人工濕地在城市生態(tài)景觀中的應(yīng)用

人工濕地在城市生態(tài)景觀中的應(yīng)用

1人工濕地的起源與發(fā)展1972年，cncert提出了“根區(qū)法”（rzm）。該理論的發(fā)表促進(jìn)了濕地研究和應(yīng)用的繁榮。作為一種新型的廢水處理技術(shù)，濕地已正式進(jìn)入廢水控制領(lǐng)域。相對于發(fā)達(dá)國家,我國進(jìn)行人工濕地系統(tǒng)研究的時(shí)間較晚,從1987年天津市環(huán)保所建成的我國第一個(gè)蘆葦?shù)毓こ?到成都活水公園濕地處理系統(tǒng)示范工程的相繼建立,人工濕地的研究與應(yīng)用已卓見成效。生態(tài)設(shè)計(jì)思想逐步滲入城市景觀設(shè)計(jì)領(lǐng)域,人們對于人工濕地生態(tài)功能、景觀功能、旅游功能的認(rèn)識進(jìn)一步深化,使其在城市公園中的應(yīng)用越來越廣泛。本文以武漢解放公園人工濕地系統(tǒng)為例,詳細(xì)調(diào)查研究了其人工濕地水系統(tǒng)、濕地區(qū)植被、駁岸設(shè)計(jì)以及游人的參與狀況,從生態(tài)性、景觀性、參與性等三方面總結(jié)出人工濕地作為一種生態(tài)設(shè)計(jì)手段對城市景觀產(chǎn)生的積極影響。2城市濕地的生態(tài)重要性2.1解決了城市能水的問題城市中硬地太多會造成水分流失嚴(yán)重,雨水無法自然返回大地,破壞了自然土地的保水能力致使城市的地下淺層水源干枯、城市地面水蔓延。濕地生態(tài)系統(tǒng)的出現(xiàn)正好有效地解決了這個(gè)問題,降雨的時(shí)候濕地可以通過淺灘、植物對雨水的吸收大大降低城市下水系統(tǒng)的壓力及對市政設(shè)施的要求。而人工濕地常用作城市雨水泄洪處理手段,例如波特蘭雨水花園,這個(gè)特殊的雨水花園主要由疊水、石材以及植被三部分組成,能夠?qū)Χ砝諏輹h中心大廈屋頂收集的雨水進(jìn)行滲透,同時(shí)在雨水收集的過程中改善水質(zhì),這個(gè)項(xiàng)目很好地解決了當(dāng)?shù)赜晁斐傻膯栴},并且獲得了良好的景觀效益(圖1)。2.2達(dá)到排放水質(zhì)的合格由于人類排污的影響,越來越多的河流湖泊深受其害,利用濕地處理系統(tǒng)可以對污水水源進(jìn)行凈化,最終達(dá)到排放水質(zhì)的合格。例如美國卡羅來納灣天然濕地處理項(xiàng)目,將日排量為250萬加侖廢水排向4個(gè)卡羅來納洼地,通過一系列閥門控制管道,經(jīng)過處理后的洼地區(qū)不僅是污水處理設(shè)施,還提供環(huán)境保護(hù)功能。經(jīng)過試驗(yàn)表明,通過濕地凈化污水,不僅獲得了明顯的效果,還降低了污水處理設(shè)施造價(jià)2.3人工濕地凈化水質(zhì)的功能濕地是自然界最具生物多樣性的生態(tài)系統(tǒng),濕地中的植物、水鳥、灘涂和水面,自然寧靜,給人以視覺上的美感和精神上的陶冶。人工濕地凈化水質(zhì)的過程又可以作為完整而生動的例子對人們的生態(tài)觀念產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。例如香港濕地公園,自建成以來,每年接待近54萬人次的游客,它充分發(fā)揮了自然保育、旅游、教育和市民休閑娛樂這些截然不同的多種功能,并成功解決了多重目標(biāo)可能的沖突。游客在這里可以近距離接觸大自然,了解濕地相關(guān)過程和機(jī)械裝置,感受古代勞動人民的各種濕地農(nóng)耕方式3解放公園濕地人工景觀區(qū)3.1園路生態(tài)改造解放公園位于武漢市漢口西北隅,南臨解放公園路,西鄰市委機(jī)關(guān)大院,面積38hm改造方案采取生態(tài)方法,從環(huán)境入手,首先解決湖水污染問題,為了凈化并貫通園內(nèi)8hm3.2人工濕地系統(tǒng)的組成及工藝過程公園人工濕地系統(tǒng)由1個(gè)大湖、2個(gè)小湖、4條連通水道及生態(tài)沉淀處理池組成(圖3~4)。利用泵站,將湖水從19.7m標(biāo)高提升到20.5m的2個(gè)蓄水湖后,再通過4條渠道,緩緩流經(jīng)凈化水域,經(jīng)沉淀過濾和60余種水生植物凈化后,水中的污染物被吸收,重新流入大湖。規(guī)劃中每一滴水凈化需要7天時(shí)間,整個(gè)公園水系每年可循環(huán)2~3次,通過濕地系統(tǒng),整個(gè)公園內(nèi)的10hm解放公園人工濕地處理系統(tǒng)采用的是表面流濕地凈化系統(tǒng)加植物塘處理系統(tǒng)。表面流人工濕地,水面位于濕地基質(zhì)層以上,水深一般0.3~0.5m,水流呈推流式前進(jìn)。污水從入口以一定速度緩慢流過濕地表面,部分污水或蒸發(fā)或滲入地下,出水由溢流堰流出。凈水工藝分成3個(gè)系統(tǒng):即進(jìn)水預(yù)處理系統(tǒng)、人工濕地植物塘處理系統(tǒng)、人工濕地出水應(yīng)用系統(tǒng)。從而形成3個(gè)區(qū)域,分別展示了濕地系統(tǒng)的3個(gè)不同工藝過程。(1)進(jìn)水預(yù)處理系統(tǒng):用泵把大湖水泵入蓄水湖,將湖底污泥全部挖走,鋪上沙石,水沉淀時(shí)自動起到凈化作用。(2)人工濕地植物塘處理系統(tǒng):這一區(qū)域是人工濕地植物觀賞核心區(qū),利用植物根部及莖部吸附污染物及污染物通過長條形渠道自然沉降的特性,起到凈化水體的作用。從蓄水湖中流來的水系在人工濕地植物渠道的流動過程中,最后進(jìn)入人工濕地出水應(yīng)用區(qū)(圖5)。(3)人工濕地出水應(yīng)用系統(tǒng):人工濕地出水應(yīng)用系統(tǒng)包括了沉淀池和養(yǎng)魚池,組成了人工濕地的親水活動區(qū),在這個(gè)區(qū)的觀賞魚塘有各種錦鯉,種植有水生植物,吸引大量人群駐足觀賞(圖6)。3.3人工濕地常用的水生植物在人工濕地中,水生植物扮演了重要的角色,選擇合適的植物可以提高人工濕地系統(tǒng)水質(zhì)凈化的效果以及景觀空間的多樣性。根據(jù)植物生活方式和形態(tài)的差異,人工濕地常用的水生植物可分為3大類:(1)挺水植物;在濕地系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛,且景觀效果佳,一般植株高大,根或根狀莖生于泥中,植株莖、葉高,挺出水面,如:荷花、蘆葦?shù)?(2)浮水植物,根或根狀莖生于泥中,植物的葉片通常浮于水面,如:睡蓮、荇菜;(3)沉水植物,整個(gè)植株全部沒于水中,或僅有少許葉尖或花露于水面,如:金魚藻、苦草等。(1)水生植物凈化解放公園人工濕地區(qū)因地制宜選擇了多種鄉(xiāng)土水生植物。挺水植物有荷花、蘆葦、鳶尾、千屈菜、香蒲、水蔥、菖蒲、美人蕉、風(fēng)車草、燈芯草、再力花等;浮水植物有睡蓮、鳳眼蓮、荇菜等;沉水植物有黑藻、金魚藻等(表1)。以組團(tuán)群落模式構(gòu)建的濕地植物系統(tǒng),水生植物的覆蓋率近90%,而且凈化能力強(qiáng)、觀賞價(jià)值高(圖7)。其中,在表面流凈化溝渠中,主要選擇荷花、睡蓮、水蔥等觀賞價(jià)值高的水生植物,在生態(tài)研發(fā)凈化池中,分別種植荇菜、千屈菜等功能性水生植物(圖8)。解放公園中由于凈化水質(zhì)的需求注重了沉水植物的應(yīng)用,不僅能吸附水中懸浮物、防止底泥返混,還為水中的生物提供食物和棲息地等。(2)對濕地植物的動態(tài)維護(hù)和種植為了維持、保障人工濕地系統(tǒng)長期穩(wěn)定地正常運(yùn)行,需要對水生植物進(jìn)行正確的養(yǎng)護(hù)和管理。(1)及時(shí)清除植株殘?bào)w。水生植物一方面凈化水體,但是在枯萎死亡后隨著氣溫的上升,植物殘?bào)w腐爛速度加快,同時(shí)還伴隨著藻類及原生動物的大量生長,導(dǎo)致水質(zhì)污染。所以在冬季需要對枯萎的植株進(jìn)行收割,針對不同類型的水生植物應(yīng)采用不同的方法。解放公園人工濕地中,在秋季會對水中的蘆葦?shù)韧λ参锊捎玫厣喜糠质崭畹姆绞?留下必要的生存根莖,保證翌年春季的發(fā)芽。而岸邊的蘆葦叢在秋季的觀賞效果很好,做了部分保留,金黃的蘆葦?shù)厥怯稳伺恼沼瓮娴膭俚?。如此有選擇的對水生植物進(jìn)行動態(tài)的管理和維護(hù),不僅可以保證水質(zhì)凈化的效果,而且還能利用植物營造特色的濕地景觀。(2)保證水生植物生長狀況。水生植物的凈化功能與生長狀況相關(guān),對于濕地植物生長至關(guān)重要的條件是水位的控制和污染負(fù)荷控制。首先選擇適合于濕地環(huán)境條件的水生植物種類,確保其健康生長和覆蓋。盡管濕地植物可以耐受暫時(shí)性的水深變化,應(yīng)注意不要超過最大耐受水深,特別是在挺水-浮水-沉水植物搭配種植的生態(tài)環(huán)境中,對水位的控制尤為重要,確保水生植物能夠在適宜的條件下健康成長。3.4人工濕地的自然式駁岸駁岸環(huán)境是濕地系統(tǒng)與其他環(huán)境的過渡帶,在有些采用混凝土砌筑的岸線景觀中,設(shè)計(jì)阻隔了濕地的過濾、滲透等作用,破壞了自然濕地。對濕地的岸邊環(huán)境進(jìn)行生態(tài)設(shè)計(jì),可采用的做法是以自然濕地基質(zhì)的土壤沙礫代替人工砌筑的駁岸,建立一個(gè)水與岸自然過渡的區(qū)域,同時(shí)種植一些濕地植物。這樣做,可以創(chuàng)造一個(gè)過渡的生態(tài)區(qū)域,既能加強(qiáng)濕地的自然調(diào)節(jié)功能,又能為動植物提供多樣性的生存環(huán)境,從而帶來良好的生態(tài)效應(yīng)。解放公園人工濕地區(qū)駁岸形式多為自然式,在空間開場地帶多采用緩坡駁岸,結(jié)合水生植被、草地以及濕生喬灌木營造了開闊的自然景觀(圖9),緩坡上或散置石頭或設(shè)置休閑座椅,隨意自然,既可作為景觀又可提供休憩設(shè)施(圖10)。山石駁岸多結(jié)合凈化水渠,利用置石和植物營造親切宜人的親水空間(圖11)。3.5休閑生活在人工濕地設(shè)計(jì)中的應(yīng)用游人是公園的使用者,其分布是對公園景觀使用狀況的直接體現(xiàn)。改造后的解放公園不管從整體壞境、植物景觀還是新增添的游樂設(shè)施等方面都吸引了大量游人來此駐足游覽。那么對于公園內(nèi)的濕地景觀區(qū),游人的喜愛程度和反響又如何呢?通過借助公園中的監(jiān)控錄像,同時(shí)結(jié)合實(shí)地調(diào)查和游人訪問,對游人在人工濕地區(qū)的停留時(shí)間、分布特征、行為特征等進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)。根據(jù)觀察和采訪,來人工濕地區(qū)的游人主要進(jìn)行的活動類型主要有:(1)由于濕地景觀優(yōu)美,前來拍攝照片寫真;(2)利用濕地和湖面旁的空地或建筑進(jìn)行鍛煉、文娛活動;(3)前來觀看人工濕地凈化水的過程;(4)散步,欣賞濕地景觀。木棧道、置石駁岸、緩坡草坪吸引了大量人群休息和攝影等活動;濕地中的古亭是老人唱曲聊天的最佳去處;生態(tài)濕地科普館連通的水灣內(nèi),是整個(gè)濕地水系中水質(zhì)最好的區(qū)域,水生植物分區(qū)種植,很多家長在這里給孩子講授濕地的變化,看魚兒在水中游,或者釣魚喂魚,在游樂中學(xué)到了知識;老師學(xué)生以及社會學(xué)者也經(jīng)常來這里研究水質(zhì)的變化,觀察飛鳥蟲魚的生長,對比各類水生植物對污染的處理效果等實(shí)驗(yàn)工作(圖12)。由此可見,公園中的濕地區(qū)帶給了游人新的體驗(yàn)?zāi)Ｊ?濕地景觀優(yōu)美且形式多樣化,人工濕地的水質(zhì)凈化知識又能夠讓游客親眼看到水質(zhì)由差變好的過程,所以相較于傳統(tǒng)形式的綠化知識更容易被游客接受和喜愛。4城市水景觀設(shè)計(jì)的功能人工濕地系統(tǒng)除了可以起到凈化污水的作用,在經(jīng)過精心設(shè)計(jì)后,可發(fā)揮與自然濕地系統(tǒng)同樣的生態(tài)保護(hù)功能,更可為人們提供一個(gè)休閑娛樂、旅游觀光、科教科研的場所,同時(shí)形成具有特色的城市水景觀。4.1人工濕地在景觀中的應(yīng)用人工濕地一方面涵養(yǎng)水分、凈化水質(zhì),更大的作用在于營造了一個(gè)穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng),為城市景觀的可持續(xù)發(fā)展提供了條件。目前人工濕地除了應(yīng)用于公園,也逐漸在河道景觀、居住區(qū)景觀中大量營建。因地制宜的建設(shè)人工濕地,可以形成以生態(tài)性為前提兼顧景觀性的城市景觀。4.2城市景觀環(huán)境服務(wù)功能的實(shí)現(xiàn)以人類社會的功能需求為立足點(diǎn),從景觀生態(tài)學(xué)出發(fā),城市景觀具有四大功能,即生物生產(chǎn)功能、環(huán)境服務(wù)功能、文化支持功能以及信息運(yùn)輸功能。人工濕地提供的穩(wěn)定生態(tài)系統(tǒng)更有利于動物植物生長生產(chǎn)、信息交流;獨(dú)具特色的濕地景觀豐富了城市景觀的環(huán)境服務(wù)功能;水質(zhì)凈化的原理和過程強(qiáng)大了城市景觀的文化內(nèi)涵。人工濕地景觀作為城市景觀的一個(gè)組成部分,很大程度上豐富了城市景觀多樣性,增加了城市區(qū)域景觀價(jià)值,提升人居環(huán)境。人工濕地的功能復(fù)合型決定了它的建設(shè)效益多樣性,不僅是一個(gè)城市生物的棲息地