张掖市东环路湿地景观设计与生态效果分析

张晶晶，刘纯翰

（1.兰州交通大学 建筑与城市规划学院，甘肃 兰州 730070；2.中国市政工程西北设计研究院有限公司 风景园林所，甘肃 兰州 730000）

湿地作为自然界最富生物多样性的生态景观和人类最重要的生存环境之一，在维持生态平衡、保持生物多样性、涵养水源、蓄洪防旱、降解污染、调节气候、补充地下水和控制土壤侵蚀等方面具有重要作用［1，2］。随着城市化进程的加快，城市湿地已成为不可多得的稀缺自然资源，是城市景观单元中最重要的近自然空间，在城市湿地景观建设中协调湿地的自然生态功能与经济、文化功能之间关系，成为城市景观生态建设的重要内容，也是促进城市可持续发展的重要因素［3］。芦苇（Phragmites australis）是常见的湿地挺水植物，在北方天然湿地中芦苇因其生态适应性强占据着其他植物不易生长的地段，成为干旱区湿地的标志性物种，构成了具有特殊功能的芦苇湿地）［2，4，5］。近年来，芦苇湿地污水处理作为一种较为廉价的绿色治理技术及高效生物修复途径越来越多受到人们的重视［6－9］。对于城市人工湿地设计及去污效果方面的研究较多［2，10］，而对城市天然芦苇湿地的景观改造与去污效果方面的研究较少。张掖市城东芦苇湿地是一片与城区东环路紧紧相连的原始天然湿地，也是重要的景观节点［11］。甘肃省张掖市结合城市改造对东环路南段芦苇湿地进行了改造和建设，成为城市污水处理及人们观光、休憩、健身、垂钓等活动的重要场所。笔者就张掖市东环路芦苇湿地栈道景观设计理念、建设现状及生态效果进行介绍，为荒漠绿洲城市天然湿地利用与生态系统修复相结合的景观设计提供参考。

1 研究区概况和方法

1.1 研究区概况

张掖市位于甘肃省河西走廊中部，属温带大陆性气候，为典型的荒漠绿洲。全区年平均降水量129 mm，多集中在6～9月，约占全年总降水量的71.9%，年均蒸发量2 047mm，太阳年辐射总量为147.99 kcal/m2，年日照时数3 085h，年均气温6℃，无霜期153d，1月最冷，7月最热，历年最高气温37.4℃，最低气温－28℃，盛行西北风，年均风速2m/s，最大风速36m/s。张掖市所辖的甘州区曾有“半城芦苇半城塔，三面杨柳一面湖”的胜景，现有天然湿地3 000 km2，植被以湿生和沼生植物为主，以芦苇＋草本群落为代表，属典型的芦苇湿地，群落盖度达85%。张掖市东环路芦苇湿地是楔入城区的一块宝贵湿地资源，也是进入黑河湿地的起点，对调节市区小气候、美化市区环境具有无可替代的作用［10，12］。地理位置位于E 38°56′13.11″、N 100°28′03.16″，为浅埋地下水渗出形成的地表流，水源补充主要来自饮马河；地标位置南起东环路加油站，北至与312国道北环路衔接的王母宫，全长1 841.11m，东西宽20～120m，标高从1 475.1m降至1 470.8m，高差为4.3m。总面积约8.5hm2（图1），其中水面面积1.99hm2，芦苇面积2.46hm2，陆地面积4.05hm2。从加油站至马踏飞燕城雕处，有5座桥体将芦苇湿地两侧人行道和公路连通，周边重点建筑物有东环路加油站，金安苑住宅小区，张掖市汽车东站，甘州区工商局、市中医院、兰州军区房管局办事处、河西宾馆、华辰国际大酒店等。

东环路芦苇池一直承载着城市地下水和污水的排泄，在20世纪70年代由于城市建设规模较小，排污量较小，近10年来随着城镇化进程的加快，城市面积不断扩大，城市居民数量急剧增加，城市排污量日益增加，排入东环路芦苇湿地的污水量已远远超过了其自身净化能力，加之市民随意倾倒生活垃圾，致使水质恶化，造成周边臭气熏天，给过往旅游观光、合作投资留下了不良的影响。此外，因历史的原因东环路及芦苇湿地缺乏统一的规划，且由于建设、改造的年代不同，与城市建筑形象差异较大，缺乏必要的对话和衔接，并缺少必要的城市家具，更与周边环境缺乏统一和协调。为此，受张掖市建设局委托，2008年12月进行了规划设计。项目分两期工程进行建设，一期工程为东环路加油站至东关盘旋路的南段芦苇湿地景观区，于2009年7月建成，经历恢复性运行，系统基本稳定；二期工程从东关盘旋路至北环路王母宫，于2010年7月建成，现处于恢复性阶段。

1.2 采样和分析方法

研究于2011年进行，主要对建成并运行的一期工程区测定4～10月芦苇生长动态和水质。在每月中旬（15日前后）随机取5个点，每个点统计1m2取样方中芦苇株高和株数，然后刈割地上器官，装入薄膜塑料袋内，立即称重（鲜重）后将样品装入信封或纸袋，在105℃烘2h，再在85 ℃烘至恒重［8，13，14］。水质测定全年进行，于每月中旬在第一跌水区进水区生活污水主要排入区，后称“进水区”）和第三段跌水区出水处（后称“出水区”）各采集水样5份，用于水质测定。水质测定指标包括 COD、全氮（TN）、氨氮（NH4＋－N）和全磷（TP），COD测定采用重铬酸钾氧化法，TN测定采用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法，NH4＋－N采用纳氏试剂比色法，TP测定采用钼锑抗分光光度法［15］。

2 结果与分析

2.1 芦苇湿地景观效果

芦苇湿地景观带“点”包括了东环路加油站前绿化景观、休闲健身广场、3处木质观景平台和马踏飞燕城雕观瞻区。东环路加油站前绿化景观设计采用下沉式微地形景观空间，通过绿篱、季花及乔木的相互搭配，为下沉空间提供界面并增加层次色彩和光影变化，用栽植和微地形体现出了特有的环境景观空间。休闲健身广场利用原有的简易门球场地、树阵空间和原有入口坡道，在保留门球场的同时，结合绿化对场地进行规整梳理，并丰富其健身功能和增加休憩设施，场地硬质铺装以卵石铺砌为主，作为健身步道之用，中间以带有木质座椅的树阵营造了供游人林荫休憩和交流的空间，在两侧错落有致的花池和绿篱形成的半围合空间布置了一些健身器械和休憩座椅，营造出了休闲与健身为一体的围合林荫小广场，进一步丰富了空间的功能和景观层次。木质平台的设计根据人们的游览心理和生理需求及整体环境景观要求，设计了3组不同形式的木质平台伸入芦苇丛中，形成游人的驻足与观赏空间，增强了人与环境景观的对话和互动，使环境景观设计更为人性化。在东环路与312国道交汇处的马踏飞燕城雕观瞻区的设计以城雕作为主要景观节点，通过对场地归整、梳理和硬化，结合绿化措施，扩大了城雕观瞻空间和休闲娱乐活动场地。

芦苇湿地景观带“线”通过整条景观带溪流梳理和人行道改造得以体现。设计以自然溪流形态为设计元素，将原有湿地中的污水进行截流引排，减少了污水的排入。根据在原有芦苇湿地面积上，合理控制溪流的宽度及水深，从南向北逐次加宽，宽度由3～12m不等，蜿蜒变化。以0.6m的水深为安全水位标准，利用地形高差设计了3道东西向横穿芦苇湿地的堵水墙，不但形成3个局部自然跌水景观，而且抬高了各区域的水位，有利于芦苇生长和去除水体污物。水景基层采用透水性做法，面层干砌当地卵石，保证了水系与芦苇丛之间的水分渗透。人行道的设计方便市民和游人在芦苇湿地的观赏及娱乐，将人行道加宽到1.8m，铺装基层采用透水性做法，面层选用贴近于暖色系透水砖，人行道防护栏杆采用复合木材料，以体现其生态性和整体性的原则。对人行道绿化带改造在保留现有行道树的前提下，对原有种植地进行重新划分，在乔木之间增植了一些诸如连翘、紫丁香、榆叶梅等花灌木，在丰富道路景观效果的同时，起到了适当屏蔽车水马龙嘈杂声和减少车辆尾气污染的效果。

从整体设计和建成效果分析通过“点”和“线”的有机结合，使贯穿于芦苇丛的水系迂回于芦苇之间，与茂盛的芦苇丛交相呼应，使芦苇丛与溪流相映成趣，形成一片悠然恬静的自然美景，充分体现了“苇影浅溪”的主题和生机勃勃的芦苇丛景观主体“观瞻面”。

2.2 栈道景观区芦苇生长状况和去污效果

2.2.1 芦苇生长动态变化 对芦苇生长测定结果（图1）表明，改造后的芦苇种群密度随季节变化先上升后下降，其中，6月中旬密度最高，达251.21±18.75茎/m2，此后呈下降趋势，至10月中旬降至207.16±8.52茎/m2，这一现象是由芦苇不同生长阶段生长中心的转移引起。在西北荒漠绿洲芦苇湿地中，从7月开始芦苇由营养生长转向生殖生长，导致芦苇种群内部竞争加剧，造成种群内出现自疏现象，从而使种群密度发生变化，导致芦苇密度达到一定峰值后开始逐步下降。到8月中旬芦苇种群密度略微上升，是为重新分蘖所造成。与改造前的2008年相比，湿地中芦苇最高密度增加了23.78%，平均密度增加了31.29%，其原因是在景观带中增设了堵水墙，提高了芦苇淹水深度，有利于芦苇的生长和安全越冬，提高了密度。

图1 景观带芦苇生长动态Fig.1 The dynamics of reed growth

芦苇植株高度和地上生物量随季节更替、气温升高而增加，但存在时间上的错位。5～7月芦苇种群的植株高度增加速度最快，此阶段正值芦苇拔节伸长期；在8月末至9月初，芦苇开始抽穗，种群高度又出现较快的增长，平均株高达到248.48m。与芦苇株高的增长相比，芦苇地上部生物量的增加滞后于株高增长，4月芦苇才刚刚萌发，地上部生物量最低，只有204.76g/m2；随着时间的推移，芦苇地上部生物量不断增长，7～8月芦苇地上部分生物量积累最快，在9月初达到峰值2 665.14g/m2，而后又有所下降，直至生长末期全部枯萎。与景观带建设前的2008年相比，芦苇平均株高增加16.27%，地上部生物量增加21.83%。

2.2.2 芦苇湿地去污效果 芦苇湿地水体中污染物水平表现出季节的差异，这与当地的气候特点和生活习惯有关。由于冬春季节气温和湿度较低，人们洗澡频率较低，生活用水相对较少；在4～9月，随着气温升高，城市居民生活用水量增加，排放到芦苇湿地的污染物也较多。芦苇湿地对水体中不同污染物去除存在一定的差异（图2），其中，对COD的去除率在25.44%～81.71%，TN 的去除率40.94%～89.29%，NH4＋－N的去除率在40.50%～81.23%，TP的去除率在30.30%～78.95%。季节变化对芦苇湿地去除水体污染物影响较大，对各类污染物去除效果表现出夏季＞秋季＞春季＞冬季的规律。在夏季气温较高，芦苇生长旺盛，对污染物去除效率也较高，如6～8月，平均气温19.4～20.5℃，对COD、TN、NH4＋－N和 TP的去除率平均在74.25%、85.80%、75.95%和77.04%；而在冬春季节气温较低，芦苇处在休眠状态或生长缓慢，对水体污染物的去除基本上仰仗于芦苇床的吸附和渗漏作用，整体上去污能力较弱，对COD、TN、NH4＋－N和TP的平均去除率分别30.44%、53.27%、44.68%和38.42%。在芦苇生长季节（4月～10月），对COD、TN、NH4＋－N和TP的平均去除率分别为67.70%、80.96%、68.38%和66.25%。

3 讨论

图2 景观带水体污染物浓度及去除率月变化Fig.2 Monthly variation of water pollutant concentration and removal rate in reed wetlands

城市湿地的生态服务功能与乡野湿地不同，受人为活动干扰，中国城市湿地存在面积缩小、功能退化、污染严重，特别是富营养化现象突出。因此，在城市湿地景观建设中如何协调湿地的自然生态功能与经济、文化功能之间关系，是城市景观生态建设的重要内容，也是促进城市可持续发展的重要因素［16］。王晓文等［3］和蒋倩［17］在分析城市湿地生态功能的基础上，对比国内外城市湿地景观建设实践上的差异，运用景观生态学原理，提出城市湿地景观建设应该遵循生态性、连续性和整体性、乡土性和美学的原则。历史上，张掖市就是古丝绸之路上的历史文化名城，古人将张掖众多美景总结为“一湖山光半城塔影，苇溪连片古刹遍地”。因此，对东环路芦苇湿地景观设计立足于西北地域特色、生态优先和做到与周围环境协调统一，以“苇影浅溪”为主题，通过湿地景观与居住环境的渗透，按照“简单梳理、恢复自然”的要求，对现有芦苇池进行了改造。在设计构思与手法上以自然形态溪流为设计元素，顺坡就势合理控制溪流的宽度及水深，从南向北逐次加宽，蜿蜒变化，通过跌水墙的设计是湿地局部形成跌水景观，使贯穿于芦苇丛的水线迂回于芦苇之间，相映成趣，形成悠然恬静的自然美景。对芦苇池西边东环路人行道改造采取加宽人行道、新建伸入芦苇池的悬挑结构木质平台和木栈道，为游人提供驻足观赏的空间。通过改造使整个芦苇湿地栈道景观与周围建筑物融为一体，形成绿地的核心地位；通过木栈道深入芦苇深处，使得游人与芦苇能够更好的接触和对话，在为人们提供游憩空间的同时，提高了景观带的整体性。

已有的研究报道，湿地植物生物总量与去污能力呈正相关关系［2，6－8］。在张掖市东环路芦苇湿地表现出芦苇生长动态与水体污染物去除能力有相同的趋势，在4～10月芦苇生长期间，水体中的COD、TN、NH4＋－N和TP去除率明显高于其他月。去除率变化除取决于湿地本身的去除能力外，还明显受到进水浓度波动的影响。在西北夏秋季居民生活用水高于冬春季，尽管夏秋季进水区污染物较高，但由于芦苇生长动态与此相吻合，起到了有效的去污效果。此外，芦苇湿地对N、P的去除效果方面也存在差异，表现出对N素的去除率高于P素，而且氮的去除率与芦苇生物量表现出较高的相关性，这主要是植物的良好生长改善了根区微环境，强化了芦苇湿地的生物脱氮作用。在西北干旱区，大气湿度较低，蒸发十分强烈，适当提高淹水层的深度，有利于芦苇生长。为此根据当地的气候条件，芦苇湿地3段跌水区堵水墙选择了不同的高度。进水区堵水墙设计为40cm，淹水深度在10～50cm；中段浅水区堵水墙设计为50cm，淹水深度在30～60 cm；在最后一段跌水区，堵水墙设计为60cm，淹水深度在50～70cm。由于分段采用了不同的淹水深度，在浅水区有利于硝化作用的进行，而在深水区有利于氨化作用进行，同时表层土中含有一定的Ca2＋，它与污水中的PO43－反应生成沉淀而脱除水体中的磷，这样就使得芦苇湿地系统中硝化、反硝化和P素沉淀作用可以同时进行，有效地提高了污水净化效果。由此说明，东环路芦苇湿地景观设计彰显了西北荒漠绿洲城市特有的“苇影浅溪”景观特色，已成为自然、城市与人融为一体，湿地与城市互惠共生、生态良性循环的新时期城市发展模式的示范性工程，受到当地居民和过往游客的普遍赞赏。

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