城市人工濕地的創新改造與功能拓展研究

鄧力銨 范瀟瀟 謝廣燃

摘 要：城市的人工濕地在我國城市變遷中承擔著環境與生態維護的重要角色，隨著我國城市化進程的加快和市民對城市功能要求的提高，原有建成并長期使用的城市人工濕地已經不能完全適應城市的發展需要。研究基于此背景以北京中關村生命科學園核心區域的人工濕地為研究對象，探討了人工濕地的創新改造方法，提出了結合海綿城市的雨水設施拓展其可持續發展的新功能，并針對性地提出了改造方案和構想，為我國人工濕地未來的研究內容提供了新的思路。

關鍵詞：城市人工濕地;改造;功能拓展

人工濕地作為海綿城市建設中人工建造的具有可調蓄作用的雨水設施，在解決城市局部地區雨澇問題方面起著巨大的作用，但人工濕地作為人造的濕地系統，凈化污水、維護城市區域生態系統平衡是其最主要的作用。我國從20世紀70年代開始研究人工濕地的應用技術以來，直至20世紀末，人工濕地在我國的濱水地帶、城市公園等各類景觀開發工程中已經得到了較為廣泛的應用[1]。在時間變遷中，城市對于濕地會不斷提出一些新的功能和要求，早期的規劃與設計在一定程度上限制了其服務區域環境的發展，甚至無法賦予其新的功能。此外，人工濕地本身所起到的作用與功能是否達到當初的預想，其生物多樣性、植物景觀效果是否達到了早先的預期等也都成為場地本身的疑問，為此，綜合、系統地對已長期投入使用的人工濕地進行使用后評價，了解并掌握其生態和環境長期變化后的信息和數據是保證場地功能運行良好的必要保證，也是其維護長期高效的服務區域環境的必要條件。

北京中關村生命科學園區核心區域的人工濕地從建成以來截至目前已經持續運行了約15年，其位于城市人口密集區位置特點和周邊長期穩定的使用環境使其成為本研究的適宜場地。

一、場地概況

中關村生命科學園為高科技創新園區，占地130公頃，主要用地類型為農田和少量村莊。其中的人工濕地位于科學園中央區域，是整個區域的核心景觀區，也是園區雨水徑流的中心匯水區。

對比人工濕地從2003年至2018年15年間衛星圖變化，濕地周邊植被面積在2003年至2012年保持穩定的增長狀態，直至2013年，受區域擴建和改造的影響植被周圍郁閉度降低，單純的植物覆蓋逐漸向有設計感的景觀植物配置過渡，視線可透性和層次感增強。同時，從2012年起，水生植物數量增加，考慮濕地對水質的改善所起到的積極作用，此后5年間水生植物覆蓋面積逐年增長，直至2018年，水面面積大幅增長，相對應的水生植物數量有所減少。

（一）植物概況

濕地植物種類豐富，包含有北方常見的喬、灌、草本植物，在植物配置上注重彩葉植物的運用，銀杏、金葉槐、五角楓、紫葉李、金葉女貞等與大喬木大面積群植或叢植。此外，側柏、水杉、白皮松、沙地柏等常綠植物的大面積種植保證了區域四季有綠、四季有景。因為該區域的核心為人工濕地，因此玉簪、千屈菜、菖蒲、鳶尾、蘆葦等水生植物也得到了廣泛的應用，但相對于陸地植物來說，水生植物在部分區域出現較大面積缺失，缺失部分大多為水體與陸地交界位置。考慮造成原因為地面徑流污染對水體邊緣影響較大，雨水污染造成濕地水質成分與其酸、鹽、堿等無機物含量的變化與失衡，不僅會對水體情況產生影響，也會影響到附近土地的營養成分，造成土地鹽堿化，從而對植被的生長與存活造成一定的影響。

場地現存喬木大都為喜陽耐濕性植物，其中旱柳、水杉在濕地周邊大范圍分布，能夠應對短時大量降雨后的水淹雨澇狀態。場地內灌木數量多，品種豐富，但長勢較差，當中榆葉梅、小葉黃楊、紫葉李與丁香等莖葉稀疏，其中有不少部分出現了葉黃、葉少、葉小等生長不良的情況。

（二）水體概況

中關村生命科學園人工濕地的水體來源主要有三個：降雨后地表徑流匯入下凹的人工濕地，補充水量;處理過一次的生活污水;在水量不足缺乏水源的情況下引上莊水庫水源進行補充[2]，這也是濕地能夠在15年間保證水量和水面面積穩定的根本原因。在濕地湖水當中，種植有大面積的蘆葦并且長勢旺盛，大面積的蘆葦不僅可調節氣候，涵養水源，也有助于濕地形成的良好的生態環境和環境的自我調節平衡，但整體看水生植物種類單一，且數量缺失嚴重，造成目前水質差、水體凈化效果不佳，水體存在富營養化嚴重和局部區域明顯的水華現象，從而影響整體景觀效果和水質凈化質量。

二、解決與改造方法

人工濕地雖然作為濕地系統，具有一定的自凈能力，但面對城市巨大的人口數目和超負荷的環境壓力，場地中的人工濕地自凈能力失衡，也使水體出現了一系列被污染的表現。為此，對該場地應基本按照“控制污染、修復生態、保護現有環境”的思路進行改造。如進行非工程措施的環境管控，布控監控點或監控斷面，定時監控其景觀生態情況，檢查漏洞并及時彌補，并建立長期的監管機制，如果能夠結合智慧大數據的技術手段則更佳。對于人工濕地現有水體的污染，重點需要控制匯水水源的污染問題，保證雨水徑流的清潔度，必要的情況下可采用一定的凈化技術進行雨水的初步過濾。對于已經受到污染的水體應增加具有較好水質凈化功能的水生植物進行生態修復和保護，例如，睡蓮、荷花等浮葉植物遮擋陽光的輻射，此類植物還有助于改善水體水華現象。另一方面，增加駁岸與水體交界處的植物數量，保證雨水徑流流入濕地時能夠初步過濾城市垃圾，但植物選取需選擇耐水淹植物，以應對雨季時雨澇短期浸泡的情況。需要加強管理降低污染物進入水體的幾率，采用人工處理配合生態自凈能力是可以做到在一定程度上維持濕地整體生態功能的。此外，對于現有濕地水體水華現象，還可以通過在駁岸種植遮陰大喬木，以改變水體中藻類繁殖所需要的外部條件[3]。

中關村生命科學園作為高新科技園內含眾多高新技術企業，位于中心區域的人工濕地不僅應只考慮生態這一種功能，還應該具有一定的社會服務功能，目前整體區域基本只具有生態調節功能，單一的功能造成景觀資源的浪費。可結合人工濕地的景觀設計增加城市綠地的游憩功能，具體做法可在適合的位置增加垃圾箱、座椅等設施，結合駁岸適當增加觀景點。在景觀營造方面可根據植物的季相和生命周期的變化，利用植物的線條、色彩、形態進行構圖，注重植物、生態環境、視覺關系的協調進行優化配置，通過喬、灌、草本植物高、中、低的合理搭配，打造豐富的層次變化，在水域區域由“挺水植物—浮葉植物—沉水植物”的組合形式進行配置，根據水質狀況選擇相應凈化功能的植物種類。

此外，海綿城市作為近些年的建設重點，人工濕地可以在一定程度上實現人造海綿的部分功能，即暴雨來臨時短暫存儲一定過量的雨水徑流，并在雨季過后對場地內其它綠地進行灌溉用。但因其無法完成快速下滲和短期凈化，可以考慮結合具有一定凈化功能的雨水初期凈化設施實現過量雨水的初步凈化和蓄存。設施的設置需綜合考慮景觀效果或結合其它游憩設施進行綜合設計。

三、討論與展望

人工濕地雖然在我國已經進行了幾十年的應用實踐，但學術界的針對性研究并不多，且大多僅針對濕地水體的生態功能，其他功能和濕地使用形式的研究少有涉及。隨著我國經濟社會的快速發展，城市中心用地使用價值呈指數增長，單一的生態功能難以滿足城市的需要，因此，綜合、系統地進行人工濕地功能開發方面的研究顯得尤為重要，尤其是城市中心區域高密度人口聚集區的人工濕地的功能拓展研究將會成為未來濕地研究的新方向。

從另一方面看，國內有學者將人工濕地作為海綿城市的雨水設施進行研究，確實能夠從功能角度對人工濕地提出更大的期待，但海綿城市的雨水設施不是簡單的雨水收集和水體自凈化的問題，并且人工濕地對水體的處理速度遠不能達到海綿設施的一般要求。因此從海綿城市的視角研究人工濕地將會面臨著巨大的挑戰。

參考文獻：

[1]李娟，張龍莊，段亮，等.人工濕地廢水處理技術的研究現狀及展望[J].南方農業學報，2011，（1）：69-73.

[2]俞孔堅，張東.生命細胞、景觀格局與創新網絡——中關村生命科學園規劃[J].建筑學報，2001，（10）：37-40.

[3]趙欣勝.北京翠湖濕地血紅裸藻水華發生的環境條件[J].水生態學雜志，2015，（2）：11-17

作者單位：

河北工業大學建筑與藝術設計學院