人工濕地景觀設計中人工濕地景觀設計中 水生態修復和水生植物造景水生態修復和水生植物造景 以杭州長橋溪公園為例以杭州長橋溪公園為例 吳彩蕓吳彩蕓 夏宜平夏宜平 丁松法丁松法 摘 要 本文以杭州長橋溪水生態修復公園設計與營建為例 介紹水生態修復的自然式 設計和水生植物應用設計與造景特色 探討兩者在現代人工生態濕地公園中的有機結合 以體現最佳的生態效益和景觀價值 最后 分析了長橋溪公園營建后的存在問題和對策 關鍵詞 人工濕地 水生態修復 水生植物 植物造景 為達到最佳的生態效益和景觀價值 以凈化污水 改善水質為目的的人工濕地技術 與園 林水景建設有機地結合 成為現代人工濕地公園的發展趨勢 本文以杭州長橋溪水生態修 復公園的設計與營建為例 探討生態濕地公園的自然式水生態修復和水生植物造景的有機 結合 1 長橋溪水生態修復公園總體布局長橋溪水生態修復公園總體布局 1 1 區位條件與背景 區位條件與背景 長橋溪是西湖上游四大溪流之一 發源于蓮花峰 自南向北流向西湖 隨著流域附近居住人口的增長及餐飲業的發展 長橋溪水污染問題也日趨嚴重 長橋溪總 排污量平均約達 25182 6 噸 月 被污染的溪水直接排入西湖 嚴重污染了西湖水質 長橋 溪流域生活污水處理勢在必行 水生態修復公園應運而生 1 2 總體概況 總體概況 長橋溪水生態修復公園位于玉皇山北麓 南至玉皇山腳慈云嶺 北隔虎跑路 與長橋公園相望 西鄰南山村 東接玉皇山路 公園占地約 4 公頃 南北長約 600 米 由 南往北地勢依次降低 南北兩端的高差達 5 米 東西平均寬約 90 米 總體呈帶狀布局 圖 1 2004 年 立項 施工并建成運行 水處理工藝與園林造景有機結合 成為杭州 第一個示范性水處理旅游景點 公園的建立維護了較完善的生態系統 營造了良好的園林 景觀 對改善西湖水質 促進西湖風景區之南山景區的生態系統平衡起到積極作用 1 3 主要設施 水體與道路布局 主要設施 水體與道路布局 由南至北依次設計為初級人工濕地區 跌水充 氧區及二級人工濕地區三大區段 其中水系面積約 1 83km 2 占公園總綠地面 積的 45 7 左右 水體形式豐富 水池 溪流與跌水依據地勢相互穿插 并形 成島嶼 漫灘地帶 水生植物在其中成為主角 曲線形道路系統圍繞水系環狀 布局 或趨之或遠之 水系兩岸則通過多座木棧道及木橋相連 東側玉皇山路 開辟 4 個主入口 西側亦設置多個次入口 方便附近居民進入濕地公園及迅速 達到對岸 公園設施齊備 主要有管理房 值班室 科普廊 公廁 景觀亭 電話亭等 滿足值班管理 科普教育與觀賞游憩等多種功能要求 2 水生態修復的自然式設計水生態修復的自然式設計 公園采用自然式設計手法 依據自然地貌圍繞水體環境大量種植蘆葦 香蒲 睡蓮等水生植物 結合園林小品 打造了一個極具鄉野情趣的生態濕地公園 長橋溪水生態修復公園充分考慮有效的污水處理工藝 并將其融入到自然水景 的營造當中 在環境工程營建的手法及形式上具有鮮明的特色 2 1 水生態修復的污水處理工藝設計水生態修復的污水處理工藝設計 長橋溪水生態修復工程以凈化長橋溪流域居民生活污水和攔截長橋溪泥沙入西 湖為目的 公園采用地埋式水處理系統 設有地下污水調節池 沉沙池及凈化 水處理站 主要通過污水收集暗渠 雨水收集暗渠將污水收集匯總至公園北端 的調節池 經調節池進行水量的綜合和水質的初步處理后 通過潛污泵將污水 沿輸水管道由北端輸送至南端的地下凈化水處理站進行處理 見圖 1 線路示意 地下凈化水處理站采用物理 化學及生物手段 將泵房輸送上來的污水經生 物吸附 絮凝沉淀 曝氣池 豎流污泥池 活性濾生物濾池 雙層濾料 濾池 清水池等一系列工藝流程處理后 將所得清水排至公園地上部分作為 景觀水體的水源 后又通過地上部分人工濕地公園的吸附 降解作用再次凈化 水質 最終將長橋溪水由原地表水劣 類水質凈化為地表水 類水質標準后排 入西湖 2006 年 7 月 17 日 的水樣分析結果顯示 生活污水中的總磷含量經 處理后從 0 397mg L 降到 0 019mg L 氨氮從 11 55mg L 降低為 0 21mg L 總 氨則由 27 16mg L 減至 0 86mg L 高錳酸鹽指數從 7 88mg L 減至 2 15mg L 總磷 氨氮 高錳酸鹽指數都已達到了地表水 類水質標準 公園設計日處理量為 3000m3 目前一般日處理量約為 1000 1500m3 雨季 的日處理量可達 3000m3 入水處理的動力費 藥劑費及人工費等費用 平均 水處理成本為 0 91 元 噸 整個污水處理設計工藝具有運行管理簡便 節省能 耗的特點 2 2 巧妙運用自然手法營建環境工程巧妙運用自然手法營建環境工程 公園模擬天然濕地景觀 將水處理工程隱藏于園林水景之中 體現了極為細致 與精妙的工程設計理念與施工手法 2 2 1 沉沙池 沉沙池 主要用于暴雨時截流西湖山區玉皇山一帶的山洪水中泥沙 通過 沉積作用對注入西湖的水體進行 過濾 以減輕對西湖的淤積 沉沙池上方 設計為公園入口小廣場 供游客活動與休憩 并通過三級臺階與主園路相連 小廣場鋪地采用淺灰色木質鋪裝材料 木質紋理與周邊的植物環境搭配和諧 廣場上設周邊帶有座凳的木質種植箱 箱內栽植各類宿根花卉 2 2 2 調節池 調節池 其作用是用于收集居民生活污水及初期雨水 調節池內設自動格 柵去除雜質 污水停留時間為 6 小時 調節池上方設計為活動木平臺 作為空 間轉換的一個節點 平臺一側臨水 岸邊種植高大的香蒲及蘆葦等水生植物 起到了很好的空間限定作用 平臺邊緣設置木座凳供游客休憩 高大挺水植物 恰好成為其背景 給人以安全感 2 2 3 凈化水處理站 凈化水處理站 該站是水生態修復公園最為重要的地下水處理環節 其上 方設計為公園最南端的至高點 矜春臺 臺上設置澄觀亭 可盡攬全園南部 風景 漫灘 跌水 棧道盡收眼底 在周邊山體環境的襯托下 濕地猶如一首 流淌的藍綠交響曲 同時 凈化水處理站與眺望臺的完美結合不僅很好的將水 處理設施融入到自然水景之中 圖 2 而且實現了空間利用的最大化 2 3 多級跌水和水流的多樣化多級跌水和水流的多樣化 長橋溪公園從南至北順勢設置了七級跌水 結合多樣化的水流環境 宜寬則寬 宜彎則彎 宜深則深 宜淺則淺 形成了多樣化的河道形態及生境 具體設計 為 初級人工濕地區由菬穎池經二級跌水進入水面狹窄呈溪流狀的跌水充氧區 經過該區的二級跌落后 由地下暗管連通 該區域的地上部分待建 進入北 端的二級人工濕地區 水流在該區經三級跌落最終進入西湖 層層跌水及溪流 將初級人工濕地區的菬穎池 二級人工濕地區的澹真島及浣碧池等處的三個大 水面串聯起來 營造了錯落有致 動靜相宜 收放自如的水體形態 圖 3 由于長橋溪公園的景觀水體來源于經凈化處理后的生活污水 水質能否得到進 一步的凈化與維持 對于水生態修復工程的成敗起了決定性的作用 跌水可以 使水流產生水花 增大水與大氣的接觸機會和接觸面積 從而增加水體中的溶 解氧含量 而流速相對較慢的水體可以為污水在曝氣后提供停留的場所 延長 滯留的時間 以最大限度地增加污水與水生植物以及水底附著細菌接觸的機會 更好地達到凈水的效果 多樣化的水流環境很大程度上增強了水質的進一步凈 化效果 同時也構成了水體景觀的一個重要組成部分 3 水生植物應用設計與造景特色水生植物應用設計與造景特色 3 1 水生植物多樣性水生植物多樣性 水生植物是水生態系統中生產者的重要組成部分 1 選擇當地優勢挺水植物 突出生物多樣性特色是提高人工濕地凈化能力的關鍵措施 2 3 水生植物多樣 性的作用 一方面由于多種植物的根系交錯具強有力的去污能力 另一方面使 水邊的水流及生境多樣化 保持良好的水質凈化效果 長橋溪水生態修復公園 設計應用了各類水生植物達 29 種 表 1 其中挺水植物 22 種 占 75 9 另有浮葉 浮水和沉水植物 7 種 建植以來均生長良好 充分體現了水生植物 應用的多樣性 3 2 水生植物人工群落的建立水生植物人工群落的建立 蘆葦具有較強的輸氧能力 茭白具有較強的吸收氮 磷的能力 蘆葦和茭白混 種是一種較好的植物種植方式 4 因此 長橋溪水生態修復公園的挺水植物選 擇以蘆葦 香蒲與野茭白為主 并通過片植建立人工群落 并形成極佳的水生 景觀效果 圖 4 蘆葦 香蒲與野茭白群落集中布置于二級人工濕地區的浣 碧池四周 該池水深約為 90cm 水面開闊 該群落植株高大繁盛 夏季生長勢 佳 建立了穩定的群落體系 同時 群落將喬灌木植物層自然地過渡到了水面 起到修飾水岸線與豐富植物景觀層次的作用 為了與寬水面相協調 設計種植了以睡蓮為主的浮葉植物群落 睡蓮群落集中 布置于初級人工濕地區的菬穎池與二級人工濕地區的澹真島水域 沉水植物群 落 苦草與金魚藻群落 亦集中植于浣碧池 形成了如水下草原般的景觀 菹 草群落則分布于跌水充氧區 此處 30cm 水深適宜菹草的植株生長和景觀表現 長橋溪水系中還有豐富的野魚 螺等水生動物以及微生物 它們與水生植物共 同構成了復雜的生物群落 對水生態的平衡和水質的改善起到了重要的作用 我們在水體不同取樣點的水質監測表明 全年各季節的水質均高于地表水 類 水質標準 3 3 水生植物造景特色水生植物造景特色 植物設計遵循生態種植原則 注重水生植物的綜合配置 圖 5 3 3 1 水生植物多層次配置手法 大方簡潔亦不乏細膩和雅致 水生植物多層次配置手法 大方簡潔亦不乏細膩和雅致 植物組合主要有 香蒲 千屈菜 海壽花 睡蓮組景 香蒲 茭白 蘆葦 金魚藻 苦草組景 再力花 水芋 石菖蒲 菹草組景 再力花 千屈菜 慈姑 睡蓮組景 再力花 千屈菜 紫芋 石菖蒲組景 蒲葦 蘆竹 睡蓮組景 黃菖蒲 千屈菜 香菇草組景等 甚為豐富 其中 木棧道旁的香蒲 千屈菜 海壽花 睡蓮組景 圖 6 千屈菜將木棧道與 園路的交界處很好地進行了遮擋 葉片油綠的海壽花與千屈菜高低錯落 同時 兩者藍紫色與粉紅色的花序相互映襯 顯得既活潑又雅致 3 3 2 水生植物與跌水相搭配 動靜相宜 水生植物與跌水相搭配 動靜相宜 如初級人工濕地區的出水口設計 二 級跌水緩緩跌落 水面上種植的睡蓮緊貼水面 背后高低錯落的喬灌木及遠山 清晰地展現在眼前 景觀層次極為深遠 駁坎右側水岸邊 一叢香蒲倒影入水 自然野趣 后方一垂柳枝條隨風飄動 豐富了立面景觀效果 亦增添了一份嫵 媚 3 3 3 水生植物與園林小品完美融合 盡顯鄉土野趣 水生植物與園林小品完美融合 盡顯鄉土野趣 如一小水面一角 圖 7 叢植睡蓮安靜地鋪在水面上 為這小水景增添了一份靜謐 岸邊海壽花與千屈 菜正開放著藍紫色與粉紅色的花序 頓時賦予了水景跳躍的元素 一圓木搭建 而成的三折形木棧道則鄰水而設 睡蓮葉片簇擁著棧道 兩者結合得完美無暇 透露著原始樸素的鄉野氣息 另一大水面上則片植單一的睡蓮 亦不時留出水 面 增強水體的鏡面效果 一木板搭建而成的多折形棧道穿過睡蓮叢中而設 為人們近距離觀賞水生植物及其景觀提供了便利 另外 香蒲 野茭白等高大 的挺水植物依水岸的木亭而種植 圖 8 形成半抱合構景 為亭內休憩的人 們帶來了一份安全與神秘感 同時 也將人的活動真切地融入到景觀環境當中 去 給人返樸歸真的感受 4 存在問題與對策存在問題與對策 4 1 水生植物用量過大問題 水生植物用量過大問題 與水體面積相比 且呈現逐年增長趨勢 為盡快達 到水質凈化效果 該濕地建園之初水生植物用量有意識地有所提高 經過二 三年的生長繁衍 睡蓮 千屈菜 黃菖蒲等水生植物普遍呈現過密 過滿的情 況 水體面積逐漸減少 大大削弱了景觀表達 同時 部分植株因生長過密而 無法吸收充足陽 光 導致植株枯萎慘敗 對凈化水質極為不利 對于直接栽種于河床基質上 因吸收水中充足養分而生長過盛的睡蓮 需要定期對其進行收割或挖除部分植 株 才能控制其瘋長 4 2 植物的二次污染問題 植物的二次污染問題 減少水岸喬灌木落葉和水生植株季節性殘敗對于水體 的污染 能提高人工濕地凈化效率 5 并有利于保持秋冬季的水質與水體景觀 公園在秋冬季管理時對香蒲 蘆葦 再力花 千屈菜 睡蓮等水生植物進行定 期收割 但仍需進一步加大養護管理力度與人力投入 針對飄入水中的喬灌木 落葉也應及時發現 及時撈除 4 3 沉水植物的選擇問題 沉水植物的選擇問題 苦草生長不良 金魚藻植株易附著水中懸浮顆粒 沉 水植物景觀難以表現 究其原因 主要是苦草 金魚藻栽種處的水流速度不足 引起植株缺氧及水中懸浮顆粒的大量沉淀 此現象在浣碧池非常明顯 營建適 宜沉水植物生長的水體環境 充分發揮其凈化效果 增強沉水植物景觀表現 為彌補沉水植物景觀問題 可適當增加些許浮水植物 如可于水面較為開闊的 浣碧池種植一些水鱉與野菱 進一步改善其水質 并豐富水面景觀效果 參考文獻 參考文獻 1 汪松年 水生態修復的理論與實踐 J 上海建設科技 2006 2 20 22 33 2 Brij G Natural and constructed wetlands for wastewater treatment Potential and problems J Water Science and Technology 1999 4O 3 27 35 3 Brix H Do macrophytes play a role in constructed treatment wetlands J Water Science and Technology 1997 35 5 ll l7 4 劉超翔 胡洪營 張健等 人工復合生態床處理低濃度農村污水 J 中國給水 排水 2002 18 7 1 4 5 袁東海 任全進 等 幾種濕地植物凈化生活污水 COD 總氮效果比較 J 應 用生態學報 2004 15 12 2337 2341 作者系浙江大學碩士研究生 浙江大學園林所副教授 杭州市園林文物管理 局鳳凰山管理處副主任 表表 1 1 長橋溪水生態修復公園水生植物應用種類長橋溪水生態修復公園水生植物應用種類 類型類型 水生植物種類水生植物種類 應用方式應用方式 類型類型 水生植物種類水生植物種類 應用方式應用方式 浮浮 葉葉 植植 物物 睡蓮Nymphaea tetragona 田字萍Marsilea quadrifolia 輪葉石胡荽Hudrocotyle verticillata 片植 片植 片植 挺挺 水水 植植 物物 石菖蒲Acorus tatarinowii 紫芋Colocasia tonomo 野芋Colocasia an