廊道景觀。在空間序列里所有的進(jìn)出水的考慮都是在功能和景觀空間上相互平衡的結(jié)果。如果從經(jīng)濟(jì)效益或者是功能化的水處理的功能達(dá)標(biāo)情況來(lái)看,就必須需要人工化地考慮一些結(jié)構(gòu)性的東西,包括管線及預(yù)處理,及能讓人利用的濕地空間。
  
  4 未來(lái)人工濕地發(fā)展的趨勢(shì)

  第一個(gè)是場(chǎng)景多元化,人工處理技術(shù)不再僅僅處理污水,更多的項(xiàng)目開(kāi)始處理微污染的環(huán)境水,污水廠尾水、河水、雨洪水均已成為主流的處理對(duì)象。二是城市中心化,濕地的概念不光作為污水廠二級(jí)處理尾水的下級(jí)處理單元,而且模塊化的設(shè)計(jì)可以融入城市中心污水廠的建筑和工藝,衍生出“公園化污水廠”的模式 。三是高效化,如小型高負(fù)荷的濾池技術(shù)不斷被突破,填料和植物組合的凈化功效也不斷提高。四是智慧化,多專(zhuān)業(yè)維護(hù)水平的提高和智能化的管理是人工濕地公園組合模式走向可持續(xù)化發(fā)展的關(guān)鍵。第五個(gè)是人性化,生態(tài)美學(xué)的發(fā)展和接受程度的提高,使融入景觀元素的人工濕地公園更加能夠集中展現(xiàn)濕地的生態(tài)和景觀特征,以及服務(wù)使用者的需求(圖11)。

城市水環(huán)境治理中的人工濕地公園模式的探討

圖11 未來(lái)人工濕地發(fā)展的趨勢(shì)


  吳昊:荷蘭注冊(cè)設(shè)計(jì)師,瓦赫寧根大學(xué)碩士,清華大學(xué)學(xué)士,長(zhǎng)期從事生態(tài)水環(huán)境、河流修復(fù)、生態(tài)園林的研究與實(shí)踐工作, 在綠色基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃、生態(tài)恢復(fù)技術(shù)、雨洪管理等領(lǐng)域有著豐富的經(jīng)驗(yàn)。負(fù)責(zé)完成了天津文化中心生態(tài)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)、荷蘭萊茵河堤防空間質(zhì)量提升計(jì)劃、深圳寶安活力西海岸環(huán)境設(shè)計(jì)、北京亦莊國(guó)銳金嵿廣場(chǎng)、玉溪市東風(fēng)廣場(chǎng)、天津空港國(guó)際商務(wù)園區(qū)雨洪管理、南京生態(tài)科技島濕地公園、重慶雙溪河生態(tài)治理、荷蘭N356國(guó)道景觀生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計(jì)等工程項(xiàng)目。

 

編輯:liqing

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