城市生态水景观规划设计研究

'北京服装学院硕士学位论文姓名：魏炜申请学位级别：硕士专业：设计艺术学指导教师：李瑞君20071201 城市生态水景观规划设计研究摘要自20世纪90年代至今，中国在全力建设和谐社会的过程中，城市建设的指导思想由“空间论”转向“环境论”，进而发展至“生态论”。用生态学的观点去指导城市规划设计和环境景观设计正在成为一种趋势而备受关注。人造水景观作为现代城市环境中的重要组成部分，它的生态设计对营造健康可持续发展的城市生态化景观有着非常重要的意义。本文正是以城市空间中的水景观为研究对象，以景观生态学为理论基础，针对我国在城市发展建设中水景观规划设计的生态化问题，借鉴国内外最新的生态技术和水质净化技术的研究成果，解决在城市生态水景观规划设计和实施过程中的实际问题。结合实际的项目案例，寻求一种完善的可持续发展的生态水景观规划设计的系统方法。关键词：水；生态：水景观设计 RESEARCHOFTI-IEURBANECOLOGICALⅥ诌TERSCAPEDESIGNABSTRACTFromthe1990’S，urbanconstructionplanningmethodologyhaschangedfromSpaceMethodtOEnvironmentalMethod，andfromEnvironmentalMethodtoEcologicalMethod．ApplyingEcologicalMethodinurbandesignandlandscapedesignbecomesatendency．Man—madewaterlandscapeisoneofthemostimportantconstituentsofthemodemurbanlandscapedesign．Theecologydesignofthewaterscapehasthesignificanceinthelong—termdevelopmentofcitylandscapesThisthesisfocusondevelopingasystematicecologicalapproachtodesignurbanwaterlandscapesbasedonthelandscapeecology．Arealcaseisstudiedtoexplaintheapproach．ThelatestecologytechnologiesandwaterpurificationtechnologieshavebeenappliedinthewaterlandscapedesignKeywords：WategEcology,WaterscapeDesign 原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：签字日期：办一7年膨月心且学位论文版权使用授权书学位论文作者完全了解北京服装学院有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京服装学院。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文作者签名：{翳b彬移导师签名I签字日期：弘肿7年，i月秒日学位论文作者毕业后去向工作单位；通讯地址：彳伽0签字日期：伊．7年厂二月，多日}电话邮编 1研究背景绪论麦克哈格(I·Mcharg)曾在他的书中写道“景观规划设计的过程就是帮助居住在自然系统中或利用系统中有限资源的人们找到一种最适宜的生活和生产途径”(．Ⅵcttarg，1969)。他的设计结合自然的理念可以被理解为在设计的过程中遵循自然界生态系统的一般规律，使得人造的景观能够融入自然生态系统中去，从而创造出适宜的生态环境。自20世纪70年代以来，随着世界范围内环境污染、水资源短缺、能源短缺、人口剧增等问题的出现，城市的发展建设受到了前所未有的挑战，人类生存环境质量的恶化与人类工业文明的迅猛发展形成了极大的反差，生活在城市中的人类与生存环境产生了极度的不平衡。而19世纪末兴起的研究人类、生物与自然环境之间关系的一门科学——生态学，为有效地改善城市生态环境提供了科学的理论框架。城市规划建设者们开始探索运用生态学来指导城市建设规划和城市景观规划，其中以麦克哈格为代表，在他的《设计结合自然》一书中，麦克哈格提出了综合性生态规划思想。诸如保护表土层，人类不应该在容易造成土壤侵蚀的陡坡地段进行建设；保护人类最宝贵资源——水，以及保护有生态意义的湿地和水系等一些基本的生态观点，这些生态理论已广泛被西方设计师所理解、掌握并运用，并在后来的西方国家城市环境改造建设中得到了验证，对工业化后被破坏的城市生态环境的改善起到了非常重要的指导作用。我国的城市化进程要晚于西方国家，自20世纪90年代后城市化建设才开始迅速发展，城市景观规划设计建设越来越成为改变城市面貌的重要建设项目，国内外“生态设计”概念对我国的生态景观建设提供了借鉴性意义。然而由于城市快速发展的初期景观生态设计观念还未被足够的重视，许多项目在建设时非常盲目，缺乏对原有场地、现状作充分的生态学考虑，人们还没有真正认识到在建设我们的家园时如果不符合生态原则，不但不能美化我们的城市，反而会使城市环境受到破坏。由于那一时期人们还没有认识到建设过程中生态性的重要性，也不懂得什么样的建设是符合生态设计原则的、是对环境有益的，致使1 不少自然的河道被人工化的硬质泊岸昕取代：原有的：可床被浇上了一层水泥；岸边的植被也被道路交通所代替，大多数这种已建成的硬质河岸水景观由于建设的观念、设计和技术问题，不但未能改善地区的环境，反而对原有景观环境产生了破坏性效果，成为城市当中的污染源，人们耗费大量的人力、物力、财力去治理，却始终没有什么成效。2研究的现实意义2．1研究的现实意义本文针对城市生态水景观规划设计问题的研究其现实意义在于：对当前国内城市水景观规划设计的实践整理出有指导意义的景观生态学理论框架，对提升生态水景观设计、生态技术给与坚实的理论支持。把景观，主态学中的生态水景规划设计的理论加以详细整理、系统分析，使得设计者在实际的项目实践中得到有力的景观生态学的理论依据。结合我国正在进行的优秀案例——北京奥林匹克森林公园景观规划设计的实践项目，研究探讨生态水景技术在实际项目中的运用，以此提供给设计师有实际应用价值的生态水景规划设计的技术与方法。为我国中小城市在城市化发展过程中的水景观规划设计提供有益的经验，不要再像一些城市的失败案例那样投入大量的人力物力去反复建设和治理。把当前国内外优秀的维持生态水景观的先进技术介绍给大家，以此引导设计师对新的水景观生态技术的关注，把生态技术与设计结合。并希望这些生态技术能够在将来被广泛的应用到城市生态水景建设中去，为中国的城市创造更加生态、宜人的生态水景环境。2．2城市水景观规划设计发展现状和存在的实际问题2．2．1水景工程的现实问题目的我国城市的水景观建设虽然得到了多方面的重视，但实际实施的项目许多没有达到美化环境的作用。在实际的设计和施工过程中没有考虑长远的景观效果，有些水景观只能保持短期的有水状态。大部分水景观项目要么长期处于无水状态，人们只能看着干涸的硬质池底；要么水质恶化变臭，不但没有达到预期的美化环境的景观效果，反而成为了环境治理的重点问题，政府部门需要投入大量资会、人力等进行定期的环境治理；这些TJq"本tit水质恶化原因是多方面的。～般的景观水体如人工湖、人工池塘在没有按! 生态理念柬设计的情况下，大多是一个基本封闭的系统，几乎没有自净助链，另外加上内部结构的不合理、外来污染物质的输入等原因，随着时阆的推移必将产生富营养化的现象，这种情况的不到改善，最终会使水体变的混浊不堪，严重者会导致水体发黑、发臭，严重破坏水体的美观。水作为生物生存的载体必须与生物群共存，水不能从生态系统中分割出来，更不能离歼生物群落如动物、植物、微生物。在一个健全的生态系统中，水质洁净才是必然的结果。目静的景观规划设计，通常考虑景观设计手法和文化传承较多，而对景观水质的考虑相对较少，更很少从建设一个健全的生态水系统的角度去设计城市的水景观。22．2治理和维护的滞后在治理方面单一的方法使用较多，如换水、疏浚、化学方法等，而可操作的综合治理思路、技术和生态治理的思路、技术相对较少。再加上水景观建成后的管理维护的滞后等原因，都是污染的诱因。通常城市水景观项目只有刚建成时保持～段时间景观效果就算工程成功结束了，而后续的管理维护却被忽视，市政管理部门对景观的维护和管理没有专业人员的参与和指导，造成目前大多数水景设计建成之后缺乏美观的、可持续的效果。2,2．3工程设计的流程问题管理和维护工作没有被设计者考虑到工程设计中去，景观设计工作到工程交工就算完美的结束了，没有把后续的维护管理的问题考虑进来，要使一个景观规划项目成为一个可持续发展的生态景观，设计者不光要考虑如何完成项目实施，更要从一开始的构思阶段就把项目视为一个延续的构建生态的景观系统的过程，从生态学的高度去营造我们的城市水景观，设计师把设计、施工、维护和后期效果的全过程掌控住，在作景观设计时有责任使建成的水景观有良好的生态效应，而不是只管设计的图面效果，不问项目的实际景观环境。2,2．4教育体系的不完善当今国内的教育体系给景观规划设计行业输入的设计人才在知识结构上还存在着严重的不完善情况。国内的教育体系中建筑设计、城市规划、园林设计和艺术设计专业都在向景观规划设计行业输入大量的设计人才，但却有很少的高校会在这些专业中设置生态学、景观生态学和与景观生态学相关的生态技术知识，传授给学生在建设城市景观时将会退到的生态问题，以及如何用景观生态学的理论和生态技术手段解决这些实际问题。 22．5生态技术研究推广力量不足目前国内的水景生态技术的研究力量还很薄弱，资金和人才都很缺乏，对一些国内面临的水景生念问题很难有效的解决。同时一些研究机构对实验室中已经比较成熟的生态技术难以向全国推广，技术与应用严重脱节，而社会对有效的水体生态技术却是非常渴求的。3研究的思路与目标3．t研究的思路城市生念水景观规划设计是一个细致扎实的工作，其研究需要扎实的理论基础。庞大而严谨的理论体系要在短时间内构建起来，即容易流于形式，又难于完善准确。对于城市生态水景观规划设计也有相关学者进行不同切入点的研究。因此，论文尝试建立有个实用的理论框架，以景观生态学理论为基础，以城市生态水景观的规划设计和实际的生态技术问题为切入点展开自己的研究。由于本文作者亲身参与到了北京奥林匹克森林公园的实际项目中去，所以对一些实际的生态水景观规划设计方法有深入的研究，并运用景观生态学的基础理论框架，更好的理论结合实际的对论文课题进行专业的研究。3．2研究的目标论文通过对城市生态水景观现状的分析研究，结合景观生态学的理论框架，以城市生态建设的可持续发展为目标，按照景观生态学原理，遵循生态平衡法则，为建立满足城市生态水景观规划设计提供可参考的依据。为坚持贯彻可持续发展战略、经济发展和生态环境建设发展相结合的城市发展理念的完善，为城市生态水景规划设计的发展归纳出正确的、有实践意义的理论与方法。4 1景观规划设计的生态学透视在景观规划设计中，生态性意味着景观规划的科学性和知识性，而艺术性则意味着规划的技巧性和规划设计的直觉与本能。在景观规划中没有知识性和科学性的形态设计是不可想象的，同时知识性与科学性又需要运用熟练的技巧进行景观形态的设计与表达。景观规划设计是运用景观生态学原理解决景观水平上生态问题的实践活动，是景观规划的重要手段，集中体现了景观生态学的应用价值。1．1景观的生态学内涵景观(Landscape)一词在英、德、俄语中词义颇为相似，都是指自然风光、地面形态和风景画面，近代作为科学名词被引入地理学和生态学中，具有地表可见景象的综合与限定区域的双重含义。景观具有明确的边界和统一的外貌，其主要特征是可辨识性、空间重复性和异质性。作为大地综合体，景观具有多种含义，也是多个学科的研究对象。景观是一个有机的系统，是一个自然生态系统和人类生态系统相叠加的复合生态系统。任何一种景观，一片森林、一片沼泽地，一个城市，都是物质、能量及物种在流动着，是有功能和结构的。在一个景观系统中，至少存在着五个层次上的生态关系。(1)景观与外部系统之间的关系。根据詹姆斯·洛夫洛克的“盖娅假说”，大地本身是一个生命体：地表、海洋、空气和地下水系等通过各种生物的、物理的和化学的过程，维持着一个生命的地球。(2)景观内部各元素之间的生态关系，即水平生态过程。包括水流、物种流、营养流与景观空间格局的关系，是景观生态学的主要研究对象。(3)景观元素内部的结构与功能的关系。如丛林作为一个森林生态系统，水塘作为 一个水域的生态系统，梯田作为一个农田的生态系统，内部结构与物质和能量流的关系是在系统边界明确的情况下的垂直生态关系，它们的结构是食物链和营养级，其功能是物质循环和能量流动，这正是生态系统生态学的研究对象。(4)生态关系则存在于生命与环境之间，包括植物与植物个体之间或群体之间的竞争与共生关系，是生物对环境的适应及个体与群体的进化和演替过程，是植物生态、动物生态、个体生态、种群生态所研究的对象。(5)生态关系存在于入类与环境之间的物质、营养及能量的关系，这是人类生态学所要探讨的。人类社会、文化、政治性以及心理因素都使人与人、人与自然的关系变得十分复杂，已远非人类生态本身所能解决，因而必须借助于社会学、文化生态学、心理学、行为学等学科对景观进行研究。1．2景观生态学的理论基础1．2．1景观生态学的基本概念将景观学与生态学结合起来，并首次明确提出景观生态学(Landscapeecology)概念的是德国地理学家特罗尔C·Troll。他在利用航片研究东非土地利用和开发问题时形成的景观生态学概念，认为景观生态学作为一种综合整体思想的产生是“生物学和地理学的结合”，“是由于科学家在我们这个科学专门化的时代重新鼓励或者是人们更注重自然现象的综合观点的努力而产生的”，并强调这一思想的一个重要方面是“看待和研究景观时的方式、态度和角度”。但是直到20世纪80年代，它才开始发展成为一门相对独立、渐为国际学术界公认的生态学分支学科。其标志性的著作《LandscapeEcology：TheoryandApplication))，其中提出，景观生态学是基于系统论、控制论和生态系统学之上的跨学科的生态地理科学，是整体人类生态系统科学的一个分支。直到现在，有关景观和景观生态学概念还是存在诸多争议，我们一般可以认为，生态学意义上的景观，比风景和地貌意义上的景观概念有更广而深的内涵和外延，它是指多个生态系统或土地利用方式的镶嵌体，景观生态学则是研究景观格局和景观过程及其变化的科学。景观生态学是以景观为研究对象，重点研究景观结构、功能和变化，以及景观的科学 规划和有效管理的一门宏观生态学科。其研究内容包括四个方面：1景观结构：即景观组成单元的类型、多样性及空间关系；2景观功能：即景观结构与生态学过程的拓扑作用或景观结构单元之间的拓扑作用；3景观动态：即景观在结构和功能方面随着时间推移发生的变化；4景观规划与管理：即根据景观结构、功能和动态及其相互制约和影响机制，制定景观恢复、保护、建设和管理的计划和规划，确定相应的目标、措施和对策。12．2景观生态学的科学地位景观生态学是现代生态学的分支，其核心问题是研究人与景观的关系，其研究目标是人类生态系统，它是联系植物学、动物学和人类学这些单独学科的研究对象和过程的纽带和桥梁。生态学常常根据研究的对象的生物组织层次来划分支学科。不同的生物组织层次对应于不同的生态学分支学科，景观是处于生态系统之上、区域之下的一级生物组织层次(如图)。景观生态学是以景观为研究对象，研究其结构、功能、动态变化过程和规律及其有效控制和管理的学科。L2．3景观生态学一般原理生物组织水平生毒学分支学辩图l景观生态学学科位置示意图(1)斑块的基本原理：大型斑块可以比小型斑块承载更多的物种，而且在涵养水源，联系河流水系等方面均优于小型斑块。但小型斑块可以具有景观建成区中跳板的作用。斑块数目原理：一般而言，两个大型自然斑块是保护某一物种所必须的最低斑块数目，4—5个同类型斑块对维护物种的长期健康与安全较为理想。斑块形状原理：圆整形斑块可最大限度地减少边缘面积，有利于物种生态，但不利于问外界交流。7兰篓燃 (2)廊道的基本原理：人类的活动使自然景观被分割得四分五裂，而加强孤立斑块问的联系是现代景观规划的主要任务之一。因此，廊道必须是联系的，但廊道本身的构成不同，其作用也不一样，如前所述，高速公路对人类的生产生活是重要的运输通道，但对野生动物来说却是危险的障碍。数目与宽度原理：多一条廊道就多一分对联系与交流的功能。而且越宽越好是廊道建设的基本原理之一。1．3景观规划设计是景观生态学的深度应用景观生态学是20世纪60年代在欧洲形成的。20世纪80年代初，景观生态学在北美得到迅速发展，引起了越来越多的学者的重视并广泛应用于各个领域。我国的景观生态学研究起步较晚，但自20世纪90年代以来发展也很快，从事景观生态学研究的人越来越多，取得了较大的成绩，我国景观生态学应用研究主要有几个方面。1．3．1景观生态规划与设计景观生态规划与设计是在风景园林学、地理学、生态学等学科基础上孕育和发展起来的，并深深扎根于景观生态学，从中不断吸取营养，成为景观生态学的有机构成，属于景观生态学的应用部分。景观生态规划与设计主要应用于城市景观生态规划、农村生态景观规划、旅游风景区的景观生态规划和自然保护区的景观生态规划。景观生态设计类型包括多层利用的桑基鱼塘系统、和谐共生的农林复合经营系统、综合利用的农草林立体景观设计、循环利用的庭院景观生态设计和风景园林设计。1,3．2景观生态学与生物多样性保护生物多样性是人类生存的基础。景观生态学通过流动和过程的研究来保护整个景观中的生物多样性。景观生态学强调以无机环境为基础，以生物为中心，以人类为主导，正确处理天、地、人、文的相互关系，合理调控现有景观生态系统与建筑新的景观生态系统。景观生态系统的划分、景观空间格局变化的研究以及景观生态干扰的研究，都将成为生物多样性保护的基础研究。1．3．3景观生态学与±地利用规划景观生态学的理论为土地持续利用评价提供了一条新途径，根据景观生态学理论，土 地持续利用规划主要表现在以下几个方面：1．综合总仕性，不仅包括环境、经济和社会等多因素评价，还指土地利用方式、土地利用系统与景观或区域等多等级评价；2．尺度性，包括土地利用时间尺度、空间尺度和重点尺度；3．空间格局与土地生态过程，景观格局与生态过程的关系分析是土地持续利用的基础；4．干扰与人类影响，干扰时景观或区域的必然因子，而且有助于发展土地利用系统与景观的适应性机制，人类对土地利用的历史经验和教训，对土地持续利用有借鉴作用；5．多重价值与多目标，景观生态学强调土地持续利用的目标是多重的，因而追求多目标之间的优化，而不是单目标的最大化。1．3．4景观生态学与全球变化全球变化是指可能改变地球承载能力的全球环境变化，包括气候变化、森林减少和退化、荒漠化、水资源减少以及生物多样性丧失等。在斑块、景观和区域三种尺度上对全球变化进行研究时必要的。通过利用模型来模拟和预测未来生态系统的变化，有助于弄清全球变化的机理，从而更好的预测全球变化对生态系统的影响及其反馈作用。9 2城市生态水景观的功能与效益2．1城市生态水景观概述2．1．1城市的生态格局城市是以自然生态系统为基础，从人类活动中产生的，是一种复合生态系统格局。城市自然和人工景观的空间分布方式及特征，与城市生产生活方式密切相关，是人与城市自然环境长期作用的结果。无论是残存的自然生态系统，还是人工化的城市景观要素，均反映在该城市的土地利用格局上。城市生态规划就是运用生态学原理及人工与自然的关系，对城市±地利用的格局进行调控。2．I．2城市生态水景观概述城市生态水景建设主要指防止水环境生态破坏、维护水环境生态平衡、促进水环境生态环境良性循环。目标是创建安全、健康、具有生态功能并可持续发展的生态水景观环境。2．1J3城市生态水景观规划设计范畴城市生态水景观规划设计的范畴主要包括：水体的保护与水景生态系统的恢复，城市天然河道、湖泊与人工河道、湖泊生态化规划设计，污染控制和生态治理，周边立体植被建设，包括浅水植物、岸边绿化带、乔灌草立体结构与河岸景观。2．2城市生态水景观的生态功能城市的生态水景具有多种功能。过去人们往往把水景观简单作为美化环境的一种景观形式去理解和认识，随着多学科技术的发展、生态系统的研究逐年深入，人们越来越多的从环境学、生态学、生物学、景观生态学等学科的研究成果中更深刻的理解和发现生态水景对人们生活环境的重要意义。10 水是生物群落生命的载体，又是能量流动和物质循环的介质．可以说，水是生态系统的组成部分，与动物、植物、微生物共生共存，水为生物群落提供生命之源，反过来，生物群落又净化了水，使得水流不腐，清水长流，形成了自然界的特殊功能，也形成了水体自然净化的机制。生态系统是一个完整的整体，任何一种要素发生了变化，当其变化超出某种承载能力的时候，就会引起生态系统的失衡，任何一种因素的减少，都会引起生态系统的这种变化。人类要尊重生态系统的平衡，更要防止由于人类的自身活动破坏这种平衡。一旦出现失调现象，我们需要竭尽全力恢复这种平衡。江河湖泊的水体也不例外，因为水必须与生物群共存，水不能从整体的生态系统中分割出来，更不能离开生物群落(动物、植物、微生物)而单独存在于自然环境中。在一个健全的生态系统中，水质洁净是必然的结果。2．2．1改善微气候2．2．1．1调节温度地区的温度往往受到空气湿度和地区植被状况的影响，这是水对区域性微气候的影响，它通过规划用地、建筑与开阔水体、灌溉水面之间的合理布局而得到提高。气温经过水面冷却而形成微风就是很典型的例子，所以夏天的傍晚人们会结伴去湖边或水边乘凉的原因。另有实例显示水面对改善城市气温有着明显的作用，杭州西湖、南京玄武湖、武汉东湖等，在夏季时气温要比市区低2～4。C，因此，在城市中设计大面积的水并配合种植一些植被，对改善城市的气温是有积极作用的。2．2．1．2保持湿度同样水体对调节区域性的湿度作用也是很明显的。通常情况下适宜的相对湿度为30％～60％。城市空气的湿度比郊区和农村要低，城市大部分面积被建筑和道路覆盖，这样，大部分降雨成为径流流入排水系统，蒸发部分的比例很小，而农村地区的降雨大部分涵蓄于土地、植物和水体中，通过水面蒸发和植物蒸发作用回到大气中来。根据北京园林局的铡算，一公顷的阔叶林在夏季能蒸发掉2500吨水，相当于同等面积水库或河流的蒸发量，比同等面积的裸露土地蒸发量多20倍。 2．2．1．3调节气流大的水面对气流的影响表现在静风时有利于促进城市空气的气流交换，产生微风并改善市区的空气卫生条件，特别在夏季，通过带状的水面引导气流和季风，对城市通风降温效果明显。由于城市温度高，热空气上升并向外扩散，郊区的地面气团向中心移动，产生城市内的地面风。城市郊区的水库或河流水面使城市中扩散出来的热气团降温下沉，从而形成循环往复的区域性循环气流。这样的气体交换促进了市区污染气体的扩散和稀释，并输入了周围的新鲜空气，改善了通风条件。此外，在市区内的大水面、河道与硬质空间之间，也因为存在较大的温差，产生了局部地段的环状气流。这些水面、河道与滨水绿地都是城市绿色的通风渠道，特别是带状水体河道的方向与该地区的夏季主导风向一致的情况下，可以将城市郊区的气流随着风势引入城市中心地区，为炎热夏季城市通风创造良好条件。因此，在城市内部与周边规划设计生态水景系统，包括人工的生态湖与人工生的态河道在内，对调节城市小气候，改善环境有积极作用。2．2．2净化水体生态水景观可以对轻度的水体污染起到净化的作用。如生态环境良好的湿地对N(氮)、P(磷)都有明显的去除作用，通过植物根系对有害物质的吸收或通过水体微生物对有害污染物的分解，都可以达到有效的净化水体的作用。2．2．3保持生物多样性当城市内或城市周边的湖岸、河流边界和湿地贯穿起来，便形成了鸟类和动物的栖息地，给动物提供自然食物的来源。这样的生态水景观系统会很好的保护地区的生物物种的多样性，并有利于改善因人类建设自己的家园对许多物种难以生存濒临灭绝的现象。水是生物群落生命的载体，为生物群落提供生命之源，良好的生态水景可以保持水生动物、植物和水声微生物的种群和数量，同时这些水生动植物作为食物链的重要部分供给水鸟和其他哺乳动物，因此生态水体对生物链的连续有着重要的意义，对保持物种多样性起着至关重要的作用。2．2．4健康作用据有关部门测定，山泉、溪流和瀑布等地带，由于水分子激烈而产生负离子氧，在这12 些地带具有几万个负离子，一般地区只有几十个。负离子氧吸入人体后，增加神经系绕功能，使大脑皮层抑制过程加强，起到镇定、催眠、降低血压的作用，使电负荷影响人体的电代谢，令人精神焕发，对哮喘、慢性气管炎、神经性皮炎、忧郁症等许多疾病有良好的治疗作用。2．3生态水景观在空间上的功能2．3．1安全防护作用城市也会有天灾人祸所引起的破坏，如火灾、暴雨，以及地震产生的破坏性灾害。1923年日本关东发生大地震，同时引起大火灾，城市河道的公园绿地不仅起到了隔断和停息大火的作用，而且成为市民避难的场所，自此以后，沿河道修建的公园绿地被认为是保护城市居民生命财产的有效公共设施。当火灾发生时水体作为很好的阻隔空间可以有效的控制火势的蔓延，同时水又是可以直接用于灭火的材料，因此生态水体可以起到很好的避灾防火作用。2．3．2提供游憩度假的条件城市水景观在历史上就具有游憩的使用功能，中国古代的帝王在城市周边建造的游憩场所，多被大面积的水体所覆盖，与山体植物相映成景，如北京颐和园与圆明园就是很典型的例子，园内一半以上的面积被水体覆盖，是皇家、贵族们游憩的场所。根据全面实现小康社会的要求，人民每周有两周的休假时间，在工作之余约上好友一起去城市公园绿地或郊外游玩是非常惬意的事了，城市生态水景观便是最能吸引人们前往的目标了，北京后海酒吧街，借着什刹海的良好水环境，吸引了来自国内外众多游客慕名到此游玩。而北京周边的龙庆峡、密云水库等有丰富水景资源的风景区，一到周末游客便络绎不绝，人们天生的亲水心理使得自己向有良好水源条件的景区迸发。河流和水体也长期为我们提供最普遍的户外活动形式，如划船、钓鱼和游泳。2．3．3度假及休闲疗养地由于自然风景区景色优美，气候宜人，可以为人们提供度假疗养的良好环境。许多国家从区域规划的角度安排度假休阑、疗养基地，充分利用某些地理特有的自然条件，如海 滨、高山气候、矿泉作用为较长期的度假和休闲疗养之用，使疗养者增进了健廉、消除了疾病，恢复了生机，重新回到工作岗位发挥作用。从城市规划来看，主要利用城市郊区的森林、水域、风景优美的园林绿地来安排居民服务的度假及休闲、疗养地，特别是休闲活动基地，有时也与体育娱乐活动结合起来。如北京2008年奥运会的许多水上运动就安排在顺义的潮白河上进行，到时会吸引世界各地的体育爱好者到此观战。潮白河正式借助了良好的水景生态环境的现状条件，才能有机会承接这样的国际体育赛事。2．4生态水景观的经济效益城市生态水景观除了有生态效益、环境效益外还有经济效益。一种是直接获得货币效益，一种是间接的经济效益是通过环境的资源潜力所反映出来的，这种效益的数量巨大。2．4．1直接经济效益(1)物质经济收入，早期的城市水路和湖泊多有养殖与交通的作用，而今城市河道与湖泊很少有交通作用了，但其养殖作用还是依然存在的。人们在淡水湖泊中养殖大闸蟹、珍珠、淡水鱼等是非常常见的，许多城市周边的水库也都兼有养殖的业务，这些在良好的生态水体中产出的水产品，被社会高度认可，因此都有很好的收益。(2)旅游观赏收入，在城市水景观现状好的情况下，相关管理和经营部门会结合实际情况开展一些水上娱乐活动，如游船游览、自助划船、水上冒险等娱乐项目，这些人们喜闻乐见的水上活动会给相关经营部门带来直接的经济效益。城市良好的生态环境可以吸引外地的游客到此游览观光，如果现有的生态环境的不到保护和提升，便会失去大笔的旅游观光的收入。2．42间接经济效益一个生态环境良好景色优美的水面会有多大的间接经济效益昵?据不完全统计，在城市中紧邻城市河道或开阔水面的商品楼盘比其他地区的楼盘价格要高出至少20％，这多出的价格正是软环境的优良所产生的。此外城市生态水景观给城市带来的良好的生态效益也是无法用货币直接衡量的，但确14 又是实际存在的。综合可见，生态环境良好的城市水景观的价值远远超出其本身的价值，其价值是巨大的，而且随着时间的摧移而增加。 3城市生态水景观规划设计研究“如果说这个行星有魔力，那么魔力在于水⋯⋯它遍及各个角落，承接过去，联系未来。它在极地之下运动，徜徉于高处或空气之中。可以成为最精巧完美的形状存在于一片雪花之中，或是在那经海洗淘而仅剩的闪烁的白骨之中。”(洛伦．艾斯利LorenEiseley)许多城市的水系，本来是一个连续体，它们与湿地、城郊湖泊和山林形成一个完整的自然系统和景观整体。它们为城市的整体景观设计提供了一个蓝本；当然也为城市居民提供了一个连续的康体休闲空间和环境认知空间。然而，这一连续体却常常在城市建设中被切割，被断肢，从而使活水变成了死水。水系的被切断不仅仅意味着城市景观的失去，同时对城市中生物群落也是致命的打击，景观生态学认为，天然河流是一种重要的廊道，廊道可以有效加强物种，物质的空间运动和原本孤立斑块间物种的生存和延续。用线性廊道加强缀块之问及缀块和种源之间的联系，是现代景观规划的重要方法，如美国华盛顿州在进行城市规翔时就将零散分布的动植物公园和郊外的天然生物群落区以恢复天然水系的方式直接联系起来，可以使野鸭等野生动物从天然栖息区进入城市公园区。物种多样性是促进城市绿地自然化的基础，也是提高绿地生态系统功能的前提。所以，强调水系的连通性，必须站在绿地系统规划的高度，结合物种多样性规划综合考虑。3．1利用自然雨水规划设计水景雨水是大自然惠泽人类的甘露，当今面临的水资源危机要求我们倍加珍视这一宝贵自然资源。雨水资源是维系包括水资源环境在内的人类生态环境的重要方面。国际上专门成立“国际雨水集流系统协会”(IRCSA)，该协会在世界各地定期召开大会探讨雨水利用的最新技术成果及生态优势，宣传雨水利用在全球水资源利用及可持续发展中的重要作用。1995年北京“第七届国际水资源大会”将“惠泽全人类的在城市中，雨水利用”作为大会主题，这充分体现了雨水利用在当今水资源日益短缺的今天的重要意义(如图2)。 f——)、-≯呷◇可●；，、一——，i{’图2城市雨水资源利用示意图自然降水会带一个棘手的问题：由于缺少了土壤的过滤，降水所造成的地表径流对地面的冲刷会将城市地面的污垢带入城市水系而造成污染，在美国，一些景观设计师通过对水体自净规律的认识，提出了因循自然过程解决这一问题的方法：通过收集、贮存和处理这些漫溢的污水，并将它同城市公园结合起来，借此来创造一个新的公园。例如在1967年，美国的克莱门斯城(ClemensCity)由于受到克林顿河污染的威胁而采取的一个新的解决办法。政府在以前用以防止污水而回填的土地上建设城市公园，并通过利用三个小的湖泊来设置一系列污水漫溢处理设施，漫溢的污水首先经过第一个湖泊并存留3～4天，直到它们可以进入水处理设施为止。然后水被排放到第二个湖泊之中，并得到进一步处理。第二个湖泊中的水大约停留7天，当经过处理的水到达第三个湖泊时，它已经能够用于泛舟、养鱼与灌溉公园植被了。分析认为，这种方式不但简单可行、更有效率，花费的代价也较低，而且利用这次难得的发展机会可以创造出一个前所未有的、新的、结合自然的污水处理方式，并因此创造出供城市居民娱乐的公园。(如图3) 3．2景观集水区设计概念图3雨水公园概念设计自然降水是城市水景的重要水源之一，自然降水主要包括雨、雪、霜、雾、冰雹等。在自然环境中，自然降水会很快被地面土壤吸收，汇入地表径流或者地下水源，而城市地面大多由混凝土、柏油、地砖等不透水材料构成，降水除少量蒸发外大部分经由排水系统汇入雨水处理系统，因此，在短时间降水量较大，而排水系统排水量无法跟上的情况下，会出现地面积水现象，严重时会对城市交通以及室内地坪标高较底的建筑产生较大影响。2004年夏天，北京部分街道由于一场突如其来的暴雨产生了严重内涝，使得城区部分交通瘫痪。针对此问题，集水区设计提出了一个较为可行的解决方案。他们在城市的很大范围内设蜀了暴雨集水区(或称集水盆地)用以在暴雨水到达城市排水系统之|j{『集流雨水。利用天然地形地貌、景观池塘及人工凹地作为截流雨水的暂储空间，以便削减雨水的地面径流量，进而减轻城市排水系统的压力，并减少雨季合流制管网污水处理厂的负荷，它是解决景观附近市区夏季暴雨内涝的另一有效途径。18 3．3建设湿地公园湿地生态系统(wetlandecosystem)是指地表过湿或常年积水，生长湿地植物的地区。由于湿地分布广泛，种类繁多，相互之间差异显著，给湿地下一个统一的定义是十分困难的。不同的人对湿地有不同的理解，有人统计过大约有50多种定义。通常采用的最有代表性的是《湿地公约》(《关于特别是作为水禽栖息地的国际重要湿地公约》)中关于湿地的定义，即：“不问其为自然或人工，长久或暂时性的沼泽地、泥炭地或水域地带，静止或流动，淡水、半咸水、成水体，包括低潮时不超过6m的水域”。人工湿地就是由人工建造和监督控制，充分利用湿地系统净化污水能力的特点，利用生态系统中的物理、化学和生物的三重协同作用，通过过滤、吸附、沉淀、离子交换、植物吸收和微生物分解来实现对污水的高效净化。1995年北京一项研究表明，每芦苇湿地5000--20000亩，日处理污水可达50000--200000立方米。图4以沉水植物为基础的生态系统人工湿地根据湿地中的主要植物形式可分为：1．浮水植物系统；2．挺水植物系统；3．沉水植物系统。沉水植物系统还处于试验阶段，其主要应用领域在于初级处理和二级处理后的精处理(如图4)。浮水植物主要用于N(氮)、P(磷)去除和提高传统稳定塘的效率。目前一般所指人工湿地都是挺水植物系统。绝大多数自然和人工湿地由五部分组成：1．具19 有各种透水性的基质，如土壤、砂、砾石：2．适于在饱和水和厌氧墓质中生长的植物，如芦苇：3．水体(在基质表面上或下流动的水)：4．无脊椎或脊椎动物；5．好氧或厌氧微生物种群。其中湿地植物在湿地系统中具有三个间接的重要作用：1．显著增加微生物的附着(植物的根、茎、叶)；2．湿地植物可将大气氧传输至根部，使根在厌氧环境中生长：3．增加或稳定土壤的透水性。一般人工湿地系统都具有如下特点：A．建造和运行费用便宜；B．易于维护，技术含量低；C．可进行有效可靠的废水处理；E．可缓冲对水力和污染负荷的冲击；F．可产生效益，如水产、畜产、造纸原料、建材、绿化、野生动植物栖息、娱乐和教育。人工湿地系统是一个完整的生态系统，它形成了内部良好的循环并具有较好的经济效益和生态效益。具有投资低、出水水质好、抗冲击力强、增加绿地面积、改善和美化生态环境、视觉景观优异、操作简单、维护和运行费用低廉等优点。在处理了污水的同时，又能创造水生生物环境，一举两得，节约资源，是人类与水生生物协调发展的自然景观，有利于促进良性生态环境的建设，有显著的社会、环境和经济效益。3．4生态驳岸设计3．4．1生态驳岸概念与功能生态驳岸是指恢复后的自然河岸或具有自然河岸“可渗透性”的人工驳岸，它可以充分保证河岸与河流水体之间的水分交换和调节，同时也具有一定的抗洪强度。生态驳岸除具有护堤、防洪的基本功能外，对河流水文过程、生物过程还有如下促进功能：(1)补槠、调节水位，生态驳岸采用自然材料，形成一种可渗透的界面：丰水期，河水向堤岸外的地下水层渗透储存，缓解洪灾；枯水期，地下水通过堤岸反渗入河，起着滞洪补枯、调节水位的作用。另外，生态驳岸上的大量植被也有涵蓄水分的作用。(2)增强水体的自净作用，生态河堤上修建的各种鱼巢、鱼道，可形成不同的流速带和水的紊流，使空气中的氧溶入水中，促进水体净化。(3)生态驳岸对于河流生物过程同样起到重大作用，生态驳岸把滨水区植被与堤内植被连成一体，构成一个完整的河流生态系统。生态驳岸的坡脚具有高空隙率、多鱼类巢20 穴、多生物生长带、多流速变化，为鱼类等水生动物和其他两栖类动物提供了栖息，繁衍和避难场所。生态河堤上繁茂的绿树草丛不仅为陆上昆虫、鸟类等提供了觅食、繁衍的好场所，而且进入水中的柳枝、根系还为鱼类产卵、幼鱼避难、觅食提供了场所，形成一个水陆复合型生物共生的生态系统。河道断面的处理和驳岸的处理有密切的关系。河道断面处理的关键是要设计一个能够常年保证有水的河道及能够应付不同水位、水量的河床，这一点对于北方城市的河道景观尤为重要。由于北方地区水资源短缺，平时河道水量很小，但洪水来时又有较大的逞流量，从防洪出发需要较宽的河道断面，但一年内大部分时间河道无水，景观很差。为解决这种矛盾，可以采取一种多层台阶式的断面结构，使其低水位河道可以保证一个连续的蓝带，能够为鱼类生存提供基本条件，同时至少满足3—5年的防洪要求当较大洪水发生时，允许淹没滩地。而平时这些滩地则是城市中理想的开敞空间环境，具有较好的亲水性，适于休闲游憩。3．4|2生态驳岸的类型(1)自然原型驳岸对于坡度缓或腹地大的河段，可以考虑保持自然状态，配合植物种植，达到稳定河岸的目的。如种植柳树、水杨、白杨、橡树以及芦苇、喜蒲等具有喜水特性的植物，由它们生长舒展的发达根系来稳固堤岸，加之其枝叶柔韧，顺应水流，增加抗洪、护堤的能力。我国传统的治河六柳法即是这方面的总结。(2)自然型驳岸对于较陡的坡岸或冲蚀较严重的地段，不仅种植植被，还采用天然石块、木树护底，以增强堤岸抗洪能力。如在坡脚采用石笼、木桩或浆砌石块(设有鱼巢)等护底，其上筑有一定坡度的土堤，斜坡种植植被，实行乔灌革相结合，固堤护岸。(3)台阶式人工自然驳岸对于防洪要求较高、而且腹地较小的河段，在必须建造重力式挡土墙时，也要采取台阶式的分层处理。在自然型护堤的基础上，再用钢筋混凝土等材料确保大的抗洪能力，如将钢筋混凝土柱或耐水原木制成梯形箱状框架，投入大的石块，或插入不同直径的混凝土管，形成很深的鱼巢，再在箱状框架内埋入大柳枝、水杨枝等；邻水则种植芦苇、喜蒲等水生植物，使其在缝中生长出繁茂、葱绿的草木。 4生态水景观的实施技术研究4．1生态公园的水培；争化技术4．1．1净化原理及其特征4．1．1．1净化系统概况(1)介绍在一般情况下，水生维管素植物常常种植在由土、沙或海绵做成的培养床上。生态公园通过提供浅的、污染的、流动的水环境，种植物在这种环境中，使植物的根系直接生长在污水中，通过根系系统和植物的生长成功的净化污水。在生态公园系统中，植物的根系是污染物的过滤器，同时也是微生物的集散地，根系中聚集的微生物通过还原和生物积累作用实现对污染物的去除。可以说，生态公园系统是通过植物的生长作用，植物根系对污染物颗粒的拦截与积累作用，及根系中聚集的鱼类和贝类、微生物的生物作用，去除污水中的污染物。用这种净化系统去除富营养化水体中营养盐和污染物的效率比其他植物净化系统的要高，而成本却低。同时，本净化系统还可生产较受市场欢迎的植物和动物，在提高污染物的净化效率的同时降低净化成本(如图5)。(2)结构在生态公园净化系统中，将适应环境条件、水质条件且具备一定的经济价值的水生植物种植于浅水的、具一定宽度的水路中。水路由防水的、不易被植物根系扎破的材料做成，每条水路倾斜0．5％一1％，宽1m，长20m左右。植物水路中，水有一定的流速。在这种净化系统中，几条水路被平行设置，同时设置一个单独的结构，用以控制每条水路中的进水，并由出水口将经水路净化后的水排入河或湖水中，在出水口处常常会聚集很多鱼类和贝类。 (3)水培植物图5生态公园系统的脱氮除磷过程及经济收益生态公园所选的植物首先是多年生的、常绿的水生或湿地生植物，形成较平坦的植物带，并根据净化要求或景观的需要，搭配一些挺水植物和非常绿性的植物。对营养化河流或湖泊的净化，植物的选择不需要考虑温度的适应性，因为有些具有地下茎的植物在水培中较难培养。温带地区适于水培、具有较高净化能力、能形成群落的植物是水芹，热带地区是空心菜；温带地区适宜净化地下水和处理过的地下水的植物是马蹄莲，该植物在热带地区没有进一步的研究。生态公园净化方法在日本、泰国和中国都已经得到应用，上述植物都容易获得。4．1．1．2净化原理(1)生物膜净化作用生态公NlCzk质的净化主要由植物根系表面附着的生物膜来完成，该生物膜形成类似于毯子的层，将整个根系包裹在其中，并使根系延伸至数米长。微小动物如囊螺可以捕食微生物膜，促进其代谢并维持其活性，其排出的排泄物，又可为生物膜代谢利用。在建立和运行生态公园设施时，为形成生物膜无需接种微生物，但有时为起到更好的净化作用， 需从附近环境中收集微小动物如囊螺，把它放到水路中。(2)生物积累和污泥的还原作用水蛭捕食蜗牛，龙虾捕食水蛭，多种多样的动物组成生态系统，其代谢物和死亡的残体转变成颗粒物蓄积于植物根系问．生物残体的这种蓄积，与水路中污染物颗粒去除相比较可以减小体积的同时，浓缩营养盐。系统中腐生食物链的动物如水生昆虫和水生蚯蚓的出现，一方面积蓄营养盐，减少污染颗粒的量，另一方面使得营养物矿化变成可被植物吸收利用的形式。(3)去除水华在生态公园净化系统中，植物根系及其附着的微生物形成的微生态系统中往往存在底栖息动物，如水蚯蚓、浮游动物如轮虫等，它们可以捕食引发水华的藻类。小蜗牛如囊螺等通过捕食生物膜而去除附着在根系表面的大量藻类或被植物截住的藻类。在生态公园净化系统中，水华藻类就这样被它们去除，其中的藻毒素被消化或被微生物分解。(4)植物吸收及收割水培植物从污水中吸收营养盐，营养盐在植物体内积蓄，生长出新的根系，不断截留污染物颗粒。人们通过收获水生植物或水生花卉，将营养盐带出系统，同时为水生植物繁殖生长提供更多的空间，以便吸收更多的营养盐。(5)清除积蓄的污泥，重新开始净化当系统中污泥积累到一定量时，水路进水系统被切断，水路中的水被放干，植物和污泥被自然晒干，待植物和污泥都干化后将其挖出堆放在高温下，发酵堆肥，然后，将植物种子重新拨散开始新一轮的净化。(6)捕获并去除鱼类和贝类水路出水口附近聚集的微生物和小型动物，为鱼类和贝类提供了丰富的食物，因而水路出水口附近往往聚集着较多的鱼和贝类。若将它们收获，则可去除部分营业物质。24 4．1．1．3净化特点(1)该系统不仅可以去除污染指示物质，也可以去除富营养盐，如N(氮)、P(磷)将其转变成有用的、无污染的产品。(2)净化后的流水和常绿植物使该设施呈现良好的景观效果，且安全舒适。同时由于其净化能力受人为干扰的影响不大，因而可作为公园对公众开放。(3)如果对公众开放的话，该设备可向市民展示污染物被去除的全过程，并通过采摘和收获水生植物、花卉等，捕获鱼和贝等自然生物，使人们受到教育。(4)可通过出售收获的水培产品，相对降低水质净化成本。(5)利用水生蔬菜、花卉和水生生物进行环境教育，开展这样的教育易普及而且使公众理解的更加深刻。4．1．2净化案例及其效果在日本有十个生态公园净化案例，其中土浦港的净化案例的规模最大。在湖岸边或河岸边种植水生植物，水生植物去除N(氮)、P(磷)等污染物，并通过植物的收割、销售和污泥的发酵利用去除污染物。在土浦港生态公园运行了数年的研究表明，这种净化方法是非常有效的，各种污染物的含量都有明显的降低。由于去除污染物的去除率与原水的污染物的浓度相关，通过不同原水浓度与净化速率间的相关性分析，可得出特定浓度下的净化速率。成功的适用于富营养化水污染的技术不多，在富营养化污染物浓度范围内，与其他净化技术相比，生态公园净化方法被认为对N(氮)、P(磷)污染物去除率较高的技术(如图6)。在费用投入方面，生态公园的投入远远少于其他方法的净化过程，而且不消耗电能。但生态公园净化方法不太适合需要达到特定污染物去除率和对污染物去除要求较高的情况。4．1．3生态公园净化设施的周边环境效应4．1．3．1生态公园净化设旋的推广和应用生态公园净化设施具有建设成本低、净化主体为植物，无需特殊设备和材料，建成后 运行与管理费用低的优点，且通过植物的出售还可以获得收益。在发展中国家进行推广是非常有优势的。国内的实际案例应用，江苏无锡市太湖五里湖码头附近，用砖及混凝土做成水路，种植空心菜，并放入附近沟渠中收集来的蜗牛，用泵将湖水泵入水路，经水路净化后出水流回太湖。在两个月时间内，水路中种植的空心菜生长良好，并有效净化了含水华的湖水。具估算，若建设100m的面积，总投资约50万人民币，植物水路季节性收获植物产品，生态公园建设费用的偿还期为13个月。若和人工浮岛或水路养鱼结合，收益会更加明显。永域中污染物的去黪连径i．．．．．．．．．．．．．．．．．．、．．．．。．．．．．．．．．。．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．。．．．一I．．．．．．．．．．．．．．．．．一．．．．．．，．，，．．．．．．．．．。．．．．，．．．．．．．．．，．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．J植物的生长与收获H植物与花r————————————————————“。’————1r’。—————————。。———。—l图6生态公园净化系统中营养盐的去除途径4．1．3．2生态公园净化项目对的生物多样性和经济效益帮助在土浦港生态公园净化案例中，发现了5种已在湖中灭绝的壳类动物出现在生态公园设施周边湖区。由于生态公园显著改善了周边湖湾的水质，使壳类生物在这些湖湾地区得 以生存。对水生植物来说也是一样，它们在植物水路中起着净化作用，同时，也会扩增到生态公园周边的湖区中去。在生态公园案例中发现，在水路进水处，由于进水引起的漩涡，在进水口附近往往聚集了大量的生物。在水路的出水口附近也可收集到很多鱼类，这些鱼类很容易捕获，将其出售在获得收益的同时将营养盐带出净化系统。在生态公园中也适合进行鱼类的养殖，将鱼卵与幼虫放置水路中，水路中散布的微生物为鱼类提供了丰富的食物，鱼类生长成熟后被捕获又是很好的经济收入。在生态公园净化方法中水路中适宜种植与养殖的动植物，还要与当地环境条件和进水的水质密切相关。在泰国的生态公园试验设施中，发现螃蟹进入生态公园，这种螃蟹一般是在海中产卵河中生长的，与中国的大闸蟹一样受欢迎。基于上述结果可以预测，若在我国长江边设立生态公园设施，也会吸引长江的大闸蟹进入其中。在日本生态公园的案例中，也发现过具有较高价值的日本鳗鱼进入生态公园的情况，这些现象从另一个层面表明了生态公园净化方法的经济效益。因此，因地制宜的进行生态公园设施的建设，发掘当地的现有可利用的资源，达到净化、经济的双效益(如图7)。图7基于生态工程的水培净化系统和公共参与(生态园) 4．2利用水生植物进行：争化的技术4,2．1特征与原理4．2．1．1原理富营养化是湖泊中植物赖以生长的N(氮)、P(磷)营养盐过量，导致水体中藻类大量繁殖、水体透明度降低和引发一系列生态环境问题的现象。营养盐对藻类来说是营养物质，对水生植物来说是肥料，因而，两者竞争营养盐。同时，两者对另一种资源一光照也存在竞争，水体中水生植物的大量生长，会遮盖水面，藻类难以获得充足光照而生物量被抑制。该方法基于水生植物与藻类间对光与营养盐竞争原理，提出了利用水生植物的繁茂生长抑制藻类所需的光照和营养盐条件的净化方法。利用水生植物进行净化的技术可以分为两类：湿地净化技术与浮岛净化技术。利用沉水植物进行净化。利用漂浮植物如水葫芦进行净化的方法已经在日本得到较多的尝试，但和发展中国家一样，水葫芦常被认为是害草。利用浮叶植物进行净化很少，而慈姑与莼菜对水体中营养盐是有一定的净化能力。这里我们主要来讲以挺水植物净化的人工湿地净化方法及人工浮岛净化方法。4．2．1．2湿地净化技术的优点湿地净化系统将污染湖水或河水引入现存的湿地塘或人工创建的湿地塘中，通过植物对污染物的拦截作用、植物根系形成的微生物膜对有机质的降解作用和植物本身对营养盐的吸收作用而去除污染物，由于生长的挺水植物具有良好的遮光作用，可以有效的抑制藻类的增殖，净化后的水重新排回湖泊或河流。该净化系统最常用的植物是芦苇，但当水较深，茭草或香蒲就更合适，即使一开始没有种植，若干年后这两种植物也会替代芦苇。由于种植与水质条件相适应的植物可以更好地吸收营养盐，因而最好的方法是同时种植三种植物进行竞争。该系统还需建立进水、排水系统及拦水堤。进行设计时，尽量使水能自流进入净化系统，不需要用泵提升，以便降低运行与维护费用。给挺水植物从叶片向根系输氧、从根系向周围水体及低泥泌氧以保护其组织(如图8)。芦苇、野生水稻、香蒲具有维持根系含氧环境促进反硝化作用的能力。另一个对发展中国家来讲简单易行的污水处理方法是湖中湖净化方法，但当进水BOD浓度高于一定值时，即适合挺水植物生长时，采用湿28 地净化方法往往比湖中湖净化方法更为有效，而且还可以使温室气体的产生量受到限制。图8湿地中植物去除污染物示意图4．2．1．3湿地净化方法存在的问题湿地系统中营养盐或被植物直接吸收利用，或被植物根系为生物膜截获，或转变成污泥后淹没在水底。其中N可以通过植物根系泌氧及硝化细菌产生的脱氮作用得到去除，但是P不能气化，只能被植物吸收利用留在湿地中，只有当湿地中昆虫飞出或鸟类捕食湿地生物并在湿地外排泄时，才将其带出湿地系统外。有时，湿地中淤积的淤泥越来越厚，形成新的泥面层，打破生态系统的循环。挺水植物都有从扎根的底泥中吸收P的功能，也被称为营养盐的吸收泵，但对这种新生泥层中营养盐的吸收作用却很少。为提高湿地中植物的净化效率，应及时收割植物或挖出淤积的泥，但这清除植物低的利用价值和高的处理费用是维护湿地的一大负担。4．2．1．4浮岛净化技术的原理与优点浮岛净化技术将植物种植于设置在河流、湖沼的浮体上，通过植物根系形成的微生物膜及微生态系统，起到净化水质、去除污染物、提高水土透明度的功能，同时通过遮光作用抑制藻类的生长。通常扎根于土壤中的植物，可在土壤中扩张根系，吸收营养盐与必须的矿物质；若是自然漂浮在水面上的植物，则只能通过根系吸收水中溶解性的营养盐，这时就有可能缺少必要的矿物质和营养元素。但当挺水植物栽种在由海面做成的浮床上时，29 附着在浮床上的微生物膜、捕食微生物膜的动物、降解有机质的水蚯蚓登通过其代谢活动将含大量营养盐及必要矿物质的淤泥累积于浮床基质中，使得挺水植物可从浮床中吸收必要的营养元素维持生长。4．2．1．5浮床栽培存在的问题当浮床中淤泥积累至一定程度时，由于床体中氧气的缺乏会引起某些植物的死亡，同时浮体会因为淤泥的积累而下沉，这将影响最初种植于浮体上植物的生长。例如，浮岛上，若最初种植空心菜等植物，进行适当管理时，空心莱能生长良好，但若无人管理，数年后其上多样性的植物将可能被单一的芦苇所替代。浮岛上植物的根系能良好的吸收营养盐，形成的根系微生物膜是鱼、贝、虾类产卵和栖息的良好场所，但鱼、贝类或植物需要定期迸行收获与收割，否则将不能起到去除营养盐的作用。4．2．1．6湿地的净化效果上文中我们探讨的生态公园中植物通过根系形成微生物膜与污染物表面直接接触，去除污染物。但在湿地公园中，挺水植物的根系是直接扎进泥土中的，在水中的根系很少，因而根系形成的微生物膜面积很小。另外，湿地系统每天能处理的水量或污染量较少，为提高处理效率和处理量，常需要较大的土地面积，这一点是湿地净化的缺点。同时，湿地系统中沉积的污泥不及时挖出或挺水植物不及时收割，将不能起到有效的净化水质的作用。日本最大的湿地是位于枥木县、群马县和琦玉县三个县交界处的渡良濑湿地。为改善流域的水质，设立了大面积的芦苇湿地，该湿地由河流分成两部分，进水渠将流域的水引入湿地，第一年对污染物的去除分别是N27％、P6％，第二年后，对N(氮)、P(磷)几乎没有去除。其他的案例都是设置于河边的湿地，将河水引入湿地，经净化后排回河流。由于收获湿地中的植物较难利用，营养盐和有机物的去除量往往逐年大幅度减少。由于建设费用与维持费用低，出现了许多恢复自然湿地的案例，但往往会出现芦苇异常生长，其他植物消亡的现象，对地区的植物多样性的生态环境是有一定负面影响的。4．2．1．7浮岛栽培的净化效果(1)总结 对浮岛植物净化效果进行评估有一定难度。植物根系形成的微生物腹吸附污染物颗粒，积累污泥，从而净化水体，但它有可能引起局部底质变差。生长着的植物虽然可吸收营养盐，但在植物收割前营养盐不会从湖泊中被去除。如果浮岛占湖面的面积比较小，浮岛所起到的遮光作用就很小。对栖息于浮岛上以植物根系为生的鱼类、贝类的净化作用于经济价值的评价也不容易。更难评估飞离浮岛的鸟或昆虫所带走的营养盐的量。因而，关于浮岛植物净化效果的报道多不明确。(2)案例净化效果在日本的案例中，霞浦湖中设置了较大的人工浮岛，正在试验和建设中的大型人工浮岛还有多处。在泰国，污染较重的河流中，农民往往设置浮岛，将空心菜或其他植物绑在木桩或竹子漂浮体上。在日本，采用将浮体置于筏子上，并在浮体上种植物种苗或撒上种子的方式。霞浦湖上设置浮岛的净化效果数据显示去除N(氮)、P(磷)的去除率，与附近土浦港的生态公园同期净化效果比较，明显看出，人工浮岛的净化效率是生态公园净化效率的1／4。主要是因为生态公园中植物与积累的污泥是定期进行清除的，而人工浮岛上的植物的收割、运输都是非常困难的，几乎没有收割。4．22净化设施的周边环境效应(1)湿地净化系统的周边环境效应湿地净化系统的推广应用可能随着本地环境中挺水植物、栖息鱼类、贝类本身的价值不同而不同。在日本，植物的时与茎秆杆没有利用价值，而在我国，它们常被用来做造纸材料和牲畜饲料。可使用的茭自在我国被广泛种植，这种植物是可以用来净化水质，同时又是美味的蔬菜。从我国到亚洲东南部，人们普遍食用淡水鱼和贝类，因而，在湿地中种植植物进行水质净化的同时，也可以进行鱼类的养殖。在低洼湿地已经种植了农作物的地区，可以休耕地改建成湿地。虽然湿地本身并不能获得收益，但作为动植物的栖息地，当湿地中的动植物随着净化后的出水进入周边区域时，将有利于湿地系统净化能力的提高。作为鱼、虾、贝类的良好生境，湿地系统还可以提供给周边地区这些动物的卵和幼虫等。 (2)浮岛的周边环境效应在日本和我国国内都已有建成的消浪浮岛项目，与其高昂的消浪结构建设费用相比，这种浮岛几乎显示不出经济效益。在泰国，浮岛中多种植一些空心菜和水合欢，一般只在污染严重的河流中这样栽植。为了扩大浮体材料的适用范围，设计了简单的浮岛结构，将竹子用造船的方式编织起来，并装上浮子，这种结构可使空心菜生长良好。在国内，利用大量的竹子编成竹排作为浮子载体，因竹子能适应宽泛的水质范围，若用旧竹子可使浮岛栽培更加经济。另外，将生态公园中已经形成根系微生物膜的植物，移种于浮岛上，会生长更快，净化效果更好。浮岛对周围环境的影响主要体现在浮岛可为动物提供繁殖和藏身的场所。这些动物繁育后扩散到周边区域，提高水质净化效果。浮岛也是鱼、贝类产卵、其幼苗藏身、鱼苗生长之处，可以提高周边区域的渔业产量。浮岛可阻隔光照，减少水中的光合作用，从而使水体缺氧。但是在生态公园的一项研究表明，空心菜在夜间仍可以供氧。若将空心菜栽植在人工浮岛上，就不用担心生活在浮岛中的鱼、贝类因缺氧而导致死亡。4．3城市雨水利用及其途径4．3．1城市雨水利用的含义城市雨水利用是将直接排入河流和大海而损失的雨水通过一些技术措旌将其收集、贮存、利用或渗入地下，有效的抑制抑制城市暴雨径流，还可以作为城市赈灾等非常时期的水源，来改善城市水环境、恢复生物多样性。城市雨水利用主要为直接利用和间接利用。直接利用表现为雨水收集、雨水贮留等，屋顶、路面均可不同程度的收集雨水，收集的雨水可汇集到雨水贮留池中，对不同用途的雨水进行处理等级的划分，分别利用。雨水的间接利用表现为雨水渗透，雨水渗透可以包括电源、线源、面源的渗透，人工渗透设施、人工湖等为电源渗透设施，河道、透水性道路等为线源渗透，减少城市硬质铺装、加大城市绿地草坪面积可以增加面源渗透量。雨水渗透对改善城市水环境，恢复城市良性水循环具有根本性的作用。 4．3．2城市雨水现状雨水作为一种宝贵的资源，在城市水循环系统和流域水循环系统中起着十分重要的作用。由于人类的活动造成植被减少，城市发展中的不透水面积增加，导致雨水流失量增大，水循环系统中的平衡遭到破坏，将引发一系列的生态环境问题。(1)雨水利用率低。我国许多城市水资源严重不足，而大量的雨水资源却白自流失，雨水利用率不到10％。(2)城市化的进程扩大的城市的不透水面积。屋顶、人行道、停车场等被不透水材料所覆盖，致使雨水无法直接渗入地下，洼地蓄水大量减少。一般情况下黏土蓄水可达3mm，草坪可蓄水4-lOmm，而光滑的水泥地面在产生径流前只能保持lnun的水。(3)雨水径流污染严重。沥青油毡屋面、沥青混凝土道路、磨损的轮胎、溶雪剂、农药、杀虫剂的使用，建筑工地等均能使径流的雨水中含有大量的有机物、病原体、重金属、油等污染物。雨水的污染程度通常超出城市生活污水。4．3．3城市雨水利用的基本途径城市雨水利用的指导思想是：雨水是资源，综合利用在前，排放在后。应根据具体城市生态环境用水和建筑物分布的特点，因地制宜地建造雨水直接利用和间接利用工程，以达到充分利用雨水、提高雨水利用能力和效率的目的。城市雨水利用的途径主要有以下几种(1)利用大面积集雨城市的建筑屋顶、大型广场、小区庭院、城市的不透水地面都可以大面积地汇集雨水，是良好的雨水收集面。降雨产生的地面径流，只要修建一些简单的雨水收集和贮存工程，就可以将城市雨水资源化，用于城市清洁、绿地灌溉、维持城市水体景观等，由于及时收集的雨水污染并不严重，可经过简单的处理作为生活洗涤用水、工业用水等。(2)利用渗透设施集雨利用各种人工设施强化雨水渗透是城市雨水利用的重要途径。雨水渗透设施主要有渗33 透集水井、透水性铺装、渗透管、渗透沟壑渗透池等。对必须改造和新建的下永道工程，一次性采取渗透设施，更能够达到节省投资的目的。日本从20世纪80年代初开始雨水渗透技术的研究，如今已经从实验阶段进入到推广阶段。到1996年初，仅东京就采用渗透集水井33450个。日本的研究和应用表明，渗透设施涵养地下水源、抑制暴雨径流的作用非常显著。而且景观十多年的运行，抑制效果没有下降。东京、横滨还对雨水渗透现场的地下水进行联系观测，未发现对地下水构成污染。我国各大城市应该具有时代意识，加快城市雨水渗透技术的应用与研究。(3)对收集的雨水就地利用贮留池是将雨水积蓄起来的重要设施。贮留池的面积要根据当地集雨面积、降雨量以及用水方式来进行设计和建造的。对于降雨利用，在德国，雨水屋顶花园利用就是消减城市雨洪流量的重要途径之一。该系统在屋顶铺盖土壤，种植植物，配套防水和排水措施，可使屋顶系统径流系数减少到0．3％，有效的削减了雨洪量，同时美化了环境，净化了城市的空气，降低了城市的热岛效应，逐步改善了城市环境。(4)对城市雨污分流，建立单独的城市雨水系统目前我国很多城市都实行合流制的排水系统，雨水的水质较污水好，而合流制的排水系统将其和污水一起排放掉，使较清洁的雨水白白浪费和流失。为了利用水资源，应采取相应的措施，比如对旧的排水系统进行改造，实现雨水和污水分流。分流后的雨水经排水管排至需要水景观用水的集中水点，如人工湖、贮水池等，补充生态用水，用于维护和改菩城市水环境。(5)雨水是城市生态环境用水的理想水源城市绿地、园林、花坛和一些湿地、河道、湖泊都是现代城市基础设施的重要组成部分，随着屠民生活水平的提高和环保意识的加强，城市的生态环境建设为广大人民群众提供娱乐、休闲、游览和观光的场所，是实现城市可持续发展的环境建设的重要内容。雨水对河道的补充也是十分重要的一部分。因为降雨在空间上是分散的，水质清洁，没有异味，弥补了再生水的不足，又不需要花费生产再生水的费用，即经济又环保。所以城市雨水是城市生态环境用水的理想水源。 5北京奥林匹克森林公园的景观设计案例城市生态水景观近年来在国内最优秀的案例要数北京奥林匹克森林公园景观规划项目了，在众多国际知名景观设计单位投标评选中脱颖而出的这个设计方案，最让评委较好的就是他的生态水景观设计概念，它运用了今年来国内国际最先进的生态理念，结合现场的地形水系条件，给我们勾画出了一幅完美的、生态的、传承中国文化的生态水景观。5．1景观规划设计的背景图9北京奥林匹克森林公园鸟瞰图北京奥林匹克森林公园是奥林匹克公园的有机组成部分，是奥运中心区重要的景观背景。其规划设计既要保证奥运赛时活动的需求，又要符合建设一个多功能生态区域的长期目标的需要。中国传统园林艺术中的叠山理水，要求掌握山水构成的规律，把握山水的客观形貌和特点。只有掌握了山水构成的规律、形态，才能创作出生动感人、典型化的山形与水系。水得地而流，地得水而柔。山水结合，才能组成完整的自然景观。真实的自然山水就是以山水为骨架的自然综合体。奥林匹克森林公园的山水方案构建山和水的组合。经过对颐和园、北海等传统园林山形水系的研究，森林公园的山水组合最终定为“山环水抱、起伏连绵、负阴抱阳、左急右缓，左峰层峦逶迤、右翼余脉蜿蜒、环顾龙湖胜景”的模式。奥林3S 匹克森林公园的水系统设计就是结合现场的地形水系条件，因地制宣地做出的“龙湖”——龙形水系。“龙”是中华民族的象征，它不仅是变幻莫测的神物，更是炎黄子孙的祖先。没有一种图案可以如同龙纹一般代表着中国这个古老神秘的国家。在中国的传统文化中“龙”是司水的神明。腾云驾雾、排云布雨，龙与水相互依存。唐代陶渊明曾云：“山不在高，有仙则名，水不在深，有龙则灵。”除了龙，没有一种神物能与水如此的相容。此次奥林匹克森林公园的设计方案被命名为“通往自然的轴线”，在这里，北京城的城市中轴线将与自然山水融为一体。在利用中国传统园林手法构建的自然山林前，龙形的蜿蜒水系，沿着城市的轴线向北盘卧。银色的波光如同银龙的鳞甲在绿色的山林间熠熠生辉。5．2场地现状条件奥林匹克森林公园园内水面包括3部分：一是湖泊，主要分布在南区的洼里公园和碧玉公园内，水面面积约28．5hm2，其中主湖面积22hm2，现状洼里湖公园湖面5．2hm2，现状碧玉公园湖面1．3hm2；二是河道(渠)，水面面积约36hm2，主要包括清河导流渠、仰山大沟、北区园内小河等；三是规划湿地，水面面积为8hm2。规划基址北边界为清河，清河导流渠自西北向东南穿过园区，另在公园东部有近南北向伸展的仰山大沟。清河导流渠与仰山大沟均为森林公园内承担城市水利功能的河道，其中，清河导流渠既是清河向北小河供水的途径，又和仰山大沟一起作为雨洪排泄的通道，将城市雨洪向北排入清河。5。3景观规划设计的方案理念本方案根据奥林匹克森林公园“龙形水系”的整体景观意象，结合场地西南高东北低的地形条件，充分利用现状洼里公园湖区以及碧玉公园湖区水系，构筑森林公园以“主湖”为主水面的整体“龙头”水系格局。“主湖”位于奥林匹克公园中轴线的北端，背依主山，南临森林公园南入口，西北利用现状近lOm的高差规划为由层层落水构成的湿地观赏景区，东及东北向分别与现状碧玉公园水系、洼里公园水系相连，跨过主山则与清河导流渠相接(清河导流渠形态根据主山 形态适当调整)，最终形成湖、湿地、河渠等形态多样、景观丰富的水景效果。根据场地现状及公园所在城市区域水利的整体要求，规划湿地区水位为41．5m，主湖水位为38．5m，洼里公园湖区水位为37．35m，清河导流渠丰山北侧段水位37．25m。清河导流渠在主山北侧渠段根据主山形态局部做了调整，以营造古朴天然的景观效果，水位为37．25m。导流渠采用复式梯形断面渠道结合漫水湿地的形式，向南通过暗沟与北小河水系相联系。北区水系引自西北部的清河导流渠，以萦回曲折的溪流和小尺度湖面为主，蜿蜒于山丘之间，最终注入北侧的清河。该水系一方面能够收集阿水，防洪减灾：另一方面则通过湿地、山溪等景观的营造，烘托北区朴野自然的山林气氛。根据现状地形，水位分两段变化，其中，北辰西路西侧水位为37．15m，北辰西路东侧水位为36m。图lO水质模拟技术分布图5．4项目的科技特色与生态特色北京属于暖温带半湿润季风大陆性气候，在一年的大部分时间里处于降水少、气候干燥的环境中。比起许多国际大都市，北京是个缺水的城市。在这样一个水资源相对匮乏的地区，建设一个如此大的人工水体，并且还要让它自己可以运转起来，使其成为一个良好的生态系统，是整个奥林匹克森林公园水系设计所涉及的最大技术特色和生态特色。(如图10)5．5湿地系统在举世瞩目的北京奥运期间，为保证龙形水系水源充足，水质清洁，在奥运期间整个“龙形”水系将使用京密引水渠引来的清水，奥运会结束后，水系的．丰要水源将改为清河污水处理厂经过处理的再生水。其氮、磷等营养物质含量偏高，为此特别在园内设计一处37 生态净水系统——即15．28hm2的生态湿地系统。南区为12．48hm2，北区为2．％hm2。5．5．1湿地的作用湿地作为在全园水系统中具有净化水质功能的水体系统，在整个奥林匹克森林公园的水循环系统中有着举足轻重的作用。土壤含量偏大的潜流湿地系统主要用来进行再生水的第一次净化。经过几次过滤，富有大量微生物与氮、磷、氨等化学元素的再生水是奥林匹克森林公园水系统的主要补水水源。潜流湿地的作用就是过滤再生水中无法通过土壤的有害物质，并利用土壤中的某些物质与水中的部分化学元素结合，将那些有害元素从水中分离出来。湿地区域另一组成部分表面流湿地的作用主要为通过曝气，将再生水中的氮、氨等元素与空气中的氧气等气体化合，成为大气中对人体无害的气体，从水中释放出来。在这一区域大量种植有净化水体功能的水生植物与湿地植物，通过植物的根系或植物分泌的液体对水体进行净化，同时还可以美化水体环境，营造特殊的湿地景观。湿地不仅能净化湖水和雨水，还将为很多动物提供栖息和觅食的场地，为很多昆虫提供生物环境。这些昆虫将是这个湖区内鸟类和鱼的食物。湿地植物为在水中生存的生物提供食物来源，从而帮助构建平衡、稳定的湿地生物系统。鹭等水鸟将在这里优雅地漫步、觅食。湿地将帮助本地生物繁衍，以增加水岸线及周边地区的生物品种。人工湿地是一种由人工建造和监督控制的，与沼泽地类似的地面。在环境领域，湿地处理污水的研究越来越广泛，它利用湿地自然生态系统中的物理、化学和生物的三重协同作用，通过过滤、吸附、共沉、离子交换、植物吸收和微生物分解来实现对污水的高效净化。人工湿地具有以下功能：净化水质储存洪水、暴雨径流和地表径流作为鱼类和野生动物的栖息地休闲娱乐如观鸟和摄影运动娱乐如打猎教育和研究美学及景观价值湿地用于处理污水还具有投资低，出水水质好，抗冲击力强，增加绿地面积，操作简单，维护和运行费用低廉等优点。以改善水质为重心，以景观建设为支撑，规划奥林匹克公园湿地生态系统的布局与建设方案。规划在奥运湖西北侧建设生态自然净化系统，也就是人工湿地，面积约10公顷。人工湿地系统设计主要内容包括：湿地进水水质的确定，提出进出湿地进出水水质控制目标，湿地填料的选择，湿地植物的选育、组合模式的构建，湿地结构的设计，人工湿地建设的投资，效益分析，湿地的运行与管理等。38 5．5．2湿地公园的基本参数规划在奥运公园北部新辟奥运湖，水面面积28．8公顷，平均水深2m：新挖景观河道形成水面面积约17．1公顷，平均水深2m；。整治仰山大沟和清河导流渠，水面面积约11．9公顷，平均水深2m。奥林匹克公园北部水系水面总面积约57．8公顷。规划在奥运湖西北侧建设生态自然净化系统，也就是人工湿地，面积约10公顷。水面规划情况(如表1)。项目面积(公顷)合计57．8奥运湖28．8水面新挖景观河道17．1仰山大沟和清河导流渠1l，9生态自然净化系统表1奥林匹克公园水面规划表奥运公园平时补水水源为中水。年总需水量为816万m3，平均日需水量为2．8万m3／d。规划在清河污水厂内建设8万t／d的再生水处理厂，采用膜处理工艺，其出水水质基本可达到Ⅳ类水体标准(总氮指标达不到Ⅳ类水体标准)，大部分常规指标接近ⅡI类水体标准要求。该部分再生水通过市政再生水管道向南通过清河后沿白庙村路入奥运公园生态自然净化系统净化，补入奥运湖。目前，清河污水处理厂再生水回用工程已获得初步设计批复，正在进行施工图设计等工作，计划2005年开工，2006年投入运行。污水厂出来的中水其出水水质基本可达到Ⅳ类水体标准(总氮指标达不到Ⅳ类水体标准)，可见TN是设计的控制性因素。入湖的水要达到III类水体标准。5．5，3湿地建设的选材传统的人工湿地的基质填料采用土壤、砂、砾石等，目前国内外正在积极挑选新型的材料作为湿地的基质填料，不同的基质材料对不同污染物的吸附性能、微生物附着性能不同，目前国内外在研究的基质填料主要有：塑料，沸石，石灰石，石英砂，煤灰渣，高炉渣，草炭，粉煤灰(FA)，活性炭，陶瓷，蛭石，自然岩石与矿物材料等。所选填料都应满足：a．质轻，松散容量小，有足够的机械强度；b．比表面积大，孔隙率高，属多 孔惰性载体；c．不含有害于人体健康和妨碍工业生产的有害物质，化学稳定性良好；d．水头损失小，形状系数好，吸附能力强；e．滤速高，工作周期长，产水量大，水质好。为了综合发挥各填料优势，湿地床往往由多种填料组成，填料级配十分重要，以有效去除各种污染物质，同时有效避免堵塞，提高运行周期。根据中水的水质TN是设计控制性因素，人工湿地选择陶粒、沸石、砾石、土壤为填料。图11湿地景观设计效果图在植物的选择方面，湿地植物是湿地系统中最重要的组成成分之一，按照植物选择原则和生态学原理，选择合适的湿地植物，在植物群落学理论基础上，遵循宏观仿生学原理，充分考虑植物物种多样性与生态系统稳定性的相互关系，以群落的模式构建湿地植物系统，建设完整的湿地生态系统结构，从而保证湿地能够发挥良好的净化、缓冲、栖息地建设等功能。依据人工湿地建设目标，本设计植物选择的原则。(1)净化能力强(2)具有抗逆性(3)易管理(4)综合利用价值高(5)美化景观。根据以上原则，人工湿地选择芦苇、茭草、香蒲、昌蒲、水葱、旱伞草、美人蕉、茭白等为主，工程建成投入运行后，植物覆盖率应达90％及其以上。(如图11)5．5．4湿地的循环系统人工湿地系统采用水平潜流系统、表面流系统、动植物群落系统、休闲交通网络、水质监测系统组成。(1)水平潜流式湿地单元水平潜流湿地中的氮通过硝化／反硝化、挥发、吸附和植物摄取去除，主要去除机理是硝化／反硝化。氨在好氧区域被硝化细菌氧化为硝酸根，而硝酸根在缺氧区域被反硝化细菌转化为气态氮。挥发、植物摄取和吸附对氮的去40 除作用不大。该系统主要由布水系统、出水系统、潜流带系统组成。(2)人工湿地工艺与结构，通过填料的选择吸附性以及介质、土壤、植物、微生物的综合作用，去除水中的氮磷物质，同时通过填料床可以达到均匀布水的目的。充分考污水处理厂中水出水水质，强调湿地治污功能及处理效率，突出水处理效果，采用表面流、潜流相结合的组合型人工湿地湿地工艺；其中后～个表面流湿地作为湖滨过渡带。其完整的工艺流程(如图12)。图12人工湿地工艺流程第一级表面流湿地占1／3面积，水平潜流湿占1／3面积，第二级表面流湿地占1／3面积。水平潜流湿地床深O．8m，底铺15am砾石粒径2～4cm，上填40cm粒径2～4cm的沸石／陶粒各20cm，再覆25cm土壤，前1／2面积种植芦苇，后1／6面积种植茭草，最后1／3种植景观植物例如鸢尾。种植密度均为5株／m2。坡度为1％。(如图13)图13人工湿地剖面图41 5．55运行与管理对人工湿地的管理也是非常重要的组成部分。国内外大量人工湿地的实践工程在这方面积累了丰富的经验，综合来看，主要包括湿地资源的长期监测与信息管理、湿地的保护、湿地的开发利用和湿地植物的收割与处理处置。5．5．6人工湿地效益分析(1)环境效益，中水经湿地处理后将达到地表水III类水质标准，同时形成人与自然和谐相处的秀丽的自然景观；丰富了湖滨生物多样性、群落多样性，增强了湖滨生态系统抗干扰能力，维护生态系统健康，加强了生态系统的稳定性和自我更新、自我修复能力，为其他生物提供了良好的生活、栖息环境；使公园内森林生态系统、湿地生态系统和整个湖泊社会自然复合生态系统步入良性循环。(2)社会效益，人工湿地建设工程项目的实施，将取得较好的社会效益，主要有：工程建设和运行过程是湖区人们受到一次深刻而生动的环境保护宣传教育过程，工程的存在本身就起到了不断的宣传教育作用，这将是一个普及环保知识的过程，是一个不断使环境意识和循环经济意识深入人心的过程，这样的环境保护工程有利于改变人们的价值观念，倡导健康文明的生产方式和消费行为，其潜在的社会效益巨大。湿地生态系统、多样的动植物群落为教育和科学研究提供了对象、材料和试验基地，在教育和科研中都有重要价值。湿地所造就的美丽景观和丰富多彩的生物启迪人们的智慧，是人们文学、艺术、美学创作的源泉。5．6水循环系统与两个湿地系统相对应，在水系设计中设计了两套水循环系统。(1)清河导流渠一北小河供水在清河导流渠流经森林公园的地段，关闭2号闸、3号闸、5号闸及仰山大沟上的4号闸，打开6号闸、7号闸，即可以直接将清河导流渠的水导入森林公园南侧的北小河，向城市供水。(2)清河导流渠一仰山大沟一清河泄洪打开4号闸、6号闸、7号闸，关闭3号闸、5号闸，即可将来自南侧城市的洪水沿清河导流渠向北排入仰山大沟，最终排入北侧的清河，完成城市局部区域的泄洪。通过这两套水循环系统，整个奥林匹克森林公园水系可以实现在旱季为城市补水，在雨季为城市泄洪的作用。通过湿地的净化作用，42 奥林匹克森林公园的水系将成为北京最大的再生水净化自然水系。这一水系的形成，一定程度上解决Y：ll：京干旱无水补、下雨留不住的局面。5．7补水方案．．图14水循环结构图虽然有了完善的水循环系统，但北京毕竟是个气候干燥、水体蒸发量大的城市，为保证主湖整个水循环系统运转的正常，在水系设计中特别考虑了两种补水方案：(1)市政中水补水——就近通过市政中水管道补水。(2)河流取水——就目前而言，公园：IL坝U的清河和南侧的北小河中的水质指标超标比较严重，水质无法得到保障，从河中直接取水作为补水水源比较困难。但河流经过治理，改善违规排污的情况后，清河或北小河中的水质将有可能达到中水的水质标准，北区水系补水就可以从清河取水。根据清河常水位和北区潜流湿地所在的地面标高，需要利用泵站将河水提升7m到潜流湿地进行补水，同时潜流湿地对水体也具备一些过滤、净化作用。从而保证进入园区内补水的河水水质；而南区水系距离河道较远，工程费用很高，不考虑运用河水补水的方式。南区水系仍然需要利用市政管道提供的中水进行清洁、净化后进行补水。5．8水循环方式考虑N：II二京水资源本身比较匮乏，奥林匹克森林公园内部的水系统将采取全园循环方案，以降低整个水系统对水资源的消耗。考虑到非汛期与汛期森林公园内部及其周围环境43 水系的情况不同，在水系循环设计中根据不同时期设计了不同的循环方式。在非汛期，清河导流渠和仰山大沟上游没有来水，为了更好地营造公园的水环境，将采取大循环方案：北区通过市政管道提供的中水进行补水；南区利用本身水系统通过泵站实现自身水系统内部循环。利用市政提供中水以及北区通过暗涵补充过来的水量补充蒸发水量。在此循环中，湿地区域可以净化循环水和市政提供的中水。在汛期(每年6月1日一9月15日)，由于清河导流渠和仰山大沟将担任奥林匹克中心区的地表径流排除功能，河流断面瞬间流量大，河道用水量基本可以得到保障。但由于城市非点源的影响，水质波动较大，而公园水系功能定位较高，要求水质能得到持续有效的保障。因此，为了公园水系的水质安全，采用小循环方案运行，形成南北两个独立的小循环系统。远期清河水质达到景观水质要求时，采用南北园大循环方式。5．9退水方案森林公园作为一处集中的大型绿地，其本身(大面积的绿地和湖面)具有较强的水源涵养功能，能吸纳一定量的降水。此外，通过地形塑造，地下渗水系统的设计等景观措施又可有效提高公园排除和吸纳洪水的能力，实现公园水系统的自我调节。尽管如此，在北京多雨的夏季，集中降水很容易引起局部水位超标，造成轻微洪涝灾害。为防止特大暴雨或山洪暴发期降水量超出公园水系统的承载能力或方便公园水系清理时期排水之需，在奥林匹克森林公园水系设计中，充分考虑了全园需退水时所用的方案。为更有效地达到控制水位的目的，退水方案共有两套：5．9．1清河退水线路即将水流导入森林公园北侧的清河。其中，北区水系退水方案为：首先关闭l号闸、2号闸，截断清河导流渠水源，让洪水沿水系自然导入清河；南区水系退水方案为：打开3号闸、4号闸、5号闸，让主湖、湿地、洼里公园、碧玉公园等区域的洪水顺着自然地势或清河导流渠导入仰山大沟，再沿仰山大沟导入北部的清河。5．9．2flt"bN退水线路即将南区水流导入森林公园东南侧的北小河，北区水流排放则仍然自西向东，再向北 导入清河。南区退水方案为：关闭北区的1号闸、2号闸及仰山大沟上的4号闻，打开3号闸、5号闸、6号闸、7号闸，让洪水沿清河导流渠流入北小河。5．10生态驳岸作为水系系统的一部分，驳岸的形式和建造方式也影响着水体的清洁度。在奥林匹克森林公园中主要采取生态驳岸形式，以生态防护为目的，以植物为主要材料，采取自然形态的水岸处理方式。只在少部分为大量人群游憩活动提供服务的区域内采取硬质材料砌筑驳岸。通过各个生态驳岸设计的意向可以看出，在整个奥林匹克森林公园水系驳岸的设计中，以自然生态驳岸为主，大量加强水生植物、亲水植物以及喜水植物的应用。这一做法主要是为了利用植物自身的生物净化功能，以达到全面净化水体的作用。这种做法不但可以提高水系统的水体质量，同时也可以保证水体的景观效果达到最优(如图15)。在人群比较集中的区域，设有部分亲水驳岸，这可以使游人更加贴近自然，同时，也可以利用水中释放的负氧离子净化场地的空气，为游人提供更加舒适的环境。图15生态驳岸手绘示意图 结语水是生命的源泉，是人类赖以生存的重要物质资源。多少灿烂的古代文明因无法面对水的危机而悄然消亡，人的生存与生活环境不得不与水的环境、水的景观息息相关。在快速的城市化发展过程中，人们似乎已经靠着智慧征服了自然，但同时人的环境也开始使宝贵的水源环境恶化，人们似乎只需要和自来水龙头里的水打交道就可以了。但是事实证明人的环境依旧和水的环境息息相关，身边的河流变成视觉污染，或是在远离人们视线的地方悄悄流淌，湖泊湿地被填埋，一切的降水都被尽可能快的排走，不能允许丝毫的停留，然而却在另外一个地方以洪水的形式再次侵入人的生活。本文始终想要强调的是在进行水景的设计在对待城市中的水系时，应当贯彻生态设计的思想，如果我们如果能够善待水，用合理的生态技术开发我们宝贵的水景观，城市水景必将会带来更加令人愉悦的身心享受和更加长远而巨大的公众利益。城市水景生态设计理论呈现出多学科综合支持的现象，内容浩繁丰富，限于本人知识的匮乏和实践的欠缺，论文的深度和广度都还很不够。旨在抛砖引玉，共同探讨。 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