濕地公園水系設計方法與工程技術研究

龍騰蛟

（長沙市望城區城市發展集團有限公司，湖南 長沙 410000）

0 引言

隨著當前生態環境破壞程度的不斷加劇，濕地遭到過度開發，使濕地面積減小的同時，生態功能隨之降低。而濕地公園的建設不僅能夠平衡生態環境，同時能夠促進當地旅游行業的發展，而實現城市高質量、可持續的發展，在該背景下，加強濕地保護越發受到重視，而水系系統作為濕地主要構成部分，其重要性不言而喻，想要成功建設濕地公園，應強化水系設計質量。

由于“濕地”這一概念起步較晚，使得國內外針對濕地公園及水系研究的內容相對較少。國外針對水系規劃提出“綠道”的概念，將水系作為整體生態環境的主要載體，從而有效提高水體的實際效益。Dawei WU 等[1]認為濕地保護對增加野生動物多樣性有重要作用。國內針對濕地公園的研究重點在于對濕地公園生態的恢復構建以及公園規劃方面水系的研究中，叢毓等[2]結合對濕地的調查數據分析，發現濕地水系發展與濕地功能關系較為密切。馬澍等[3]認為濕地水系變化與土壤內部生態循環有較大關系。

本文創新點在于：其一，在內容上，對實際的濕地公園進行分析，并將研究的切入點放在濕地水系保護上。其二，在角度上，通過結合實際情況，了解濕地環境與生態發展的關系，并在此基礎上梳理了濕地公園的建設問題。

1 工程概況

大澤湖近自然濕地公園項目位于湖南省長沙市望城區大澤湖海歸小鎮片區，北至香爐洲大橋，南至環湖路及荷塘撇洪渠，西至金星北路，東至湘江大道景觀道。工程建設內容主要包括水系連通、引水工程、生態駁岸、人工強化濕地、海綿設施、水下森林、園林綠化、建構筑物以及相關配套工程。項目中一期生態濕地用地面積134.5km2，其中水域面積38.2km2；二期強化濕地用地面積54.8km2，其中水域面積17.3km2。結合實際情況，通過完善大澤湖近自然濕地公園設計方案，并檢查設計方案的合理性，以提高公園的實際規劃質量。

2 濕地公園水系設計問題

2.1 水道萎縮

濕地公園水系設計過程中，應充分結合當地的水系情況合理布局，確保濕地公園中水系建設質量不斷提升。在水系設計時，應堅持“生態合理性優先原則”，充分結合園區內部的水系情況進行開發和利用，使原本的水文生態系統得到恢復，從而構建完善的水系廊道肌理，使濕地公園的生態效益得到提升。但受到地理氣候因素以及城市建設等因素的影響，當前城市濕地公園建設時，存在較為明顯水系不豐情況，影響整體水系統籌規劃效果。如在大澤湖濕地中，存在明顯的湖面萎縮問題，大澤湖位于長沙，該區域為亞熱帶季風氣候，氣候溫和同時降水充沛，但雨熱同期，盛夏季節溫度較高，降雨后快速蒸發，不利于儲存雨水供應濕地水系循環。同時城市化建設進程的加快，使濕地周圍生態平衡受到影響，無法有效完成水系循環，使大澤湖的水體系統出現明顯退化。2003 年測量大澤湖面積時，整體面積約為32km2，截至2021年9 月再次測量，相比2003 年湖面面積銳減23km2。湖面面積的銳減，不僅說明當前水道萎縮明顯，同時也預示著當前大澤湖濕地環境整體較為脆弱，水是生命之源，在水體萎縮的情況下，周圍環境必然受到嚴重影響。因此，在濕地公園建設過程中，應對水系的整體布局情況進行詳細勘察與探究，進一步加大對生態環境的保護效果。

2.2 水量不足

濕地公園水環境在營造過程中應充分結合當地的水位變化情況，結合豐水期和枯水期期間濕地區域漏出的范圍，合理設計并調整環境類型，為不同生物提供更為恰當的生存環境，從而使濕地環境生態建設效果不斷提升[4]。在該過程中，對水系設計影響最大的因素為水量變化，只有保持充足的水量，才能補充水系生態系統，并為相關的生物提供恰當的生存環境。在大澤湖濕地環境中，由于湖面存在明顯的萎縮情況，導致水系中的含水量不足，無法支撐濕地循環，不利于構建穩定的生態系統。為保障濕地公園中的水系設計效果，應提前了解當前水循環的實際情況，并計算能夠滿足水系循環發展的最低閾值，結合不同區域的含水量要求，對水量進行計算，采取其他引水方式補足當前大澤湖濕地公園的實際需求，從而使濕地環境達到明顯改善。

2.3 水體污染

水體污染是影響濕地公園生態環境質量的主要因素之一，由于濕地的功能性和生產力受到水系水文因素的影響，在人類的異常干擾影響下，使水體的自控能力下降，從而降低濕地的綜合能力，導致無法進行環境凈化和水系調整，嚴重影響水體質量。水體污染情況下，不僅使水體生態平衡遭到破壞，同時還會對區域內的生物多樣性帶來不良影響。大澤湖濕地受到環境影響，整體水質下降，經過檢測，發現湖水中的總氮和總磷存在含量超標的情況，究其原因，發現濕地周圍村莊生活污水以及附近養殖行業產生的污水均直接排放到大澤湖中，嚴重污染水體環境的同時，使濕地中的鳥類等動物數量及種類大幅度減少。以往大澤湖濕地曾是鳥類天堂，經監測濕地區域分布的鳥類超過135 種，但最近監測發現，鳥類種類與數量明顯減少，單日檢測僅有54 種，此類情況明確顯示出大澤湖濕地環境破壞十分嚴重。

2.4 服務不足

濕地公園建設的主要目的是加強對濕地環境的保護，同時為人們提供良好的放松休閑場所，拉近人與自然環境之間的距離，從而幫助人們鍛煉健康體魄，緩解壓力。因此，在對濕地公園水系環境進行設計的過程中，應充分了解水系的發展脈絡，并結合實際的水系環境變化情況，合理設計相應的基礎設施和景觀設施，滿足游客的實際需求。但在大澤湖濕地公園建設過程中，受到水域減少和水體污染等情況的影響，使適宜性較高的實體環境相對較少，同時公園內部基礎設施相對不足，使環境的美觀性相對較差，不利于提高濕地公園的游玩質量，從而制約公園的發展。

3 提高濕地公園水系設計的工程技術研究

3.1 強化水系布局規劃

3.1.1 布局原則

濕地公園水系設計過程中，為提高工程建設效果，應堅持相應的水系布局原則。首先，堅持生態規律優先原則。在水系設計時，應在原有生態水系基礎上，加大對原有水系的保護力度，強化對水系廊道的修整建設，以促進原有水系穩定循環。其次，堅持生態效益優先原則[5]。在水系設計時，對水系生態環境進行恢復性布局，充分發揮水系生態保護措施，進一步突出水系生態效益。最后，堅持生態資源保護原則。在該過程中應加強對水系生態環境的凈化處理，通過保護水生資源，不斷完善整體的生態鏈，促使濕地公園設計水平不斷提升。

3.1.2 總體布局

水系的總體布局過程中，應結合原有水系廊道進行設計，對其進行保護和修復，使濕地水源更加穩定，同時能夠促使濕地公園實現穩定循環運行。首先，應考慮水源情況，為補充濕地環境，選擇補給水源時，常見的二水源包括河流補水、再生水補水以及市政供水補水等方式。其中市政供水難度較大且整體成本較高。再生補水主要為雨水等城市回收用水。河流補水是在附近區域的河流中取水補足[6]。大澤湖濕地作為黃金河水系河湖連通工程的起點，其在引入水時，可以就近引入湘江水，同時將距離較近的岳麓污水處理廠尾水作為備用水源，以達到水資源補足的要求。基于此，設計引水方案：在湘江堤壩上新建引水量為3.6m3/s 的水閘，使用提水泵站將湘江水引入到新建的引水渠中，該溝渠的長度約為310m，同時搭配暗涵1 900m。工程設計中大澤湖水位面積變化，如表1 所示。

表1 大澤湖水系設計前后變化

其次，廊道的保護管理。在水系廊道保護管理過程中，應明確原有的河道位置和水系流向，并通過生態保護和生態恢復的方式加大對廊道的保護力度，同時結合廊道的類別和形態對其進行優化，使其生態效益和觀賞效益得以提升。大澤湖濕地公園構建過程中，主要沿湘江和荷塘撇洪渠構建生態廊道，同時對廊道的實際功能進行開發，構建以橫向通江軸線+縱向水系廊道為骨架的“十字形”空間結構，從而滿足生態需求和公園游客的觀賞休閑需求。

3.2 重視水量調控設計

濕地生態系統對水資源的需求較高，在進行水系設計過程中，為滿足循環運行實際要求，需要對水量進行計算，并合理調整引水情況，進一步加強濕地環境保護效果。在計算生態需水量時，應明確該蓄水量主要內容主要為植物需水量、土壤需水量，分別對其進行計算[7]。

濕地公園的植物需水量是指植物生長過程中需要的水分，其中主要由耗水項目為蒸騰作用產生。濕地土壤需水量與濕地滲透和補給地下水等內容相關，對其進行整合，可使用公式表示：

其中：WZ為生態總需水量，m3；WH為濕地換水量，m3；WS為濕地滲透水量，m；WT為濕地蒸騰作用耗水量，m3；WJ為濕地降水量，m3。

分別進行計算，則有：

其中：F為湖區面積，m2；H為水系深度，m；X為生態區平均降雨量，mm；n 為換水次數；a 為底層滲透系數，cm/s。K 為降雨收集系數。根據公式計算大澤湖的實際情況，并結合實際情況計算濕地環境中的需水量，以便控制引水方式和總引水量，減少資源成本和設備的管理成本。

引水過程中，應結合引水的方式補足生態用水，從而使生態更加活躍，同時構建新型水生生態系統，完善整體濕地公園的生態結構[8]。大澤湖濕地主要從湘江引水，通過構建引水工程，加強引水安全的同時，合理控制洪水帶來的影響。在該過程中，隨著引水工程的構建，對濕地公園中現有水系進行優化，同時加大水體與環境之間的連通效果，借助排口調整湖水的水位，為多樣化生物群落提供不同的生存環境。同時為提高公園的美觀性，應在引水工程建設時，設計功能區域，以游客需求為導向完成設計，從而使水系構建更加完善。

3.3 加強水質凈化管理

加強濕地水系的凈化功能，對提高生態平衡十分重要，水體設計時，應在保障濕地水資源的同時，提高水體的自凈能力，從而使濕地生態系統更加完善。在該過程中，應結合公園特點構建相應的結構，以提高水質凈化效果。

（1）設計生態護岸。護岸能夠加強對河岸的保護，減少流水的沖擊與侵蝕影響，從而保障河岸的安全性，使河岸生態環境更加穩定。在設計時，為與周圍環境更加和諧，可以充分利用水生植物作為固定和凈化的主體，將其種植在河岸附近。生物生長過程中能夠有效凈化水質，同時其根部能夠加固河岸，有效提高實際的生態治理效果。大澤湖中存在氮磷元素超標的情況，因此在選擇植物時，可以選擇對此類元素吸收效果良好的植物，如蘆葦、鳶尾、金魚藻等，加強水體凈化處理效率。

（2）加大物理處理力度。針對部分污染較為嚴重的水體區域，在凈化處理時，可以通過換水、換土的方式進行處理，將水體中的底泥挖出，攤鋪晾曬，對底部進行人工曝氣處理，增強水體的自凈能力，同時補充水體中的氧氣，從而明顯減少水體中的有害物質，提高水體質量。

（3）合理應用化學處理法，使用相應的化學藥劑對污水進行處理，從而使水體能夠滿足景觀要求，降低對環境和游客健康的影響。

大澤湖濕地水體治理過程中，增加沉水植物，使水下植物覆蓋率達到70%，并設置海綿設施、人工強化濕地、生態駁岸等水質凈化設施，全面提高水體凈化效果。

3.4 完善公園服務設施

濕地公園在設計過程中，為提高游客與自然環境的接觸時間，應充分利用濕地環境的調節能力，為游客提供良好的戶外環境，同時增加基礎設施和景觀建筑，使整體濕地環境的美觀性得以增強。同時在水體優化過程中，不斷提高公園的生態環境，為鳥類提供幸福基礎設施，構建和諧生態環境，如圖1 所示。

圖1 濕地公園水系環境

大澤湖濕地近自然公園設計過程中，首先，堅持以幸福基礎設施為核心理念，為人類和鳥類提供高質量生態基礎設施。其中設計用材選擇時，使用新型清水混凝土、透光混凝土等材料，提升施工過程中的生態環保性和高效性。其次，深入學習貫徹習近平生態文明思想和生態資源空間布局，構建河岸景觀，實現“治水、治岸、造景、互動”同步實施，突出綠色休閑主題，吸引更多游客。最后，完善生態交通游賞體系，利用水系環境，完善相應的游覽路徑，為游客提供不同的游覽路徑，從而促使整體濕地公園建設效果得到提升。

4 結論

綜上所述，濕地公園水系設計過程中，應通過合理規劃水系布局、重視水量調控管理、加強水體凈化處理以及完善公園服務設施等方式進一步提高水系設計效果，從而使濕地循環更加順利。