生态型地埋式污水厂景观营造

林妍栏

(广州市市政工程设计研究总院有限公司， 广东 广州 510060)

城市快速化发展对土地和环境的影响越来越大，土地问题、水环境和生态环境问题越发凸显。在坚决打赢打好污染防治攻坚战，大力推进生态文明建设背景下，环境问题和污水治理再次被重视。作为城市基础设施的污水处理厂既是城市污染处理设施，又是城市的二次污染源[1]。而地埋式污水处理厂因其占地小、污染少和土地集约利用在国内各地兴起[2]。随着城市化发展，旧的污水厂逐渐被包围成为“城中厂”[3]，探索生态型景观地埋式污水厂对城市发展有重要作用。谢晓英[4]认为建设地埋污水厂时利用地上作为公共绿地的设计形式是解决城市绿色空间紧缺与地下空间发展不足的创新实践。国内外建设的地埋污水厂不少，例如：荷兰鹿特丹1979年建设的Dokhaven地埋式污水处理厂为地面提供了5 hm2的公园[5]。马来西亚Pantai地埋污水厂将地面建设为综合型休闲公园[6]。2010年，全面投入使用的京溪地埋式污水处理厂是我国首座全地埋式膜生物反应器工艺地埋厂。[7]

近年来国内外关于地埋污水厂的研究有很多，但大部分关注在污水厂地下工艺流程及设备运用等方面，但是关于地面景观生态营造的理论研究和实践却很少。本文通过文献搜集、实例论证、多专业融合分析等方法，基于生态型景观的设计营造，运用生态友好、城厂互融、三生共融及可持续发展的理念及手法，结合主持参与建设的石井生态型景观实践经验，对地埋式污水处理厂地面生态型景观的环境营造进行分析，总结生态型景观的营造要点和方法，为我国地埋式污水处理厂生态型景观的营造提供一定的依据。

1 生态型地埋污水处理厂概况

1.1 广州市2018年建设的地埋式污水厂概况

广州市2018年开展的三年治水计划含提标和新建，并于2020年投入运营的共计7个污水处理厂，犹如散落地上的北斗七星，在改善着城市的水环境，保证居民的水安全。建设生态型地埋式污水厂是广州剿灭黑臭水体末端处理补短板工程，也是绿色发展建设美丽中国的一项重要内容。随着对生态环境的重视，广州的7个污水处理厂均为生态型地埋式污水处理厂，解决了建设用地紧张与城市环境空间不足的矛盾，最大限度地发挥其社会效益、经济效益以及生态效益(见表1与图1)。

表1 广州市2018年建设的7个地埋式污水处理厂数据表Tab.1 Data sheet of 7 buried sewage treatment plants built in Guangzhou City in 2018序号项目名称总面积/万m2绿化景观/万m2污水处理量/(万t·d-1)类型1健康城净水厂2.41.315新建2龙归污水厂(三期)6.45.0715扩建3江高厂净水厂6.014.516新建4石井地埋式污水厂14.210.630新建5西朗净水厂5.293.0330扩建(二期)6沥滘污水厂(三期)15.27.1425扩建(三期)7大观净水厂9.353.4620新建

图1 7个地埋式活水厂分布图Fig.1 Distribution of seven buried sewage treatment plants

1.2 石井生态型地埋式污水处理厂概况

石井生态型地埋式污水处理厂是广州首个建成并投入使用的占地最大的生态型景观地埋式污水厂，其位于白云区，西邻石井河东临石槎路，总占地14.2 km2，服务面积约45 km2。周边主要为居住区和商业区，把污水厂建设为地埋式并将地面景观建设成生态型景观空间可为周边的居民提供良好生活环境。石井生态型污水厂是坚持生态治理和城市更新相结合，以生态环境与集约创新为特点的地埋式水厂，成为新型水生态环保基础设施、生态型景观设计的广州样板。本研究将以其设计及建设经验为研究案例，以期为生态型地埋式污水处理厂的生态景观营造提供一定的理论和案例支持。

2 景观设计理念

2.1 坚持集约创新、生态友好理念，提升用地价值

石井生态型地埋式污水厂利用地下建设污水工艺流程，在满足作为城市基础设施提供公共服务的同时，将地面打造成集休闲、娱乐、参观、科普教育为一体的生态型综合公园，实现单功能设施向多元化城市生态环境转型。

2.2 坚持以三生共融合可持续发展的景观生态理念，保障生态环境

石井污水厂以基础设施结合生产、生活、生态空间三生融合，化邻避效应为邻利效应，设置人工生态湿地提高再生水的循环利用，增加生物多样性。

3 景观营造

3.1 兼顾生产与对公众开放的安全管理功能分区及交通流线布置

石井生态型污水厂在兼顾生产的同时，强调对公众开放的管理安全。地面景观设计结合厂区生产与对公众开放的需求，进行合理和有针对性的功能分区和交通流线布置，划分生产办公区、工艺展示区、核心游赏区及运动休闲区(见图2)。

图2 石井生态地埋式污水厂的功能分区示意图Fig.2 Functional zoning diagram of Shijing Ecological Buried Sewage Plant

3.1.1 生产办公区总体布置 为满足生产布置的建筑物主要为控制中心、电房及鼓风机房等，这些空间不能让游客随意进入以免影响生产并造成危险。对这些区域应设置门禁，只有授权的工作人员凭证件及指纹等措施才可进入。以便捷高效原则布置此区域的交通流线。

3.1.2 工艺展示区总体布置 主要针对预约人群开放，需要由专业讲解人员引领进入，参观污水治理的流程，起到科普展示作用。工艺展示区的交通布置需考虑电瓶车或者短期大量的人员使用，道路宽度应设置满足电瓶车使用需求并且交通需便捷。

3.1.3 核心游赏区总体布置 主要针对公众开放，交通流线、服务设施及活动区域等均应符合公园设计相关规范，满足区域内长期大量群众使用的需求。区域内除了少量带门禁系统的楼梯间外，其余区域均为公园园区，保障了市民的使用安全及空间的完整。核心观赏区根据游览路线，设置了入口景观区、核心景观区、健康养生区、静谧冥想区、观赏休憩区及连通园区的运动休闲步道。通过布置不同颜色的步道，区分慢跑及散步的空间。路面间隔布置活泼生动的图案和里程，增加慢跑人员的热情及兴趣；不同区域设置了不同坡度的慢跑步径，满足人们的不同运动需求(见图3)。

图3 石井生态地埋式污水厂核心游赏区交通流线布置图Fig.3 Layout of traffic flow line in core sightseeing area of Shijing Ecological Buried Sewage Plant

3.1.4 运动休闲区总体布置 此区域为办公区域与游赏区域的联通区，既可满足游人的使用，也可满足办公人员下班后的休闲娱乐。

3.1.5 交通路线布置 石井生态地埋式污水厂通过优化空间、场地路线，构成整体协调的环境空间。南面入口布置员工10 min到达办公区的快速通道；南面与东面的出入口分别布置30 min科普参观路线，为展示污水净化流程的科普教育游览路线。北面和东面布置的公园入口及路线为游览路线， 90 min的公众科普路线可兼顾园区大部分区域，满足游人的休闲需求。

安全是污水厂作为生态景观公园的重要一环。安全合理的功能分区及交通流线能保证不同需求人群的使用，并应避免游览人群与工作人员的路线交叉，保证污水厂运营的同时游人能安全舒适地游览。

3.2 景观的水生态营造

石井生态地埋式污水厂立足于经处理的丰富中水资源，通过合理的设计构建良好水生态环境。

3.2.1 构建生态水体 石井生态地埋式污水厂设计大面积的人工湿地，使湿地净化的水体与园区外的河涌相连，加强了水体的流动和互通，促进区域内水质改善。湿地的浮岛和自然曲折的驳岸，增加了岸线的丰富度，增大生物栖息地[8]。浮岛可为鸟类提供安全和安静的环境休息与筑巢；并且浮岛本身具有提供食物和遮蔽的效果，能为鱼类提供良好的生境。人工湿地布置了丰富的水生植物，营造适合动植物及微生物的生境，同时具有景观观赏效果和水净化能力。最后，利用传统岭南塑石手法建造的大型假山瀑布为湿地增加了源源不断的活水，既丰富了景观的层次，也引来了活水水源。

3.2.2 实现水资源循环利用 通过水生态景观设计达到生态景观的效果，实现了水资源的循环利用和绿色生态可持续发展的目标。

雨水资源的循环利用。建筑屋面收集的雨水与经植草沟等海绵城市设施收集的雨水，部分用于绿化灌溉，部分用于湿地补水，经净化后排出河涌，提高雨水利用率。再生水的利用，回用经污水厂净化的中水是城市水资源合理开发和科学配置的有效途径[9]。

经净化处理的中水，一部分用于厂区内生产用水、冲洗道路等，另一部分用于景观水景用水，包括：瀑布跌水和人工湿地等观赏性水景，经人工湿地净化后再排入河涌。既补充了人工湿地的水源，避免出现季节性缺水，也可用于河涌的生态补水。污水再生利用率达到了100%，实现生态型地埋式污水处理厂成为再生水用于周围景观的示范性项目。

生态人工湿地的布置。石井生态地埋式污水厂有丰富的中水资源，通过物理和生物技术的人工湿地净化水质，可降低含氮、磷比一般自然湖泊较高的中水，避免水体的富营养化产生，可用作景观水景用水，提升水体自净能力。

(1)流动的活水有助于植物及微生物对水质的净化。人工湿地结合工艺流程，在出水口处设置瀑布景观，水源流经约8 000 m2的人工湿地水域面积(约占总绿化面积的7.5%)，并经一定规模和数量的水生植物后排出河涌，源源不断的中水流入保证了充足的活水来源，有利于水中溶解更多氧分，洁净水质(见图4)。

图4 人工瀑布及景观Fig.4 Artificial waterfall landscape

(2)种植具有净化作用的水生植物。人工湿地是对水质净化有效的措施，水中80%以上的污染物质经过植物吸附、过滤、氧化等作用进行降解。石井生态地埋式污水厂采用人工湿地的深度净化方式净化中水并配置了丰富的水生植物，注重植物种类多样性，为动植物及微生物提供良好生境。结合观赏效果考虑，多选用了开花并花期长的植物，丰富花色搭配；以净化能力效果考虑，选用去除水中氮磷等物质净化能力较强的物种，石井生态地埋式污水厂选用的水生植物包括沉水植物：苦草(Vallisnerianatans)和狐尾藻(Myriophyllumverticillatum)；浮叶植物：睡莲(Nymphaeatetragona)；挺水植物：荷花(Nelumbonucifera)、风车草(Cyperusalternifolius)、水生美人蕉(Cannaglauca)和鸢尾(Iristectorum)等。考虑净化能力的同时兼顾物种多样性和景观效果，最大化地发挥其生态功能。经挺水、浮水及沉水植物集合而成的较为完整的水生植物群落净化后，水体中的总氮、总磷等影响水质的物质得到一定的去除，水质得到进一步的提升(见图5)。

图5 湿地现场景观Fig.5 Wetland site landscape

(3)水生态修复技术。利用水生生物进行代谢活动需要吸收利用水中营养盐的特点来达到治理水体的目的[10]。挺水植物和浮水植物具有较好观赏性，并对污染水体有较好净化效果。而沉水植物通过吸附水中生物性与非生物性悬浮物，提高水质透明度，并且茎叶具有强吸附功能，对氮磷等营养物质去除效果明显[11]。石井生态地埋式污水厂通过种植香彩雀(Angeloniasalicariifolia)、风车草、水生美人蕉等挺水植物与苦草和狐尾藻两种沉水植物共同构建生态湿地的净化系统。苦草和狐尾藻有利于氮磷的去除，也可将有毒物质转化为无毒物质，还可为水下生物提供庇护，有利于保持水生态系统的生物多样性。

水中投放适量的鱼虾和微生物，实现水域生态系统中生产者(水生植物)+消费者(鱼类)+分解者(微生物)的生态平衡配置(见图6)。底泥和水中的微生物种类和数量丰富，能去除污水中的COD，水生植物群落的存在，为微生物提供了基质和栖息场所[12]; 苦草和狐尾藻能通过光合作用产生氧气，增加水中含氧量，并为鱼虾等提供食物来源，微生物分解鱼虾的排泄物增加泥土中的养分，完整并相对独立的生态系统，能有效净化水质，提高水体的透明度。

图6 湿地作用示意图Fig.6 Schematic diagram of wetland function

石井生态地埋式污水厂生态技术修复具体构建措施：首先，分区种植矮型改良苦草和狐尾藻(株高：15～30 cm；密度：120株·m-2)，构建沉水植物群落；其次，采用浮游动物控藻去污除浊技术，投放控藻浮游动物，在投放过程中应避免二次污染，提升水体透明度；可在水中安装曝气系统对水体进行增氧；最后，投放水生动物包括贝壳类及鱼虾等生物，以构建和谐稳定的水下生物链。

3.3 海绵城市技术应用

石井生态型景观地埋污水厂以海绵城市理念为指导，注重生态、节约和可持续发展，使下雨时形成的径流和污染得到有效控制[9]，并通过对植物的梳理选择，塑造丰富的景观层次，净化雨水和城市空气，提升环境品质[13]。厂区内采用的海绵城市技术设施为：生态植草沟、生态人工湿地、生态停车场和生态透水铺装。

3.3.1 景观性的地表排水系统——生态植草沟 厂区内采用生态植草沟作为雨水收集和过滤系统，植草沟能通过传输、滞留和过滤雨水，能有效把雨水中的悬浮物颗粒和溶解态污染物去除。实验表明，生态植草沟表面地被可以截阻雨水中69%的污染源[14]。在厂区内不同区域用不同的生态植草沟形式，保证雨水传输的同时兼顾景观效果。在厂区主路两边布置传输型植草沟，能快速将雨水径流引导至收集设施；在人行园路和广场周边布置干植草沟，配置丰富植物层次，增加园区的绿量，作为绿地和广场的过渡。连接生态湿地与戏水池的湿植草沟，雨天可以传输和过滤雨水，平时则把戏水池中流淌的景观水体保持在植草沟中，营造丰富的生境。植草沟的布置兼顾了在旱季时没有水元素，作为一般性的景观元素存在；而雨天时，水流及其中的植物能过滤雨水的同时也能形成有观赏价值的景观。

3.3.2 弹性的储水空间——生态湿地 植草沟的储水能力有限，所收集的雨水要更快排入蓄水池或者生态湿地等雨水管理设施。生态湿地是一个充满弹性和韧性的设施，对于雨水的调节有重要的作用。生态人工湿地在设计时结合地下厂区的布置考虑，把生态湿地布置在厂区低洼处，充分利用场地的高差和重力将汇集的雨水流入人工湿地。人工湿地通过渗透作用净化雨水，补充地下水；旱季时，生态湿地通过蒸发，调节厂区内的小气候，提高了人群的舒适性和生态性；而在多雨季节，人工湿地能利用弹性的排蓄空间贮存水量，降低雨水对城市排水系统的压力和污染[15]。

3.3.3 高绿化高承载——生态停车场 厂区既要对内办公也要对外开放，停车的功能必不可少。生态型景观设计将功能需求强的停车场结合透水材料和周边的下凹绿地布置，在保证停车位数量的同时增加了透水面积，也增加了环境的绿量。

3.3.4 环保低碳——生态透水铺装 采用的高性能透水混凝土是具透水、净化、环保和低碳等功能为一体的新型材料，能有助于实现径流总量的控制和污染物的去除，增加了透水面积，有利于雨水的收集再利用。

海绵城市不只是植草沟或生态湿地的单独存在，而需完整的系统才能起到适应环境变化和应对雨水带来的自然灾害，通过收集、贮存和过滤雨水，对水量进行调节，雨天蓄水、渗水、净水，需要时再调取加以利用，用作园区植物的喷淋和人工湿地的水源补给，提升城市生态系统功能和环保节能的能力。

3.4 景观的植物营造

生态型景观的种植充分结合地埋式污水厂的结构特色，兼顾生态性、艺术性和科学性对植物品种的选择和种植进行布置，营造出既能降低污水厂所带来的污染又能与周围景观相适应的植物生境。

3.4.1 体现生态净化作用——滞尘降噪物种的选用 植物选用滞尘降噪针对性强的品种并结合园区的功能分区布置。园内分区域种植桂花(Osmanthusfragrans)、含笑(Micheliafigo)和柚子(Citrusmaxima)等具有令人精神振奋、改善情绪、缓解疲劳作用的芳香类植物。利用松树(Pinus)祛风止痛功效、柏树(Platycladusorientalis)安神的功效，打造适合静思的静谧树木疗法区。运用疗效型植物松和柏特有的保健疗效，使人体和树木之间形成生物共振，达到恢复身体健康、放松身心的目的。园区外围种植大量具有滞尘和杀菌的植物：广玉兰(Magnoliagrandiflora)和仁面子(Dracontomelon)，通过其叶面绒毛能分泌油脂的特性增加滞尘作用，达到净化空气功效。

3.4.2 兼顾科学的合理布置 石井生态地埋式污水厂地下为污水处理工艺结构，地面种植区域应结合其承载力考虑覆土厚度，并根据不同的覆土厚度进行不同植物景观营造。由于受地下箱体限制，基坑顶部只能满足约1 m的覆土，主景宜选用对覆土要求不高又具有较高观赏性的造型灌木，如罗汉松(Podocarpusmacrophyllus)和造型勒杜鹃(Bougainvilleaspectabilis)等；地被采用开花观叶植物搭配砾石，营造丰富的景观层次同时解决覆土受限问题。通风口周围宜选用芳香兼枝叶宽散的植物，如紫荆(Bauhiniablakeana)和素馨花(Jasminumgrandiflorum)，可借出风传播香气，又可遮挡风口建筑。其他覆土需满足区域，则采用乔灌草、开花和常绿、耐阴和喜阳搭配，营造丰富的植物层次。

3.4.3 兼顾艺术的生态美观设计 石井厂的植物选用结合了地上景观的不同功能搭配，加强场地的空间感和层次感(图7)。生产区的入口处及吊装口等设施做简单绿化和隔离布置，广场及湿地等重要景观节点则运用丰富的花色植物和造型植物，引导人群避开厂区的生产设施区域到达核心观赏区游览。石井生态地埋式污水厂通过不同的植物形态、轮廓、色彩和季相变化搭配，营造不同区域的景观效果。核心观赏区的人工湿地，采用大量开花水生植物：水生美人蕉和鸢尾等和有丰富季相变化的水杉(Metasequoiaglyptostroboides)相配合，展现四季变化的景观效果。在静谧疗养区则布置了大量芳香植物，用作放松和疗养。在广场等休息区域优先选用分支点高、冠幅浓密，有良好遮荫效果的乡土树种如：榕树(Ficusmicrocarpa)、仁面子等；观赏区种植成片美丽异木棉(Ceibaspeciosa)，在秋冬开花时展现一片粉色花海，成为一道靓丽风景；乡土树种的使用不单能在建设期降低运输成本提高成活率，同时体现地域特色文化。

图7 植物搭配完成图Fig.7 Plant collocation completion chart

植物是景观营造中重要的一环，直接影响项目的最终完成效果。生态型景观地埋式污水处理厂的植物营造，要充分考虑污水厂厂区的特殊性和所在地区的景观特性，多选用具有滞尘降噪、除臭、具芳香、生态性和观赏性高的乡土树种，以乔灌草多层复合结构的植物群落方式，打造生态型地埋式污水处理厂的植物景观。

4 讨论

(1)地埋污水厂作为市政基础设施利用生态型景观营造地面景观，在其占地小的优点上，对植物布置需充分考虑乔灌草的复合结构并选择抗污染和滞尘降噪的品种，使其具有更优的降低噪音、空气污染和固碳作用。这与费璀等[16]对地埋污水厂的固碳能力结果一致，说明生态型景观营造的地埋污水厂具有更佳的生态作用。

(2)生态型地埋式污水处理厂对土地的集约利用，以生态和可持续的理念为立足点，对土地、水资源及植物进行系统考虑，能缓解城市化快速发展、土地资源稀缺与生态环境和城市基础设施负荷不足的问题，有良好的经济效益。

(3)生态型地埋式污水处理厂的生态型景观营造是一个既相对独立又相互关联的过程，包括景观需求、污染防治、环境生态和植物学等众多内容，并且需在项目前期开始介入，从而做出最优的生态型景观；而不再是像以往设计一样以工艺先行，只对剩下地面做简单绿化。这与李国金等[17]认为地下污水厂设计应由工艺主导变为各专业互为主导的理念一致。本文以石井生态型地埋污水处理厂的设计及建设经验，总结地埋式污水处理厂生态型景观营造应从项目总体出发，通过设计理念、总体布局、水生态和植物设计等方面，实现污水处理设施景观化、隐形化和生态化的建设效果[18]，实现污水厂及其景观与周围景观风貌相融合，具有生态性和可持续性的目标。

(4)研究地埋式污水厂的生态型景观营造是相当有必要的，关注生态型地埋式污水处理厂的生态景观营造不单关注水污染治理效果更是关注生态环境保护，化邻避效应污水厂为供休闲、科普教育和文化展示为一体的具有邻利效应的综合性生态公园。保障了基础设施的建设，又缓解城市建设用地紧张问题，更保证了环境的生态可持续发展，极大的发挥了生态型地埋污水厂的经济效益、社会效益和生态效益。