宜昌西園雨污生態(tài)環(huán)保工程生態(tài)景觀設(shè)計(jì)研究

施 思

結(jié)合宜昌西園雨污生態(tài)環(huán)保工程，論述人工濕地生態(tài)景觀設(shè)計(jì)應(yīng)用要點(diǎn)，研究以西園雨、污水收集處理—水生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建—水資源循環(huán)利用為主線，通過(guò)原生態(tài)、低干擾的手法，改變西園景觀單一的現(xiàn)狀，豐富西園1號(hào)洼地的湖相（小型水生態(tài)系統(tǒng)）、田相（人工濕地），結(jié)合步道等配套設(shè)施提升完善，通過(guò)實(shí)景、智能展示等方式建成西園生態(tài)示范展示體系，集中展示踐行國(guó)家生態(tài)文明和長(zhǎng)江大保護(hù)戰(zhàn)略中“三水共治”的生態(tài)環(huán)保理念、技術(shù)和成效。

人工濕地；生態(tài)景觀設(shè)計(jì)；生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建

人工濕地是指給人以美感的城市、鄉(xiāng)村或旅游景點(diǎn)的湖、河道等人工構(gòu)建的景觀水體。人工濕地在生態(tài)城市建設(shè)中的功能不可小覷，不僅可以優(yōu)化城市環(huán)境，還能對(duì)局部氣候進(jìn)行合理調(diào)整。比如，濕地中植物的蒸騰作用可增加城市空氣濕度，讓人們的居住環(huán)境更加優(yōu)質(zhì)，空氣質(zhì)量得到提升[1]。具有污水處理能力的人工濕地公園設(shè)計(jì)不僅使公園具有人工濕地的結(jié)構(gòu)，而且將景觀也融入到此結(jié)構(gòu)中，使得景觀能夠發(fā)揮相應(yīng)的生態(tài)功能[2]。本研究旨在探索設(shè)計(jì)理念先進(jìn)、技術(shù)領(lǐng)先，同時(shí)山水和諧、環(huán)境優(yōu)美、生態(tài)自然，具有良好親和性、參與性的人工濕地生態(tài)景觀。

1 人工濕地生態(tài)景觀設(shè)計(jì)策略

1.1 合理安排水的流線

在人工濕地的生態(tài)景觀總體布置中，水的流線可以“以線串點(diǎn)成面”，引導(dǎo)工藝組成、串聯(lián)凈化單元、構(gòu)建生態(tài)結(jié)構(gòu)，成為人工濕地景觀的凈化功能軸線與生態(tài)系統(tǒng)骨架。安排水的流線需要科學(xué)的工藝流程設(shè)計(jì)，因此，人工濕地類型選擇及布置是至關(guān)重要且影響整個(gè)濕地功能是否發(fā)揮作用的關(guān)鍵因素。

科學(xué)的工藝流程設(shè)計(jì)應(yīng)考慮地形、氣候環(huán)境、污染物與水量變化、水動(dòng)力條件、凈化功能和方式等影響因素，構(gòu)造水系整體循環(huán)流動(dòng)的活水系統(tǒng)，使?jié)竦叵到y(tǒng)各個(gè)單元互相串聯(lián)又各自獨(dú)立，通過(guò)模擬河流、湖泊、溪流、瀑布、濕塘等自然水體形態(tài)，串聯(lián)不同的濕地組成。

1.2 凈化人工濕地水質(zhì)

人工景觀水體分布于各種城市綠地中，由于水利防洪及水質(zhì)等原因，為便于人工管理調(diào)控，通常不與其他河湖系統(tǒng)連通[3]。人工濕地中，無(wú)論是靜水或動(dòng)水、密植區(qū)或開(kāi)放水面，對(duì)各個(gè)凈化處理單元的景觀水體都具有水質(zhì)的要求，凈化后的景觀水體需要保持較好的水體透明度，并且視覺(jué)與嗅覺(jué)達(dá)到人體舒適度的要求。因此，人工濕地各凈化單元滿足水化學(xué)質(zhì)量指標(biāo)，達(dá)到水潔凈、水穩(wěn)定，是人工濕地生態(tài)景觀的重要工程技術(shù)內(nèi)容。

人工濕地處理系統(tǒng)是連接預(yù)處理系統(tǒng)和后處理系統(tǒng)的通道，同時(shí)也是污水處理型濕地完成凈化目的最重要的場(chǎng)所[4]。人工濕地的生態(tài)景觀需要與工藝處理系統(tǒng)共同完成凈化目的，生態(tài)景觀的構(gòu)造方式可以成為工藝組成的載體，相互統(tǒng)一又各具特色。

1.3 營(yíng)造生態(tài)展示系統(tǒng)

生態(tài)環(huán)境科普教育是人工濕地景觀的重要組成要素。通過(guò)濕地中景觀展示系統(tǒng)的營(yíng)造，發(fā)揮人工濕地的生態(tài)效益與科普效益。在保護(hù)好生態(tài)環(huán)境的同時(shí)，使游覽者學(xué)習(xí)并將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐，這才是生態(tài)環(huán)境科普教育的價(jià)值所在[5]。人工濕地?fù)碛歇?dú)特的展示內(nèi)容，不僅擁有濕地生境和濕地生物，還有獨(dú)特的凈化處理過(guò)程和工程營(yíng)造技術(shù)。在景觀營(yíng)造中，主要有整體結(jié)構(gòu)規(guī)劃、序列性展示、功能契合設(shè)計(jì)三種方法[6]。

1.4 植物配置體現(xiàn)地域特色

濕地景觀風(fēng)貌野趣、自然，同時(shí)承載著休閑生態(tài)、自然教育等片區(qū)功能目標(biāo)。濕地中大部分景觀為植物景觀，通過(guò)植物配置進(jìn)行濕地造景，體現(xiàn)本土風(fēng)貌及地域特色，是與濕地環(huán)境相適應(yīng)、相協(xié)調(diào)的重要環(huán)節(jié)。濕地植被應(yīng)依據(jù)自然景觀要素就地取材，注重鄉(xiāng)土植物的科學(xué)應(yīng)用，有效地保持地域生態(tài)平衡。在滿足水處理功能性的同時(shí)，水生植物群落的構(gòu)建既要滿足水生植物與環(huán)境在生態(tài)適應(yīng)性上的統(tǒng)一，又要通過(guò)藝術(shù)構(gòu)圖原理，體現(xiàn)水生植物個(gè)體和群體的形式美，以及人們?cè)谛蕾p時(shí)所產(chǎn)生的意境美[7]。

2 宜昌西園雨污生態(tài)環(huán)保項(xiàng)目景觀設(shè)計(jì)

2.1 項(xiàng)目現(xiàn)狀概況

宜昌西園位于長(zhǎng)江左岸沿江生態(tài)綠化軸的上游與生態(tài)保護(hù)示范區(qū)范圍內(nèi)。主要規(guī)劃定位為提升示范區(qū)范圍內(nèi)的環(huán)境品質(zhì)和生態(tài)質(zhì)量，建設(shè)生態(tài)恢復(fù)示范園區(qū)，構(gòu)建生態(tài)環(huán)保工程示范基地，展示生態(tài)治理成果。場(chǎng)地高程100～150 m，南北高差約50 m?，F(xiàn)狀高程西北高東南低，局部高差較大，具有濕地營(yíng)造的得天獨(dú)厚的場(chǎng)地優(yōu)勢(shì)。大部分區(qū)域坡度為8%以下，利于建設(shè)，局部高程變化區(qū)域形成陡坡地勢(shì)，大于25%的區(qū)域不利于景觀建設(shè)（圖1）?，F(xiàn)狀場(chǎng)地是山地峽谷地貌，原有表土為花崗巖風(fēng)化砂，后堆放大量的廢棄渣石?，F(xiàn)狀地貌為分層結(jié)構(gòu)，主要表現(xiàn)為表層的種植土、中間層的風(fēng)化砂、底層的骨料石，整體容易下滲（圖2）。示范區(qū)，集中展示踐行長(zhǎng)江大保護(hù)使命中所運(yùn)用的雨污分流改造、污水高效處理、海綿城市建設(shè)、水體生態(tài)修復(fù)和智慧水務(wù)5大先進(jìn)技術(shù)理念和成效。同時(shí)通過(guò)構(gòu)建展示通道，串連不同功能區(qū)，在滿足生態(tài)建設(shè)要求的同時(shí)，形成具有良好示范性和參與性的展示體系。

1. 陳家沖—西園片區(qū)高程及坡度適宜性分析

2. 西園現(xiàn)狀地貌構(gòu)成分析

2.2 人工濕地生態(tài)景觀設(shè)計(jì)

對(duì)片區(qū)進(jìn)行雨污分流改造，污水收集進(jìn)入一體化處理設(shè)施處理，雨水按照海綿城市建設(shè)要求，控制一定徑流規(guī)模，對(duì)初期雨水進(jìn)行收集處理。一體化處理設(shè)施后出水及雨水滯留塘收集雨水，后進(jìn)入生態(tài)礫石床和表流濕地進(jìn)行水體凈化?？紤]核心建設(shè)范圍景觀綠化回用水需求，一體化設(shè)施出水、雨水及污水廠尾水經(jīng)生態(tài)礫石床及表面流濕地凈化后進(jìn)行灌溉回用，部分進(jìn)入深度凈化塘進(jìn)行深度凈化，構(gòu)建水系生態(tài)系統(tǒng)，部分水量蒸發(fā)散失（圖3）。

3. 項(xiàng)目整體工藝流程圖

在滿足區(qū)域用地規(guī)劃和總體規(guī)劃的前提下，結(jié)合片區(qū)實(shí)際情況，對(duì)選址區(qū)域進(jìn)行科學(xué)平面布置（圖4）。通過(guò)打造水土保持修復(fù)、污水收集處理、雨水資源利用和小型水生態(tài)系統(tǒng)4個(gè)

4. 工程平面布置圖

2.3 雨水徑流控制

通過(guò)對(duì)陳家沖片區(qū)雨污分流改造、雨水收集調(diào)蓄凈化、控制雨水徑流總量及徑流污染總量，有效緩解片區(qū)內(nèi)澇壓力，減少初期雨水污染，調(diào)蓄凈化后的雨水還可進(jìn)行綜合利用。雨水滯留塘（圖5）以削減雨水峰值流量功能為主，利用物理、水生植物及微生物等作用凈化雨水，與旱溪合建并設(shè)計(jì)一定的調(diào)蓄容積。由于雨水滯留塘與旱溪（圖6）非雨季無(wú)水，雨季不定期淹水，故模擬山溪地貌，通過(guò)在滯留塘與旱溪底部布設(shè)不同規(guī)格的卵石，打造水旱兩棲景觀。水生植物配置以挺水植物為主，主要布置在滯留塘的淺灘區(qū)，挺水植物選擇馬藺、鳶尾等，雨水滯留塘選擇李氏禾作為塘底地被，與石景搭配能夠形成較好的雨旱兩季景觀。

5. 雨水滯流塘生態(tài)斷面

6. 旱溪生態(tài)斷面

2.4 污水凈化處理

（1）生態(tài)礫石床進(jìn)水為一體化設(shè)施處理出水。污水廠尾水以及雨水滯留塘收集的雨水經(jīng)生態(tài)礫石床處理后，出水排至后續(xù)表面流濕地。生態(tài)礫石床（圖7）中間分成兩級(jí)，礫石床填料孔隙率40%，生態(tài)礫石床填料層鋪設(shè)時(shí)，先于槽底鋪設(shè)20 cm厚、粒徑20～30 mm碎石，再堆放80 cm厚、粒徑80～150 mm礫石，最后于頂層設(shè)置10 cm厚、粒徑30～100 mm碎石。生態(tài)礫石床沿岸坡植物配置，結(jié)合不同規(guī)格的卵石及置石，選用與石景搭配較好、生命力頑強(qiáng)的濕生地被，增加水岸空間的通透性，本研究選取柳枝稷、晨光芒、棕黃苔草、闊葉箬竹、小兔子狼尾草，或作為石景鑲邊，或搭配色彩溫和的色帶種植。同時(shí)選用具有凈化能力的香蒲、旱傘草等挺水植物，進(jìn)一步凈化一體化設(shè)備的出水。

7. 礫石床生態(tài)斷面圖

（2）生態(tài)礫石床出水后重力排水表面流濕地。結(jié)合西園地形高差條件，共布置A、B、C三級(jí)表流濕地（圖8），各級(jí)濕地以不同形態(tài)表現(xiàn)手法呈現(xiàn)，從而在滿足水質(zhì)凈化功能的同時(shí)，具備豐富的景觀效果。水體經(jīng)濕地凈化后，部分水體排至深度凈化塘，作為景觀補(bǔ)充用水，并進(jìn)行深度凈化。另外濕地出水還可作為建設(shè)范圍灌溉用水水源之一，其余水量排放。當(dāng)濕地水體排至深度凈化塘水量時(shí)，深度凈化塘可實(shí)時(shí)根據(jù)氣候條件，通過(guò)電動(dòng)蝶閥調(diào)節(jié)水體狀況。同時(shí)，考慮濕地內(nèi)部水動(dòng)力條件的變化，設(shè)計(jì)一套濕地水循環(huán)系統(tǒng)。

8. 表流濕地生態(tài)斷面

在濕地設(shè)計(jì)時(shí)，充分分析并利用原有地形，以減少挖填方量?？紤]到重力流以及工程中各單元的景觀協(xié)調(diào)，在相鄰兩級(jí)濕地之間設(shè)置了跌水堰或跌水階梯，跌水還兼有曝氣作用。濕地共跌水4次，第一級(jí)濕地與第二級(jí)濕地跌水2 m，采用跌水堰。第二級(jí)濕地高程型式為階梯式，內(nèi)部跌水2次，每次跌水1 m，采用UPVC溢流管跌水。第二級(jí)濕地與第三級(jí)跌水5.9 m，采用跌水階梯。濕地水位高程可通過(guò)各級(jí)跌水設(shè)施進(jìn)行調(diào)整。

植物配置方面，創(chuàng)造開(kāi)放生態(tài)空間，合理配置水生及耐濕植被，提高生態(tài)系統(tǒng)凈化功能的有效性與穩(wěn)定性。通過(guò)挺水、浮葉及沉水植物的合理布置，吸附攔截水中的懸浮物，進(jìn)一步提高水體透明度，吸收水中營(yíng)養(yǎng)鹽，降低水體污染物濃度，同時(shí)能為微生物的生長(zhǎng)創(chuàng)造良好的載體環(huán)境，為微生物吸收分解水中污染物質(zhì)提供保障[8]。根據(jù)不同濕地水深條件，挺水植物種植在水深0.15～0.4 m的淺水區(qū)域；浮葉植物在表流濕地A區(qū)水深1.2 m的范圍內(nèi)點(diǎn)綴種植；沉水植物布置在表流濕地A區(qū)。植物選擇方面，考慮水生植物的凈化效果以及景觀展示效果，表流濕地挺水植物擬選高度1 m左右的水生植物，如香蒲、千屈菜、蘆葦層級(jí)種植，美人蕉點(diǎn)綴；浮葉植物設(shè)計(jì)為睡蓮；沉水植物以苦草、黑藻為主，以豐富水面與水下生境。

2.5 水生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建

生態(tài)水處理通過(guò)建立人工生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行，待系統(tǒng)穩(wěn)定后無(wú)需外在干預(yù)，整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)能夠適應(yīng)周邊影響、自行調(diào)控，處于生態(tài)平衡狀態(tài)。依托洼地地形構(gòu)建多級(jí)生態(tài)凈化濕地，構(gòu)建微生物、水生植物、魚(yú)類水體生態(tài)系統(tǒng)，充分發(fā)揮濕地凈化功能，形成處理效果好、運(yùn)行成本低的生態(tài)治理模式。

水生態(tài)系統(tǒng)位于雨、污水質(zhì)凈化工藝的末端。通過(guò)利用凈化后的雨、污水資源，結(jié)合西園1號(hào)洼地地形條件，構(gòu)建生態(tài)健康、水質(zhì)優(yōu)良的水生態(tài)系統(tǒng)。在該系統(tǒng)內(nèi)采取多樣化的水域生境設(shè)計(jì)和多種水生植物群落配置形式，協(xié)同打造豐富多樣的水域生態(tài)空間，形成一處展示自然生態(tài)的水主題景觀。同時(shí)沿游覽道路布置智能講解系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)智能監(jiān)控、反饋水質(zhì)水量展示，植物凈水功能科普等。

表面流濕地出水通過(guò)閥門(mén)切換，部分水流補(bǔ)充至深度凈化塘（圖9）作為景觀水體補(bǔ)充，進(jìn)水進(jìn)行深度凈化，構(gòu)建水系生態(tài)系統(tǒng)。同時(shí)，設(shè)計(jì)循環(huán)泵對(duì)深度凈化塘水體進(jìn)行內(nèi)部循環(huán)，增強(qiáng)深度凈化塘水動(dòng)力條件，增強(qiáng)水質(zhì)凈化，生態(tài)恢復(fù)功能。深度凈化塘出水及表面流濕地出水還作為項(xiàng)目建設(shè)范圍內(nèi)的灌溉用水水源，深度凈化塘其余水量外排。

9. 深度凈化塘生態(tài)斷面

深度凈化塘結(jié)合現(xiàn)狀地形設(shè)計(jì)，高程設(shè)置自然高地錯(cuò)落的水下地形，平面設(shè)計(jì)自然蜿蜒的形態(tài)，創(chuàng)造湖心島、淺灘、深潭等多樣化的生境條件，促進(jìn)水系生態(tài)系統(tǒng)良性發(fā)展。在該區(qū)域選取水質(zhì)凈化能力較強(qiáng)的水生植物品種進(jìn)行配置，挺水植物選擇蘆葦、香蒲、菖蒲、再力花、水蔥、燈芯草、水生鳶尾等；浮葉植物選擇睡蓮；沉水植物選擇矮苦草、輪葉黑藻等。湖區(qū)大部分區(qū)域設(shè)計(jì)種植沉水植物，形成水下草皮景觀。

2.6 場(chǎng)景展示

在生態(tài)城市建設(shè)中，人工濕地是滿足人們精神需求的最佳選擇，游人可以借此進(jìn)行休閑娛樂(lè)。有的濕地也可以為環(huán)境監(jiān)測(cè)、城市熱島效應(yīng)等的相關(guān)研究提供科學(xué)依據(jù)[9]。科普景觀在生態(tài)場(chǎng)景展示系統(tǒng)中體現(xiàn)了較多的人文性質(zhì)?？破站坝^通常分為實(shí)景科普展示和虛擬科普展示。實(shí)景科普展示一般以景觀元素為載體，包括棧道、橋梁、亭廊、景觀設(shè)施小品等。以科普展示為基調(diào)的人工濕地生態(tài)景觀，根據(jù)展示需求合理布置各展示點(diǎn)并規(guī)劃觀覽線路是設(shè)計(jì)核心。西園雨污生態(tài)環(huán)保項(xiàng)目設(shè)計(jì)以西園雨、污水收集處理—水生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建—水資源循環(huán)利用為主線，結(jié)合步道等配套設(shè)施提升完善，通過(guò)實(shí)景、智能展示等方式，形成技術(shù)先進(jìn)、具有較強(qiáng)親和性與參與性的西園生態(tài)示范展示系統(tǒng)。

西園雨污生態(tài)環(huán)保項(xiàng)目設(shè)計(jì)不僅要把握當(dāng)?shù)氐赜蛭幕木?，還需足夠了解當(dāng)?shù)氐淖匀画h(huán)境：（1）將自然環(huán)境、人文條件和凈化功能協(xié)調(diào)統(tǒng)一，實(shí)現(xiàn)“人工的自然化”與“自然的人工化”融合；（2）重塑濕地人文環(huán)境，包括場(chǎng)所精神、特有地貌、濕地科學(xué)、鄉(xiāng)土植物、歷史文脈傳承等不同形態(tài)的意境設(shè)計(jì)形式[10]。

設(shè)計(jì)通過(guò)參觀導(dǎo)覽路線設(shè)計(jì)、靜態(tài)展示區(qū)、休閑驛站、綠化提升等手段和載體將園區(qū)工程中雨水收集利用、污水處理、水生態(tài)系統(tǒng)、水土保持和生態(tài)修復(fù)等內(nèi)容可視化地呈現(xiàn)。交通流線設(shè)計(jì)方面（圖10），對(duì)于方便快速游覽、聯(lián)系內(nèi)外交通的主要園路，考慮不下行進(jìn)入洼地內(nèi)時(shí)使用，故設(shè)計(jì)處于坡頂位置，視野極佳，可作為快速講解通道，沿線布置科普講解牌。道路兼顧了展示及運(yùn)行管理作用：考慮參觀與維護(hù)車輛進(jìn)出，結(jié)合西園內(nèi)部現(xiàn)有道路，在靜態(tài)展示區(qū)的出入口設(shè)置停車位，并在靜態(tài)展示區(qū)廣場(chǎng)內(nèi)設(shè)計(jì)回車落客區(qū)。設(shè)計(jì)次級(jí)園路作為洼地內(nèi)環(huán)濕地步行游覽通道，采用不規(guī)則嵌草汀步路面及木棧道相結(jié)合，沿線布置深度參觀及停留科普節(jié)點(diǎn)。通過(guò)道路系統(tǒng)布置，場(chǎng)地內(nèi)形成一條主要科普游覽環(huán)線，步移景異，可經(jīng)過(guò)每個(gè)水處理單元及科普停留點(diǎn)，游覽線路內(nèi)同時(shí)布置特色步道，包括棧橋、沉水廊道、水中墩石汀步等作為參觀時(shí)的景觀道路。

10. 1號(hào)洼地道路交通流線布置圖

3 結(jié)論與建議

人工濕地在生態(tài)環(huán)保項(xiàng)目中帶來(lái)的效益主要體現(xiàn)在社會(huì)和環(huán)境兩方面。通過(guò)雨污分流改造、雨污水收集處理及利用、小型生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建等，實(shí)現(xiàn)區(qū)域污水全收集、全處理、全達(dá)標(biāo)以及全利用，是踐行“長(zhǎng)江大保護(hù)”戰(zhàn)略的集中縮影。此外，通過(guò)對(duì)西園1號(hào)洼地現(xiàn)有水土保持綠化工程進(jìn)行提檔升級(jí)，可更進(jìn)一步改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境條件，對(duì)確保水利樞紐工程安全科學(xué)高效運(yùn)行、綜合效益充分發(fā)揮、生態(tài)環(huán)境質(zhì)量持續(xù)提升具有促進(jìn)作用。人工濕地生態(tài)景觀在根據(jù)場(chǎng)地水文水資源稟賦、水環(huán)境條件、雨污水分布詳情、水景觀水文化特色、現(xiàn)狀地形特點(diǎn)和展示定位解決雨污水凈化、水資源利用及水景觀塑造等問(wèn)題，突顯特色的同時(shí)，需要兼顧經(jīng)濟(jì)性、可復(fù)制、可推廣的原則。

人工濕地兼有處理城市污水、收集雨水的功能，這就決定了其功能組成、區(qū)域劃分、植物配置必須符合水治理的管理機(jī)制。綜上，人工濕地生態(tài)景觀設(shè)計(jì)需從功能與審美的角度出發(fā)，綜合科學(xué)性考慮水的流線、凈化功能、展示系統(tǒng)、植物配置。研究對(duì)今后具有良好親和性、參與性的現(xiàn)代生態(tài)環(huán)保工程的生態(tài)景觀設(shè)計(jì)具有一定的借鑒作用。