南昌九龍湖公園水體凈化策略探析

賈建云 何貝娜 鄭佳燕

上海市園林工程有限公司 上海 200083

水生植物在水體景觀設(shè)計中起著不可忽視的作用，它不但能呈現(xiàn)良好的景觀效果，同時能承擔(dān)凈化水質(zhì)的作用[1-3]。目前，關(guān)于水生植物凈化能力的研究很多[4-11]。但是，不同植物品種處理污染物的類型和能力存在很大的差異。張倩妮等的研究表明，挺水植物蘆葦、香蒲、花葉蘆竹、美人蕉，浮葉植物睡蓮，漂浮植物鳳眼蓮，沉水植物伊樂藻、苦草對污水具有較高的凈化能力。在景觀設(shè)計中，應(yīng)根據(jù)不同水體污染性質(zhì)和不同種類水生植物的優(yōu)勢，選擇有針對性的水生植物實(shí)現(xiàn)水質(zhì)凈化的目的[12-14]。李霞[15]認(rèn)為采用多種水生植物的組合有利于植物間的優(yōu)勢互補(bǔ)，對水體的凈化作用在總體效果上更優(yōu)于單種水生植物，而且凈化效果更加穩(wěn)定。

本文以南昌九龍湖公園為例，闡述生態(tài)公園結(jié)合當(dāng)?shù)厮牡葪l件，針對當(dāng)前九龍湖的水質(zhì)污染問題，運(yùn)用公園景觀與水體凈化系統(tǒng)相結(jié)合的生態(tài)凈化理念，將水體凈化融入景觀中，將物理凈化、生態(tài)凈化相結(jié)合，既能提高公園內(nèi)部的自凈能力，又能夠充分利用水資源發(fā)揮其生態(tài)功能。

1 九龍湖公園現(xiàn)狀

九龍湖公園總規(guī)劃水面面積約為1 733 333.33 m2，環(huán)湖岸線總長超10 200 m，常水位標(biāo)高為21 m，蓄水后平均水深達(dá)3.5 m。由于公園水體周圍長期處于施工建設(shè)狀態(tài)，沿岸土壤大面積裸露，降雨徑流沖刷直接進(jìn)入湖體，湖水污染嚴(yán)重，目前湖水呈黃色渾濁狀態(tài)，透明度極低。為實(shí)現(xiàn)后期九龍湖水質(zhì)提升、水生態(tài)環(huán)境健康良性可持續(xù)發(fā)展，對九龍湖公園水質(zhì)進(jìn)行了一次水質(zhì)檢測，最終確定了3個調(diào)查樣點(diǎn)（圖1），分別位于棧橋長廊（1號點(diǎn)）、夾河入湖口東側(cè)（2號點(diǎn)）以及夾河（3號點(diǎn)）。其各個采樣點(diǎn)的水質(zhì)檢測結(jié)果如表1所示。

從表中可以看出，3號點(diǎn)的TN達(dá)到3.9 mg/L，COD達(dá)到50 mg/L，高出標(biāo)準(zhǔn)40 mg/L（以V類水標(biāo)準(zhǔn)比對）。1號點(diǎn)和2號點(diǎn)主要以TN污染為主，其次為TP，2個區(qū)域的TN和TP雖均未超過V類水，但2號點(diǎn)TN值已接近V類水標(biāo)準(zhǔn)值，必須提前加以控制。九龍湖公園內(nèi)水體作為南昌市重要的景觀水體，除基本的生態(tài)調(diào)節(jié)功能外，也具有重要的景觀、娛樂等功能。因此，應(yīng)綜合考慮各因素并采取相應(yīng)的技術(shù)措施來進(jìn)一步提升九龍湖的水質(zhì)。

圖1 九龍湖公園監(jiān)測采樣位點(diǎn)

表1 九龍湖公園監(jiān)測點(diǎn)位水體水質(zhì)單位：mg/L

2 水體凈化策略與實(shí)施

九龍湖公園在前期策劃和后期的實(shí)施過程中全面綜合納入水體凈化系統(tǒng)，在源頭實(shí)行水體凈化的基礎(chǔ)上，通過構(gòu)建人工濕地島景觀、雨水收集裝置及水生植物的造景等方式，來保證公園內(nèi)水體自循環(huán)的生態(tài)環(huán)境。主要運(yùn)用“物理” 和“生態(tài)”凈化策略來構(gòu)建公園的凈化系統(tǒng)，通過沉淀和過濾等方式來凈化水中的污染物，既減少了后期維護(hù)的投入，也最大限度地保證了水質(zhì)[16-17]。

2.1 物理凈化策略

2.1.1 公園外部雨水凈化系統(tǒng)——雨水凈化池

九龍湖公園周邊有市政管網(wǎng)雨水箱涵接入九龍湖景觀內(nèi)，為防止外部水源對湖水的污染，在公園外部凈化系統(tǒng)中加入市政雨水生態(tài)處理環(huán)節(jié)，可以為城市和公園減緩用水壓力，提高景觀生態(tài)效應(yīng)。整個九龍湖將建造8個雨水凈化池系統(tǒng)，運(yùn)用自然沉淀來凈化雨水，待公園周邊市政雨水凈化后方可排入公園湖內(nèi)。

凈化池原理：一級凈化池，凈化未經(jīng)土壤滲濾的雨水，通過各層碎石卵石及砂層的層層凈化，并排至二級凈化池中再次通過層層沉淀后，最終排至湖中。其中，第一級過濾主要清除粗大顆粒物，第二級清除細(xì)小污染物和重金屬。雨水通過凈化池進(jìn)行生態(tài)凈化處理后再排入湖中以保證湖水質(zhì)量，進(jìn)而提升九龍湖水質(zhì)，實(shí)現(xiàn)水生態(tài)環(huán)境健康的良性可持續(xù)發(fā)展。

凈化池里還設(shè)置有溢流口，在強(qiáng)降雨和長時間降雨時能起到良好的作用。凈化池底部敷設(shè)了滲透排水層，滲透層中鋪設(shè)了滲透水收集管，凈化池可以處理周邊雨水箱流入園內(nèi)的80%～90%的年降雨量。圖2和圖3分別是關(guān)于凈化池的工藝凈化圖和凈化池結(jié)構(gòu)圖。

圖2 九龍湖水質(zhì)工藝凈化示意

圖3 一、二級凈化池結(jié)構(gòu)示意

雨水凈化池過濾面積的計算與凈化池相近的道路面積有關(guān)，可以參照下列凈化池的值來確定過濾面積，具體見表2（相關(guān)參數(shù)由瑞士設(shè)計方提供）。過濾面積與道路面積的比值取決于過濾池的水流量，而水流量與過濾層的顆粒大小分布有關(guān)。

表2 雨水凈化池的相關(guān)參數(shù)

2.1.2 公園內(nèi)部雨水凈化系統(tǒng)——雨水收集凈化裝置

九龍湖公園內(nèi)的雨水凈化系統(tǒng)主要是一些雨水收集凈化裝置。將園內(nèi)的雨水收集凈化后再循環(huán)，園區(qū)通過豎向設(shè)計，將場地內(nèi)的廣場道路等的雨水經(jīng)地表自然排水排入雨水收集裝置內(nèi)。經(jīng)過分流井、初過濾可過濾掉前期雜質(zhì)較多的雨水，再進(jìn)入3D精濾設(shè)備，裝置采用橫豎截流過濾技術(shù)去除顆粒直徑≥2 mm的雜質(zhì)及95%的固態(tài)雜質(zhì)后，進(jìn)入三維互鎖結(jié)構(gòu)模塊池。經(jīng)過幾層過濾后的雨水可用于綠地灌溉、道路沖洗和景觀水補(bǔ)給，為公園內(nèi)的綠化、景觀水體及沖洗平臺提供水補(bǔ)給，以達(dá)到雨水資源凈化和雨水綜合利用的目的。

雨水收集裝置利用水循環(huán)系統(tǒng)，在解決底面排水問題的同時，利用收集的雨水回補(bǔ)、灌溉綠地植被，實(shí)現(xiàn)雨水的循環(huán)利用。通過基質(zhì)干濕自動控制器的監(jiān)測與控制，凈水蓄水池中的水被潛水泵輸送到各個綠地中的旋轉(zhuǎn)式噴頭，進(jìn)而對綠地中的植被進(jìn)行自動灌溉，同時還預(yù)留有快速取水閥以應(yīng)對個別特殊的蓄水情況，其雨水收集裝置結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 雨水收集裝置的結(jié)構(gòu)示意

九龍湖公園雨水收集裝置室外雨水按南昌地區(qū)暴雨量計算，降雨強(qiáng)度為259.354 L/（s·hm2），其重現(xiàn)期按P=3算，室外綜合徑流系數(shù)為0.13，當(dāng)?shù)氐挠晁┯陱?qiáng)度q為：

匯水面積F=4 852 m2，F(xiàn)=18.88 L/s，南昌平均年降雨量1 567 mm，故年均降雨體積7 603 m3，平均每天降雨量為20.83 m3，其雨水收集系統(tǒng)是依據(jù)當(dāng)?shù)?.5 d，即72.9 m3的蓄水量進(jìn)行綜合設(shè)置。

2.2 生態(tài)凈化策略

本文生態(tài)凈化主要是利用濕地島（圖5），其總面積約為6 500 m2，對于提升整個湖面的生態(tài)景觀效果有重要作用，是公園生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建中的重點(diǎn)，也是公園內(nèi)生態(tài)雨水凈化的重要組成部分。在公園水體流速小、觀賞面好及角落等處營造多個生態(tài)島，在保證景觀效果的同時，也對水體的自凈化起到了很好的作用。

圖5 濕地島構(gòu)造示意

在對濕地島的駁岸進(jìn)行生態(tài)化處理時，將島的四周采用一種帶側(cè)壁式種植槽的水下石籠生態(tài)駁岸，主要包括：

1）石籠網(wǎng)格框架，用來裝載火山巖石塊。石籠外挑編網(wǎng)，與石籠網(wǎng)格一同編制，石籠網(wǎng)框架呈“L”形，其底部插設(shè)于濕地島島體內(nèi)，形成穩(wěn)定的擋墻結(jié)構(gòu)。

2）不銹鋼網(wǎng)槽，側(cè)邊與石籠網(wǎng)格框架編制在一起，網(wǎng)槽網(wǎng)片與石籠呈“U”形，形成編織種植槽，石籠頂部網(wǎng)槽，用于石籠頂端部分，設(shè)置凹槽，形成種植槽。

3）種植基質(zhì)選擇，根據(jù)石籠的網(wǎng)格規(guī)格及植物品種，通過直徑0.3～0.8 mm的生態(tài)纖維袋，固定在種植槽中，內(nèi)置腐殖土、沙土等混合成一定配比的種植基質(zhì)。

4）種植綠植：根據(jù)石籠側(cè)邊種植槽入水深度選擇不同的水濕生植物品種。這種生態(tài)駁岸既可為景觀濕地島的圍合駁岸提供一種新的處理方法，填補(bǔ)了駁岸的立體景觀空缺，同時也增加了多維度的植物豐富度，水生植物能與湖內(nèi)螺、貝、魚和蝦類等慮食性水生動物形成多級生物鏈的良性生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)，調(diào)整水體氮磷平衡，從而構(gòu)建一個動物和諧共處、能量和物質(zhì)循環(huán)良好、穩(wěn)定并具有自凈能力的清水型生態(tài)系統(tǒng)，由此提升整個湖面的生態(tài)景觀效果。

濕地島四周及湖岸邊種植一些水生植物，九龍湖水生植物的選擇主要是根據(jù)植物的生長習(xí)性及凈水能力來確定，大多選擇具有分布廣、對環(huán)境適應(yīng)性較強(qiáng)、生長季較長、根莖發(fā)達(dá)，具有很強(qiáng)的綜合凈化水體能力等特點(diǎn)的植物，如美人蕉、蒲葦?shù)取＞琵埡珗@水域通過不同類型水生植物的合理配置，岸邊種植挺水植物、湖底種植沉水植物等，不僅能夠豐富水體的景觀層次，創(chuàng)造出美的意境，還能夠柔化水體邊線，加強(qiáng)水體和水岸之間的聯(lián)系，使水體和水岸相互之間更加和諧融洽。公園內(nèi)水生植物的配置方式，主要是根據(jù)植物的耐水性進(jìn)行配置，利用不同種類的水生植物的花期各不相同，保證植物相互之間可以很好地進(jìn)行銜接。

從不同挺水植物的習(xí)性及凈化效果可以看出，除了蒲葦和天藍(lán)鼠尾草作為景觀植物外，其他植物都對水體中的TN、TP和COD有著良好的去除效果，但每種水生植物的凈化效果卻不相同。其中對于TN的凈化效果，各植物表現(xiàn)為：香蒲≥千屈菜≥美人蕉≥再力花≥荷花≥黃菖蒲；對TP的凈化效果相差不大；對于COD的凈化效果，各植物表現(xiàn)為：再力花≥香蒲（美人蕉）≥千屈菜≥荷花≥黃菖蒲。綜合來看，香蒲和美人蕉對3個指標(biāo)的提升效果都非常好，而黃菖蒲的整體凈化效果相對較差。可根據(jù)公園水質(zhì)情況搭配適當(dāng)?shù)乃参铮瑫r兼顧水質(zhì)凈化效果和景觀效果。

3 結(jié)語

針對南昌九龍湖公園的水質(zhì)超標(biāo)問題，本文主要從物理和生態(tài)凈化兩方面來進(jìn)行水質(zhì)凈化策略分析和系統(tǒng)構(gòu)建。物理凈化主要是對公園內(nèi)外的雨水進(jìn)行收集，后通過一系列的措施，如沉淀、過濾等措施來凈化所收集的雨水，初步處理大顆粒污染物、細(xì)小顆粒物和重金屬，以防止污水直接匯入公園水體，使水質(zhì)進(jìn)一步惡化。生態(tài)凈化則主要是利用水生植物與水體動物、微生物構(gòu)建一個水生態(tài)系統(tǒng)，通過生態(tài)系統(tǒng)的自循環(huán)達(dá)到水體凈化的效果。

在利用水生植物進(jìn)行生態(tài)凈化時，不同的水生植物對不同污染物的凈化效果是不同的，需綜合考慮水生植物對水質(zhì)的綜合凈化效果，如香蒲和美人蕉對水體中的TN、TP和COD都有非常好的凈化效果，而黃菖蒲的綜合凈化效果相對較差。