城市靜態水體生態開放空間設計研究
——以成都市滄浪湖為例

楊艷梅,王家良,付韻潮,龔克娜,邱 壯

(四川省建筑設計研究院有限公司，四川成都 610000)

1 項目概況

滄浪湖位于成都市浣花溪公園內，毗鄰杜甫草堂，由淺灘、溪流、鳥島共同組成，與浣花溪河道自然連通，水域面積約30 000 m2(圖1)，有白鷺、夜鷺、蒼鷺等100余種鳥類聚居，是成都市中心城區范圍內難得的觀鳥勝地。同時，湖區屬于成都兩江抱城片區，其中浣花溪河道周邊擁有高達35 %的城市綠地與生態駁岸，為中心城區極具自然資源與生態聚集潛力的城市開放空間。

圖1 成都滄浪湖區位示意

然而，近年來滄浪湖水生態和水環境持續惡化，水生態系統崩潰，喪失水體自凈功能，加之湖旁鳥島高有機負荷污染沖刷入湖、游人濱湖活動、周邊雨水管道直排入湖等將外源污染排入湖體，導致原本應為浣花溪提供自然凈化、自然調蓄功能的海綿體變為劣V類水質、中度富營養化、給浣花溪流域帶來額外負擔的污染源。周邊景觀生態功能隨著游人需求的改變，也面臨生態與開放帶來的沖突。

為提升浣花溪公園生態價值，恢復滄浪湖在城市公園體系中的自然海綿體功能，打造城市公共濱水休閑空間，滄浪湖水生態修復項目作為成都市“宜居水岸”示范段項目重點建設任務之一得以實施(圖2)。

圖2 浣花溪公園滄浪湖鳥瞰圖

2 湖泊現狀分析與目標體系構建

2.1 滄浪湖現狀建設問題分析

2.1.1 現狀生態問題

經過調研與研究，對于生態因素構建的挑戰主要由四大問題構成：

(1)水體自凈能力的欠缺：湖體多年前為浣花溪的過水潭，底部基本為黃泥與卵石構成，水底鮮有植物生長，岸邊的挺水植物因養護與游人活動范圍的增大等問題逐步消失，造成水體水生態系統崩潰，喪失自凈功能。

(2)鳥島區域生態保護與建設開發的沖突：滄浪湖的南部島嶼為城中心的自然鳥島，其中棲息著超過100種的鳥類，有大量蒼鷺、白鷺、鸕鶿及多種放生鳥類聚居，其中鳳頭鷹、魚鷹為這里的特有鳥類。滄浪湖的改造建設不能破壞鳥島原有的生態系統，不能侵占與打擾鳥類原有的生存環境。

(3)生態補水量不穩定：滄浪湖緊鄰浣花溪河道，由于河道水位隨季節漲落約為0.5 m，湖區進出水口的原有空間沒有彈性調節機制，使得湖內水量隨季節變化巨大，不利于清水型生態系統的構建。

(4)外源面源污染增加環境壓力：鳥島上產生大量鳥糞經雨水沖刷直接進入了滄浪湖，周邊道路上的初期雨水未加處理的隨意排放，以及公園大量的游憩、觀鳥活動都為水體帶來了額外的污染負荷。

2.1.2 現狀景觀問題

對于景觀游憩因素提升的挑戰主要分為親水性、觀賞性與休憩空間的重塑。通過現狀調研發現來到滄浪湖區的游人具有豐富的游憩需求，例如觀鳥、藝術教學、休憩等。但是原始岸線周邊能夠給予的功能卻頗為受限：原始園路窄小；線型空間缺乏具有親水功能的節點；河岸板結、行人通行不利；無近景供人觀賞、無休憩節點設置；岸線生態遭到破壞。

2.1.3 現狀海綿城市建設問題

《成都市海綿城市專項規劃(2016-2030)》對涉及區域在水生態、水環境、水資源、水安全方面均提出了目標要求。滄浪湖及周邊區域需要落實年徑流總量控制率70 %，面源污染控制率40 %的目標任務。根據實際建設情況，作為生態海綿體的滄浪湖應落實低影響開發理念，打造綠色基礎設施[1-2]，在開發建設中注重對于來自周邊游人活動、鳥類糞便等面源污染的去除，避免直接排入水體。在開發改造過程中控制硬化路面的建設，控制場地綜合徑流系數小于0.55。

2.2 滄浪湖生態開放空間指標體系評價

根據滄浪湖自身的自然生態狀況、岸線景觀游憩功能、海綿城市建設指標相關內容，采用層次評價法對湖區的現狀問題與開發改造目標進行綜合評判。最終提出8個影響控制因子，并計算評價因子間的相關系數(表1)。

表1 滄浪湖生態開發空間指標與權重

2.3 滄浪湖建設目標體系構建

綜合考量湖泊的生態狀況、景觀游憩因素、海綿建設因素，針對權重較高的水體自凈能力、水量維穩、面源污染去除等因子，提出構建滄浪湖生態開發空間的三大目標任務方案層(圖3)，通過分析權重分別為：“灰綠結合”的湖泊水體自凈系統得分0.4238、結合沿岸低影響開發系統的景觀提升得分0.3464、以控制水量為目標的進出水口生態改造得分0.2298。設計方案將就這三大層級梳理并形成整體方案。

圖3 滄浪湖設計目標體系構建

3 湖泊治理方案

湖體自身的水體資源保護包括水質的保護、湖泊生物系統的構建、湖泊水資源的日常管理、岸線的復育和與人類活動過渡帶的保護等等。其中水體質量主要是嚴格控制外源污染以及水質的更新與維護；湖泊的生物系統應該在維持生態的基礎上，選擇具有治污價值的物種；適當對岸線及岸線周邊水陸過渡帶進行保護與復育[3]。

因此，項目主要通過實施“灰綠結合”的湖體水生態系統構建、基于低影響開發理念的沿岸景觀品質提升、以控制水量為目標的進出水口生態改造，以期實現恢復湖泊水生態自凈功能，改善水環境質量，提升水景觀效果的目標。

3.1 構建“灰綠結合”的湖泊水體自凈系統

通過現狀分析滄浪湖位于浣花溪公園的中間地帶，湖區由淺灘、溪流、和鳥島共同構成，為浣花溪流域一帶生態人工型湖泊。水域面積約30 000 m2，湖泊容量70 000 m3。設計常水位為501.73 m，最高蓄水位為502.03 m,湖區平均深度為2.5 m，季節性漲落水位差約為0.5 m(圖4)。通過現場勘測，湖底形態為黃土與2 m稍密卵石層結構，防滲情況良好。南側鳥島淺水區3～6 m多為鵝卵石灘，北側活動區域6～12 m由于長時間人行空間的踩踏，已經形成板結土層。整個地表徑流的匯水面積約為23 000 m2。

圖4 滄浪湖現狀湖底高程、水位、匯水區域分析

湖岸周邊植物主要為垂柳、紫葉李、櫻花、蘆竹、傘草、石楠、南天竹、腎蕨、銀杏、黃葛樹、海桐等，周邊植物形成覆蓋型空間，湖區周邊近水區域局部有稀疏的挺水植物，以蘆竹、傘草等為主營造一個水域開敞空間(圖5)。

圖5 滄浪湖植物現狀

因此植物構建方面，基于湖區水深與水草的季節性，搭配不同品種的水草(圖6)。在鳥島沿岸，增加挺水濕生植物，例如狐尾藻、輪葉黑藻、小茨藻，加強截污能力，有效控制鳥糞擴散流入水體；在深水區域構建沉水植被，以凈化型水草為主：例如苦草、水蘭、刺苦草、光葉眼子菜、輪葉黑藻等，增加湖體核心凈化能力；在北側游人沿岸的景觀消漲帶選擇觀賞和耐旱性挺水植物，有效控制面源污染并增加近景的景觀效果。而在湖區水體出入口，在凈化濕地之外額外配置龍須眼子菜，來增加耐沖刷水草的配置。

圖6 滄浪湖水體植被構建設計

除了植物系統之外，還配置一定量的黑魚、青蝦、和螺類，從而解決湖體有機質和植物殘體的問題，使整個生態系統達到穩定。

為了杜絕生態系統在構建初期發生水體渾濁，光照難以穿透水層(透明度低)，沉水植物無法成活的現象。通過投放大型枝角類浮游動物，抑制藍綠藻生長繁殖，迅速提高水體透明度，清除水體有害細菌和固體污染物為沉水植物生長創造條件[4]。經測算，投放大型枝角類浮游動物可以使整個生態系統在初期氮磷凈化效率達到：2 800 kgN/(hm2·a)，400 kgP/(hm2·a)，達到增加水體透明度、增氧，利于水下植物的生長。

通過測算進水現狀指標與構建生態系統后污染負荷情況，可以發現總氮和總磷明顯得到削減(表2)，滄浪湖的清水型生態系統可以使水質接近地表Ⅲ類的標準，抑制藻類的爆發，并能一定程度實現水下森林的景觀效果。能夠實現納污產清功能，日處理量能達到湖體蓄水量的5 %～7 %。

表2 生態系統構建前后氮磷削減率對比

為了防止暴雨、洪峰對于生態系統的沖擊與破壞，在滄浪湖水體自身生態系統的構建之外，還引入了灰色的應急處理設備。按每日進水量4 700 m3計算，水體中來自浣花溪每日的進水污染負荷，總磷達到0.172 t/d，總氮約為2.573 t/d。項目采用3套地埋式一體化設備，通過超微凈化水處理工藝能有效削減水體中的懸浮顆粒SS、N、P和有機物的含量，解決應急時段湖區水體富營養化的問題，配合生態系統自凈與恢復，實現生態治理的“灰綠結合”，確保滄浪湖水體主要水質指標維持在地表水III類水標準。

3.2 結合沿岸低影響開發系統的景觀提升

通過現狀調研發現來到滄浪湖區的游人具有豐富的游憩需求，但是原始岸線周邊能夠給予的功能卻頗為受限，沿湖景觀現狀問題包括：原始園路窄小；線型空間缺乏具有親水功能的節點；河岸板結、行人通行不利；無近景供人觀賞；岸線生態遭到破壞(圖7)。

圖7 湖區景觀需求現狀示意

為了解決這些問題，設計提出三大解決思路。一是局部“放大空間”為親水停留提供場所，二是“活躍路徑”提供不同的通行趣味，三是“梳理邊界”營造不同的觀鳥區域(圖8)。

圖8 湖區景觀改造平面

降低場地西側的原有眺望平臺的標高，通過踏步石板的交疊下放活動空間，給予人們更親近水面的機會，形成“百鳥爭聚觀”的瞭望觀鳥臺。順應湖岸線，創造出蜿蜒的臨湖親水棧道(圖9)。連接從紅梅林間伸出的四方臺，形成遠處打望的“林間瞭望臺”與岸上園路相呼應給出不同的通行樂趣。對于沿岸北側的原始駁岸，局部擴大青石挑板的活動節點，帶型空間中詩石、草坡、石條板、座椅為游人提供小憩流連的場所。東側保有岸線的生態性，以拋石、植物群落造景為主。一動一靜，區域相對安靜讓游人行進在水岸灌草之間，體會不同的空間，具有“行水溪間景”的靜心體驗。沿湖線性空間的收頭為保留的古碼頭與出水口小島，小島上的白色礫石與混播草坪相間掩映在古碼頭之后，宛若當年“千秋雪、萬里船”的意向，點點紅梅與對岸林間遙相呼應，更是與整個浣花溪紅梅鬧春的詩意棲息相襯相依。

圖9 湖區駁岸關系示意

整個湖岸的生態植物景觀層次通過出入水口與岸邊的低洼淹沒區域、季節性淹沒的淺灘緩坡區域、堤岸自然草坡、沿岸喬灌層共同構建(圖10)。游人的活動區域通過步道、石灘與河岸生態緩沖空間相嵌卻保持一定脫離，形成和諧生態的景觀體系(圖11)。

圖10 滄浪湖生態景觀層次與植物分布示意

圖11 湖區景觀設計改造前與改造后預期效果對比

滄浪湖水體為地表水劣V類，其主要超標物為總氮和總磷，處于中度富營養化狀態。湖泊主要的外源污染包括：鳥島鳥糞因地表徑流造成高有機負荷污染、市民濱河活動造成污染、沿岸初期雨水地表徑流直接排入湖泊形成面源污染等。

為了盡量不給水體帶來過多的負荷，沿湖結合地形進行全線低影響開發設計(圖12、圖13)。借助海綿城市的建設思想利用小型分散型的綠色基礎設施來收集、處理雨水。通過植被過濾帶、下沉式綠地、雨水花園的設置進一步做到雨水徑流生態化截污凈化[5]。滄浪湖鳥島是重要的生態資源保護地，為了保護鳥群同時又減輕鳥糞對主湖區的污染負荷，在周邊水域種植耐污染型的水草，如：狐尾藻、輪葉黑藻、小茨藻等。

圖12 滄浪湖沿岸低影響開發設施設計斷面示意

圖13 滄浪湖沿岸全線低影響開發設施布局

通過測算滄浪湖沿岸通過一系列透水鋪裝、線型排水溝、生態截污溝、植草溝、雨水花園等不同收集、轉輸凈化設施的布局，控制場地綜合徑流系數在0.32(表3)，使改造后的湖區沿岸具有一定消納周邊雨污的功能。

表3 改造后滄浪湖場地綜合徑流系數統計

3.3 以控制水量為目標的進出水口生態改造

利用勘測湖底高程點(1∶500)與出入口位置的設定建模，并采用專業數學軟件搭建平面二維水動力模型，可以發現滄浪湖中心與北側區域水動力不足(圖14)，水體自身長期積存，造成污染負荷集聚；進出水口流速較大，宜控制流量與速度，在湖區生態承載力的基礎上，控制湖區進出水量在湖區總水量的5 %左右。

圖14 滄浪湖各區域水動力情況比較

在控制進水流量的手法上，取代原有的攔閘，通過采用生態過濾壩與微地形結合的方式來實現(圖15)。微地形與礫石層形成曝氧過水面，保障常水位下20 cm的自然進水斷面。為了控制整個滄浪湖的日進水量，對于湖區水生態系統納污產清效率進行核算。于進出水口分別設立生態過水壩，將湖區進出水口流道控制在7 cm左右，保障了湖區清水型水生態系統的構建條件。

圖15 進出水口構造示意

在保障過水截面的基礎上，于面狀的進出水區域創造出富有“溝壑感”的微濕地表面。給予水生植物群落、礫石掛膜層與進出水流有更大的接觸表面積，從而為有效的過水截面上創造更好的接觸凈化條件。從景觀視角上，進出水口空間上具有不同地高低層次關系，適于不同濕生、挺水植物的生長。配以馬蹄蓮、腎蕨、香蒲、水生美人蕉、花葉蘆竹、蒲葦、西伯利亞鳶尾、再力花等水生植物，共同創造出水岸生態野趣的景致，使得消極的納污空間重新靚麗起來(圖16)。

圖16 進水口設計改造前與改造后預期效果對比圖

4 結束語

湖泊的保護與開發利用始終是城市活力空間探究的重點，特別對于城市雙修建設中的寶貴水體資源，明確湖泊的保護目標與任務有利于因地制宜地落實解決辦法，借助于湖泊空間的改造與利用，能夠重塑水生態、借助嚴格的水資源管理制度，全面改善湖泊生態系統，從而將優質的自然環境交還予公共開放空間。

滄浪湖水生態修復項目作為成都市“宜居水岸”示范工程重點建設任務之一，旨在通過恢復湖泊水生態功能、改善水環境、提升湖岸景觀，為浣花溪提供海綿體生態凈化與調蓄功能，為公園提供良好的生態、游憩環境，也為城市既有公園與水體的生態改造提供可復制、可推廣的案例，為成都市高標準建設公園城市、體現公園生態價值提供技術支撐。

根據有關研究，針對像滄浪湖一類具有較大儲水量的湖泊，在加強湖泊生態系統構建之外仍需通過加強流域管理，從而實現河湖同治[6]。本項目主要涉及滄浪湖的靜態水體生態修復，未對與之相連接的浣花溪進行河道生態治理，故后續在“宜居水岸”示范工程中還應對浣花溪來水水質及水量如何保障進行深入探索，方能保障滄浪湖水生態修復項目達到預期效果，也為城市水體生態修復提供更全面的參考案例。