模块化人工湿地在农村庭院景观中的应用研究

万 学 康

(浙江农林大学风景园林与建筑学院，浙江 杭州 311300)

0 引言

目前，我国农村污水治理未能全面展开，农村污水处理率仅在个位数，污水若无法实现有效地治理，经济的发展就会受到制约，中国需要根据自己的国情探索属于自己的污水治理道路[1]。由于村民的环保观念淡薄，污水随意排放，导致水源以及耕地受到污染，水体的富营养化现象日趋严重。十九大以来，我国大力推进乡村振兴工作，努力将中华民族扎根的农村地区打造成更加适合人民居住，适合人民生产生活，适合人民畅游的精神家园，污水治理问题迫在眉睫。

1 庭院景观

1.1 农村庭院的概念及功能

“庭院”可以被定义为：被围合的三维空间，该空间的范围是指建筑本身或建筑物以及其周边场地，而围合的形式、元素多种多样[2]。通常，围合空间的元素主要有砖墙、绿篱以及天然地势差等。

庭院是农户建筑的附属场地，是建筑空间的向外延伸，具有多种功能。在农村里，庭院是每家每户都具备的，供村民们日常生产、生活所需。首先，农村的庭院是村民们进行农产品生产、加工以及存储的地方。其次，农村庭院还满足村民的社交功能，村民们可以在庭院中休闲活动、娱乐交流。最后，庭院也需要满足村民们在精神文化方面的需求。

1.2 农村庭院空间布局要点

首先，庭院必须满足基本的光照、通风、避雨等功能需要。庭院所承担的功能要求其在建设、改造过程中不仅要满足村民实际的农产品加工存储的需要，还要考虑庭院和建筑的空间位置关系，合理规划，充分利用每一块区域。其次，庭院作为村民休闲娱乐、社交的重要区域，要充分考虑家庭成员的组成要素，在整体空间规划上要兼顾开场交流的空间、休闲娱乐空间以及私密生活空间的需求。最后，农村的庭院满足以上基本功能性的需求以及功能分区的规划后，更应当考虑村民的精神文化层面，通过结合当地特有的传统文化、自然风貌和乡土人情，让居住者、空间建筑和自然环境和谐共生，不断发展。

1.3 庭院景观设计理论

1.3.1园林美学

园林美学是将艺术中的美学理论应用到园林景观设计中，从而研究园林艺术审美的特征和规律的一门学科，其主要内容包括：

1)硬质景观美和植物造景美：园林道路铺装形式美、材料质感美、建筑小品外形美、乔灌草合理搭配产生色彩美、形式美、孤植树木外形美、四季皆有景且四季景色分明美。

2)设计美：功能空间划分美、园路平面形式美、各种园林设计要素合理搭配、空间营造的尺寸方式优美等。

3)园林的意境美：园林美的最高境界，利用不同园林要素之间的配合，营造出空间的魅力，道法自然，树人化境、天人合一，达到虽由人作，宛自天开的境界。

1.3.2景观生态学

景观生态学的主要功能包括研究分析景观生态内部和外部进行物质、能量、信息的交换，能够及时发现生态系统内部存在的问题，能够有利于合理利用自然资源和保护生态环境[3]。农村庭院虽然面积小，但仍然是农村生态系统的一个部分，在农村庭院中往往有各种各样的能量流动[4]。农户们可以利用庭院的空间，建造一个微型生态系统，利用植物、基质上附着的微生物、太阳能等将种植和养殖相结合。

1.4 农村庭院景观设计原则

作为农村庭院，相较于城市庭院，最为重要的是实用性原则，因为农村庭院承载了许多农事活动。不仅如此，还应当考虑经济实用性的原则，农村人均收入低于城市居民，过高的建造成本不符合实际。降低后期养护成本原则，植物的选择尽量选择本地乡土品种，生存能力强，硬质材料选用性价比高、耐用、易于后期养护、清理的材料。

2 模块化人工湿地

2.1 人工湿地

人工湿地(Constructed Wetlands，CWs)是一种由人工构筑而成，人为的将沙、石、土壤、煤渣等介质按照一定的比例构成的，并且有选择性的利用湿地植物以及附着在植物根系的微生物和其他生物组成的水处理生态系统[5]。人工湿地通过基质的过滤、沉淀、植物的吸附、吸收以及微生物的生理化学活动分解污水中的污染物，从而达到除去污水中的TP,TN,COD及氨氮等污染物的目的。我国第一座人工湿地于1987年建成[6]，截至目前，人工湿地处理农村生活污水已成为农村污水处理的十分重要的一个技术手段，传统的人工湿地在长时间使用后基质容易产生堵塞现象，并且处理农村分散式生活污水仍存在许多问题难以得到解决，例如工程量太小，专业的人工湿地技术工程团队参与积极性不高，村里的施工人员的工艺水平不足，无法保证施工的质量。

2.2 模块化人工湿地概况及分类

模块化人工湿地是在传统的人工湿地基础上，将人工湿地等比例缩放，内部基质填料的使用依旧按照最适宜配比进行填放，植物因地制宜，选择最适宜的品种，制作成为一个整体单元，将不同的整体单元串联或者并联，可以组合成适合使用的形状。模块化人工湿地快速装配性可以有效地解决基质堵塞后更换的问题，运用两个单元或者以上的模块化人工湿地轮休可以实现人工湿地净水的可持续运作，将替换下来的堵塞的模块化人工湿地单元进行基质清洗、植物修剪替换后，可以反复使用，满足可持续性的发展要求。目前模块化人工湿地的主要类型有基质模块化人工湿地、一体式模块化人工湿地和快速装配式模块化人工湿地[7]，如表1所示。

表1 模块化人工湿地分类及其特点

3 模块化人工湿地在农户庭院景观中的应用

3.1 模块化人工湿地污水净化系统

污水收集完成后，通过格栅滤池—沉淀池—模块化人工湿地—出水，该处理系统具有缓冲容量大、处理水质效果好、持续运行费用低等优点，利用土壤的过滤作用，植物和微生物的吸附、吸收和分解作用，可以有效地净化污水。将该系统适用于在广大的农村分散地区推广使用，能够减少收集散户的管网铺设费用。

3.2 模块化人工湿地在农村庭院景观中的应用方式

模块化人工湿地能够代替农村庭院中植物绿化庭院的功能，起到围合空间的作用，能够为农村庭院提供私密性、舒适性。将该系统结合庭院小品、庭院植物、座椅等景观配置要素合理布置，不仅能够净化水质，还可以美化庭院景观。如图1为模块化人工湿地在农村土景观中的应用技术路线。

3.3 模块化人工湿地植物的选择

植物在模块化人工湿地系统中有着重要的作用，植物起到了物理吸附和化学吸附污染物质的作用，另外也为微生物的生长提供了生存环境。在人工湿地系统中，植物通常分为挺水、沉水、漂浮和浮叶植物，其中作用最大、应用最广泛的是挺水植物，其根系长度为0.5 m～1.5 m，根系生长在底泥中。模块化人工湿地在植物选择时需要植物的适应性强、净化污水效果较好、抗倒伏强、景观效果好等特点。常使用的植物有鸢尾、芦苇、莎草、千屈菜等，如表2所示。

表2 模块化人工湿地植物

3.4 模块化人工湿地在农户庭院景观中的应用意义

在农户的庭院中，水的使用充斥着农户们的日常生活，有着重要的地位，喂养家禽、洗衣做饭等方面都离不开水，模块化人工湿地可以将农户排放的生活用水和生产用水、雨水管道收集的雨水等污水通过模块化人工湿地净化，从而达到:1)缓解农村水资源紧张、供不应求的矛盾，减少自来水的使用。2)可以节省村民们在用水方面的花费。模块化人工湿地建造成本较低，后期运行时间持久，养护成本低廉，通过收集的雨水以及其他污水经模块化人工湿地处理后可用作种植、喂养、洗衣、冲厕用水。3)在农村地区，传统的习惯就是，村民将生活污水不经处理随意排放到耕地或者河流等区域，不仅不符合可持续发展的理念，造成水资源的浪费，还会污染环境，破坏耕地。在庭院中使用模块化人工湿地处理居民生活污水，可以将生活污水得到合理的回收和再利用，提高水资源的利用效率，改善水循环的方式，减少污水的排放量、减少耕地河流的污染情况。4)传统的人工湿地占地面积大，需要专人定期负责植物的清除等工作，建设成本、养护成本仍旧较高。由于农户庭院面积较小，可以在每家每户中建造模块化人工湿地，不仅装配方便，无需专人养护，而且可以结合庭院植物造景手法，美化农户家庭生活环境。

4 总结与建议

农村地区居民居住较为分散，通过搭建管道收集每家每户的污水，工程量大、耗费大量的人力物力、后期维修成本高。模块化人工湿地作为一种新型的处理污水的方式，具有除污效果好、建设成本低、后期养护成本低等优点，再通过结合农户自家的庭院营造手法，景观要素合理规划配置，为农村治理生活污水以及美化庭院景观，改善乡村面貌提供了一个新的思路和方法。