人工湿地技术在水景观设计中的应用

　　摘要：在分析水景观设计现状存在问题的基础上，通过对人工湿地技术及原理的介绍，概况目前国内外人工湿地技术在景观设计中的应用情况。
　　关键词：人工湿地，水景观，应用
　　1. 问题的提出
　　从宏观来看，水景观一般可分为自然水景观和人工水景观，在这里重点阐述人工水景观。近年来，在城市绿地、公园建设和大型标志性建筑中，人工湖泊、人工河道、景观水池等人工水景观不断涌现。水景观建设对于美化城市、满足人们亲水的心理需求等方面确实起到了重要作用，但景观水体多为封闭缓流水体，水体自净能力较低，据调查，我国有93%的公园水体遭到不同程度的污染。综合来看，造成景观水体水质容易变差的因素主要包括三方面：
　　⑴景观水体水源条件差
　　目前景观水体水源主要有河水、地下水、自来水、雨水和再生水等，随着节水型社会建设，雨水收集和再生水回用逐步成为城市景观水体的主要水源。一般景观水体周围往往种植草坪、花卉和树木等，雨水冲刷导致植物中的各种氮、磷、碳、钾等营养物质和肥料、农药以及有机质大量汇集到地势最低的景观水中，从而造成景观水体的面源污染；根据《再生水回用于景观水体的水质标准》，再生回用水质尚达不到《地表水环境质量标准》V类要求，其中再生回用水COD、凯氏氮、总磷等控制指标仅为60mg/L、15mg/L、2.0mg/L（人体非直接接触）。可以说景观水体的补给水源条件较差。
　　⑵规划和设计不尽合理
　　一个好的水景观设计需要多个学科和领域内的专业知识，但现实情况，景观规划、设计过程中往往存在学科割裂的现象。景观设计师在水景观设计过程中，更多的注重空间结构搭配和美学表现，而忽视了水体的动力学和生态学设计。例如水景观设计中经常出现死角，水体缺乏流动和交换，并形成了污染物沉积；或是水景观中缺乏健康、平衡的生态系统设计，加速水体的富营养化。在缺乏合理的水体控制和处理技术的情况下，上述问题均会导致水质的恶化。
　　⑶水质控制运行成本高、管理困难
　　在水景观设计中，一般均会考虑众多的处理和控制方法，来保持或改善景观水体的水质，如定期换水、曝气充氧、物理化学法、接触氧化法等，但上述水质控制技术存在范围有限、运行成本高和管理困难等问题。例如定期换水、物理化学等方法更多适用小型水体，对于大型水体的水质控制存在较大困难。目前在景观水体控制中，更多注重生态学的方法。
　　2. 人工湿地技术及原理
　　运用人工湿地技术处理污水最早可以追溯到1903年建在英国约克郡Earby的人工湿地，20世纪60～70年代以后人工湿地技术开始广泛适用于处理工业废水、江河水和生活污水等[1]。1999年CraigS.Campbell和MichaelOgden将可持续发展理念、景观生态学和美学原理人工湿地废水处理系统设计[2]。
　　2.1人工湿地的构造及去污机理
　　人工湿地一般由5部分组成：⑴具有透水性的基质，如土壤、砂、砾石等；⑵适用于在饱和水和厌氧基质中生长的植物，如芦苇等；⑶水体（在基质表面下或上流动的水）；⑷无脊椎或脊椎动物；⑸好氧或厌氧微生物种群[1]。
　　从人工湿地的构造组成来看，人工湿地主要是通过土壤、植物、动物和微生物等介质达到去除水中污染物的目的。例如有机物主要通过微生物的好氧、厌氧作用降解；有机氮和无机氮通过挥发、微生物硝化和反硝化、植物吸收、介质吸附和沉淀过滤等去除[3]；对于磷的去除一般认为主要通过土壤或颗粒介质的吸附、沉淀储存，部分可通过植物吸收，如芦苇等[4]；人工湿地对于重金属具有较好的处理效果，主要形式有植物吸收、生物富集、土壤吸附等[5]。
　　2.2人工湿地的分类
　　根据植物类型，人工湿地可分为三种类型：浮水植物系统、沉水植物系统、挺水植物系统[6]。目前挺水植物系统应用较为广泛，但为了获得更好的水质，不同类型植物系统一般可以结合使用。
　　根据人工湿地的水流方式，人工湿地可分为：表面流人工湿地（FWS）、潜流人工湿地（SSF）、垂2直流人工湿地（VFW）、波形流人工湿地（WFSCW）。目前应用较多的为潜流型人工湿地。
　　3. 国内外水景观设计中的应用案例分析
　　3.1国外应用案例分析
　　国外人工湿地技术在70年代后广泛应用于各种污水的处理，特别是在一些发展中国家，由于低成本、易操作和维护等原因，人工湿地技术被大力推广[7]。1999年CraigS.Campbell和MichaelOgden等对于国外景观设计中的人工湿地技术开展了大量的个案研究，例如华盛顿州雷通东区水处理与利用工程、纽约州布鲁克林市帕德加特天然公园项目、弗吉尼亚州亚历山大市金大街花园项目、新墨西哥卢斯科住宅系统设计等，综合来看，目前国外人工湿地技术已广泛应用于园林、住宅以及各种雨水、污水处理项目等景观设计之中。
　　3.2国内应用案例分析
　　国内最早将人工湿地技术引入城市绿地建设是在深圳的洪湖公园，之后在1998年成都市活水公园建立了以人工湿地技术处理污水的环境科学为主题的公园。近些年许多地方尝试人工湿地在景观设计中的应用，例如江虹等人在湖南益阳城市学院实验楼内庭院设计中，利用潜流型人工湿地技术处理雨水[8]；范旭红在中国矿业大学南湖新校区景观规划设计中，利用潜力型人工湿地技术处理进入景观水体中的污水[9]；李海燕等在城市住区景观水体补水方案研究中，将人工湿地技术应用于住宅小区景观设计[10]。综合来看，目前国内人工湿地技术正逐渐引入城市绿地、住宅小区等景观设计之中。
　　4. 小结
　　人工湿地技术在水景观水体设计中的应用，多学科的交叉渗透非常重要。目前利用人工湿地技术处理污水，往往强调应用过程中的景观美学设计，而在水景观设计中，以人工湿地为代表的生态修复技术被更多利用。如何实现二者的有机结合，将需要不断研究的深入研究。
　　参考文献
　　[1]尹军，崔玉波.人工湿地污水处理技术[M].北京：化学工业出版社.2006.
　　[2]CraigS.Campbell,MichaelOgden.CONSTRUCTEDWETLANDSINTHESUSTAINABLELANDSCAPE[M].
　　[3]R.M.Gersberg,B.V.Elkins,C.R.Goldman.NitrogenRemovalinArtificialWetlands[M].WaterRes,1983,17(9):1009-1014.
　　[4]徐和胜，付融冰，褚衍洋.芦苇人工湿地对农村生活污水磷素的去除及途径[J].生态环境，2007，16（5）：1372～1375.
　　[5]张奎，曹文平，朱伟萍.人工湿地污水处理技术的研究[J].工业水处理，2007，27（8）：16～21.
　　[6]盖静，尚文平，郭汉全.人工湿地的研究进展[J].中国农学通报，2007，23（11）:367～370.
　　[7]AmeliaK.Kivaisi.Thepotentialforconstructedwetlandsforwastewatertreatmentandreuseindevelopingcountries:areview[J].EcologicalEngineering,2001:545～560.
　　[8]江虹，曹麻茹.析人工湿地在景观设计中的应用-湖南益阳城市学院实验楼内庭院设计[J].中外建筑，2005，（06）：38～39.
　　[9]范旭红.人工湿地在景观设计工程中的应用[J].林业科技开发，2005，19（5）：82～85.
　　[10]李海燕，黄延，吴根.城市住区景观水体补水方案设计及水质保障[J].环境，2006，（Z1）：14～17.