人工湿地在武汉天鹅湖景观营造中的应用

李颖+胡海辉

摘要：面对退化的湖泊生态环境，湖泊生态系统的恢复越来越成为各城市建设的重点。人工湿地不仅能够净化湖泊水体，同时可以收集雨水、增加景观多样性，是创造城市湖泊生态景观的一种有效途径。在武汉市天鹅湖的景观设计中使用了人工湿地元素，主要从人工湿地的布置、景观效果、曝气和雨水利用以及植物选择与搭配等角度介绍了人工湿地在天鹅湖景观营造中的应用，以期为人工湿地在城市湖泊建设中的推广提供一定的实践参考。

关键词：人工湿地；植物配置；景观效果；天鹅湖；武汉市

中图分类号：X524；S731.3；TU984.11+3（631） 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2015）20-5070-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.20.036

Application of Constructed Wetlands in Wuhan Swan Lake Landscape Design

LI Ying，HU Hai-hui

（College of Horticulture， Northeast Agriculture University，Harbin 150030， China）

Abstract： Facing the degradation of lake ecological environment， Lakes ecosystem restoration has become the focus of city construction. Constructed wetland is not only able to purify the Lake water but also can collect rainwater， increasing landscape diversity， which is an effective way to create the city Lake ecological landscape. The application of constructed wetland in Wuhan Swan Lake was introduced specificly from the aspects of the planning of constructed wetland， visual effects， aeration and rainwater utilization， and plant selection，so as to provide a theoretical basis and practical reference for the promote and construction of constructed wetland in city Lakes.

Key words： constructed wetland； arrangement of plants； landscape； Swan Lake； Wuhan city

近年来，以生态的方式营造湖泊景观、将一些新型工程技术融入景观建设中的思想渐渐渗入设计领域，这种生态思想不但拓展了景观发展的方向，更在实际应用中改善了环境。目前很多新技术已经投入使用，其中利用人工湿地（Constructed wetland）改善湖泊水质、营造生态景观的方法以其环保、经济和实用逐渐为业内认同和应用。人工湿地是一种人为的将基质、微生物和植物按一定方式配置而成的复合生态系统[1]；这种复合生态系统具有物理、化学和生物三重协调作用，通过过滤、吸附、沉淀、离子交换、微生物同化分解和植物吸收等途径去除水中的悬浮物、有机物、氮、磷和重金属等不利于环保的物质，从而达到净化水质的效果[2]；该技术具有建造和运行费用省、易于维护和处理效果好等优点[3]。随着人工湿地美学、生态功能的深入人心，它已经越来越广泛地被应用于各类城市绿地的建设中。此外，人工湿地不仅在水质净化方面取得了明显的效果，还在雨水收集利用中起到了越来越重要的作用，从当初单一的对污染的治理，发展成为综合生物治理、湿地保护、景观扮靓的生态综合系统[4]，应用范围越来越广。课题组以武汉市天鹅湖为对象，分析了人工湿地的布局、植物选择与搭配、使用的辅助手段及景观效果等内容，以期对人工湿地技术在城市湖泊景观设计中的应用提供参考。

1 天鹅湖概况

天鹅湖位于湖北省武汉市，隶属“大东湖”区域，处于东湖的西北角，汇流面积2.66 km2，湖畔的东湖宾馆是湖北省委、省政府的主要接待场所之一。由于天鹅湖周边发展渔业养殖以及湖堤处居民的生活污水直接入湖，使湖泊水质受到了严重影响，水体环境恶劣，与周边景观极不协调。项目实施前，天鹅湖水质为V类水质，几乎无水生植被，水体流动性较差，底泥淤积严重，湖泊的生态问题亟待改善（图1）。

2 天鹅湖景观中人工湿地的营造

2.1 人工湿地的表面营造

采用生态方法，从环境入手，首先通过外部截污解决湖水污染的问题，并对湖底1 m厚的底泥进行清淤，增强水体流动性；其次，修建面积1.02 hm2的生态湿地，通过水生环境修复改善湖泊水质，恢复湖泊生态功能。天鹅湖人工湿地主要分为1号水面和2号水面（图2），分布在湖面中心以及东侧，均采用水平潜流式湿地。水平潜流式湿地的水位较深，污水在湿地床体的内部流动；处理效果受气候影响小，水力负荷和污染负荷大，对BOD、COD、SS、重金属等污染指标去除效果好，出水水质稳定[5]。1号水面和2号水面之间通过水泵、管道及天鹅喷泉的喷涌，形成循环流动，带动湖泊整体的水循环（图3）。

2.2 景观营造

人工湿地给天鹅湖的整体景观增色不少，1号人工湿地位于小游园南侧，占据着游客远眺放松的视野，湿地的种植池结构大部分隐藏于湖面之下，并将自然原石散布在种植池附近，掩映在水生植物中间，石料的硬朗与植物的柔美搭配，丰富了湖面整体层次，也形成野趣的自然风光（图4）；2号人工湿地则建立6个处理池，分别种植吸附不同离子的挺水植物组合，处理池之间通过木质栈道分隔，让游客体验行走在植物景观中的惬意与乐趣，同时也可以近距离观察水体净化的整个过程，增强了景观的互动性（图5）。人工湿地系统作为有生命的机器，也将为天鹅湖景观营造增添一些趣味性和教育功能。endprint

2.3 曝气及雨水利用

曝气机是水处理过程中用到的一种设备，作用是把氧气以气泡的形式分散到水中，提高水中含氧量，从而为微生物和水生植物的生长提供氧气。曝气机可分为水下曝气机和表面曝气机，其作用都是促进湖水交换与流动。天鹅湖在湖区点式安装了8台潜流助推式曝气机，它独特的混合气室设计可将水流与空气混合，在导流装置的作用下，形成强大的高溶氧喷射，可使景观水体在短期内溶解氧迅速增加，从而强化水体的自净能力，改善微生态环境，促进湿地内及天鹅湖的水体循环[6]；同时，湖面西侧设置天鹅喷泉，利用湖水供给，在喷涌的过程中曝气充氧，也使湖水中的含氧量增加。

2号人工湿地入水口与初期雨水储存池连接，降雨期多余的雨水可经过格栅及预处理后，进入天鹅湖参与湿地的循环，经过湿地的净化，补充天鹅湖的水量，起到了涵养水源、调蓄水量的作用。

2.4 水生植物的选择

水生植物是人工湿地中不可缺少的部分，不仅可以直接摄取和利用污水中的营养成分、吸收富集污水中的重金属等有毒有害物质、维持水体生态系统的长期健康运行，还可以提供自然、半自然的美景，是整体景观效果的有力保障。在配置中需要注意的是遵循当地的气候特征和植被的分布状况，最好是利用本土植物；尽量选择根系发达且生物量大的植物种类[7]；注重植物的层次、色彩、种群配置；根据污染源选择相应吸收能力较强的湿地植物；搭配植物青叶期与枯萎期，做到四季植物郁郁葱葱，以取得景观季相与净化水质兼具的生态效果。

天鹅湖地处武汉市城中央，在选择水生植物时，应该以长江中下游天然湖泊的优势水生植物作为基础种类，将其构成湿地植物的主体成分，辅以吸收污染物功能较强的挺水植物，结合水生植物群落配置与景观需要，设计湿地内植物的配置方案。1号人工湿地主要起到景观作用，辅助进行水质二次净化，水生植物以组团群落模式形成湿地系统，可栽植的水生植物主要有水葱（Scirpus validus Vahl）、睡莲（Nymphaea tetragona Georgi.）、荇菜[Nymphoides peltatum（Gmel.）O.Kuntze]、水生美人蕉（Canna indica L. var. flava Roxb.）等，辅以沉水植物苦草[Vallisneria natans（Lour.）Hara]、竹叶眼子菜（Potamogeton malaianus Miq.）。2号人工湿地主要承担净水作用，效仿成都活水公园的植物塘配置方式[8]，每个植物池选择不同的优势种挺水植物，同时辅以点缀种，通过观察研究，这样的层层过滤形式对水体中污染物的消除效果较好。6个植物池中优势种挺水植物有芦苇[Phragmites australis（Cav.）Trin. ex Steud]、菖蒲（Acorus calamus L.）、再力花（Thalia dealbata Fraser）、鸢尾（Iris tectorum Maxim.）、千屈菜（Lythrum salicaria L.）、水生美人蕉，各植物池由优势种命名（图6）。并栽培一些点缀种形成景观，点缀种主要有梭鱼草（Pontederia cordata L.）、睡莲、竹叶眼子菜、荷花（Nelumbo nucifera Gaertn.）、狐尾藻（Myriophyllum verticillatum L.）等。其中菖蒲和美人蕉对水体氮磷污染的去除能力较强[9]。整个人工湿地区域水生植物的覆盖率近90%，并且注重了沉水植物的应用，这些沉水植物不仅可以吸附水中的悬浮物、防止底泥返混，而且还可为水中的生物提供食物和栖息地。

3 小结

天鹅湖人工湿地在表面布置、植物选择、设计思想等方面均将生态功效放在第一位，将湿地景观营造出了具有水体流动、喷泉充氧的动态美；光影交错、枝蔓丛生的植物美；色相搭配、花色艳丽的色彩美，增加了天鹅湖的景观美感。在生态方面也有显著作用，根据设计规范，预计湿地的处理能力为1 000 m3/d，大约3个月可以将天鹅湖的水体循环1次，能够保证天鹅湖水质稳定和好转，达到净化水质、防止水体富营养化的目的。

由于特有的生态性与可塑性，人工湿地在城市公园、居住小区、湖泊池塘等各类城市绿地中都得到了广泛的应用，它已经由原始的污水处理功能拓展到景观营造高层面。运营良好的人工湿地不仅可以保护生态环境，搭配人文设计更具有科普教育和旅游观光的功能，拥有广阔的发展潜能。在今后的城市湖泊湿地营造研究中，应加强季节对人工湿地处理能力影响的研究，可以通过建立系统的检测数据库，细致的研究不同地区湖泊中人工湿地的特征和运行数据，以便在将来的城市建设中提供更充分、合理的参数。

致谢：本项目由泛华建设集团湖北设计分公司提供，设计组成员喻俊、雷晶、张敏、郑杰、刘强等在项目设计实施中给予了大力支持与帮助，在此一并表示感谢。

参考文献：

[1] 王圣瑞，年跃刚，侯文华，等.人工湿地植物的选择[J].湖泊科学，2004，16（1）：91-95.

[2] 籍国东，孙铁珩，李 顺.人工湿地及其在工业废水处理中的应用[J].应用生态学报，2002，13（2）：224-228.

[3] 原 野，杨 雪，夏 雪，等.人工湿地在我国北方寒冷地区的应用[J].环境保护与循环经济，2010（5）：41-44.

[4] 赵 薇，张艳桥.人工湿地在雨水处理与湖泊水质改善中的应用研究[J].环境保护科学，2010，36（1）：24-27.

[5] 吴蕙君.人工湿地在城市污水处理中的应用[J].广东建材，2009（8）：32-35.

[6] 张洪刚，洪剑明.人工湿地中植物的作用[J].湿地科学，2006， 16（4）：146-151.

[7] 蒋卫刚.人工湿地技术在景观水处理中的应用案例[J].环境污染与防治，2011，33（7）：87-93.

[8] 王庆安，任 勇，钱 骏， 等. 成都市活水公园人工湿地塘床系统的生物群落[J].重庆环境科学，2001，23（2）：52-55.

[9] 唐艺璇.杭州市富营养化河道生态浮岛修复的植物选择与示范[D].杭州：浙江大学，2011.endprint