城市大型水体景观与自然净化一体化设计策略

张宏儒，何 珊（上海建科建筑设计院有限公司，上海 200032）

1 城市景观水体现状问题与滨水景观与水体净化一体化设计

随着国家城市的不断发展，生态城市、智慧城市、海绵城市等理论的提出，市民对城市环境，尤其是景观自然环境的诉求越来越高，人们更希望生活在自然舒适的城市空间中，因此对景观及景观水体的质量提出了更高的要求。

城市景观水体一般为静止或流动性不强的水体，外加水环境容量较小导致水体自净能力不强，容易受到污染。大多景观水体，水域与陆地园林接触宽广，容易受园林绿化施肥、农药污染影响，同时树木落叶、脏水流入、垃圾漂浮等不利因素也不可忽视，后期容易造成富营养成分日积月累，沉积严重，导致现有水体的重度富营养化。

造成水体富营养化的另一个重要原因是由于水体的自净能力太弱。大多数景观水体是一个自净能力较弱的半封闭系统，内部循环结构的不合理造成转化和产出效率较低；外来能量和物质的输入，随着时间的推移逐渐累积，产生富营养化，最终使水体受污染。

近年来随着城市现代化进程的加快和对生态环境的反思，景观设计及景观工程建设除满足使用功能、人造景观外，还更多开始思考通过景观工程回应环境保护与生态平衡的要求。大型城市景观水体在污水处理、暴雨径流处理、生态保育中具有重要的作用。将景观设计系统同生态净水系统叠合，进行一体化设计，改善水体的水质，完善水体及滨水空间风貌，增强滨水空间的合理化参与，形成城市生态“绿肺”，是城市生态环境建设中一个亟待重视并更好解决的课题。

传统纯人工的理化净化手段偏重单纯水质提升，主要注重设备与配套设施的选用，运行成本高，有些化学净水理论也不符合自然生态原理、会带来新的生态负面影响。近年来发展出清水生态修复技术，结合生态湿地、生态系统修复等理念，能够较好地解决了水体保育问题，但是水质净化技术团队在很大程度上自我定位还是在后期设备供应商上，不能与水体景观与滨水空间景观设计相互融合。如何将目前各自独立的系统与策略相结合，将滨水空间设计与生态水体净化有效结合，景观设计全过程把控水体净化，形成一体化设计流程，满足自然河湖与人工河湖的净水需求，形成完整的滨水空间，是滨水景观及水体净化设计的要点。

一体化设计的核心在于把生态系统的整体利益作为最高价值。需要实施以生态为目标的景观设计以及景观化的雨洪管理系统。一体化设计的思维，是要把握多元主体的多维度需求，将项目看作由各个构成要素形成的有机整体，从整体与部分相互依赖，相互制约的关系揭示其中的特征和运行规律。

2 示范工程项目概况与设计需求

2.1 工程概况

示范工程项目为某地人工湖景观及水体净化设计。项目位于湖南省某市新城商务核心区，是整个上位规划的生态核心。项目毗邻居住片区、商务商业片区、商住混合片区、文化片区与滨湖居住区，项目包括人工湖湖心岛设计及湖周边景观带设计。

2.2 设计需求

项目设计之初有生态保育、自然观赏、文化融合三大需求。

生态保育需求主要从雨水排放、污染控制、水资源利用三方面展开。为缓解城市排涝与防洪压力，城市迫切需要采取综合措施提升整个城市的水安全能力，通过海绵城市建设，构建低影响开发雨水系统，提高雨水径流总量控制率。为控制城市污染，保证水环境质量和水生态功能。需要在建设中研究与控制初期雨水污染源头控污减排资源回收利用为特征的新型排水技术体系，形成城市水环境改善技术体系。为提高非传统水资源利用，缓解水资源供需矛盾。需要提高雨水资源化综合利用水平，减少对地表水地下水等传统水资源的过度开采及外来引水的依赖环境，提高供水安全保障。

自然观赏需求是项目作为新城生态核心的另一主要角色。作为新城市民活动公园，项目意图将湖体及周边打造为一个开阔生态风光带，湖岸开敞，视野开阔，对岸即为对景，整个湖如“聚宝盆”镶嵌在新城之中。景观空间架构以湖为主体，南有梅花岭，北有芦苇湿地，东有溪源，西有杉林。地形上主要在于梳理用地性质的合理景观利用，整体景观以自然形式体现，达到自然- 艺术- 人文的统一。

文化融合需求是城市滨水区作为城市文化名片需要在设计中体现的。景观及湖体设计中应融入城市文化，传承地域文脉。将城市的地域文化特色融入到滨水空间景观的营造中，构建人的行为活动与滨水环境空间的贴合性和亲近性。项目设计目标是创建一个“文化体验”“视觉体验”“时间体验”的景观场所，将国瓷，五彩，四季的体验为载体，将醴陵当地的“瓷文化”“瓷技艺”“瓷名人”三大瓷艺文化在场所中有机的体现。

3 一体化设计策略与应用

3.1 定位与设计目标一体化设计

在规划设计阶段，需要充分考虑滨水景观及水体在城市尺度，街区尺度对于生态，观赏及文化方面的不同设计需求，从而避免在设计中后期产生的需求矛盾，导致返工或景观效应无法落实等情况。

本项目以生态性为主导，明确策划定位，将本项目-大型滨水绿地及湖体作为城市绿地系统的重要组成部分与生态基础设施。以生态环境的保护与修复为首要任务，将游憩、观景、文化名片等功能整合在生态条限下。确定以生态为设计理念，将景观作为一个有生命的机体，为城市提供生态价值，包括雨洪管理和碳排放吸收，开发过程应对原场地自然环境进行调节与治理，提供“水静水清”的生态景观湖、乡土物种栖息地，以及城市文化传承场所。

3.2 水体生态分区与景观功能区一体化设计

项目水源来源为江河引水补水及雨水径流补水。江河引水后从一处导入湖中。雨水径流补水分为两种情况，一种为暴雨初期，雨水直接通过环湖景观带或环湖下凹式绿地直接溢流至湖中；另一种为雨水收集后，统一由一处导入湖中。根据水源来源及来处不同，生态水体净化会根据水源导入对水体进行分区设计。根据水体生态分区引导环湖滨水景观功能区及景观风格定位。从而水质保育与景观效应相辅相成，达到一体化设计的目的。

根据项目实际地理状况，水生态治理区域分为：闸前进水湿地预处理区、生态修复净化区（三级）、湖体、下游景观河道等区域。闸前进水湿地预处理净化区与生态修复净化区为水生态治理重点实施区域。

江水从东北部引入，经溪谷流入湖体；暴雨地表径流直接经过环湖景观带流入湖体；雨水收集类水源经北部湿地公园排入湖体。溪谷与湿地公园内水体均为亟需净化水，为闸前进水湿地预处理区与生态修复净化区，需通过三级净化系统净化水源后排入湖体。此两处为生态治理重点实施区域，同时也是一体化设计的示范结合点。

溪谷片区生态净化将对引入水源进行预处理及三级生态修复。此过程初期水质量较差，浑浊且伴随异味，不具备景观性。过程尾期，水质清澈基本能达到三类水，再排入湖中。因此，景观类型定位为远景观水场所结合茂密水生植物打造溪谷景观。将水体区域设计为狭长状，增加水体长度，充分减缓水流速。设置层层跌水，便于结合三级水净化系统。种植结合芦苇等水生类草本植物，在帮助净水的同时，对未处理水体也起到了很好的遮挡修饰作用。

湿地公园片区生态净化将对雨水排入进行净化与生态修复，及对周边雨水的蓄积，调控，涵养。在一体化设计理念的指导下，本区域景观主题定位为湿地公园。公园由湿地生态与林木为主，是海绵城市的技术理论在新城建设中的实地应用。通过湿地建设，植物种植及下凹式绿地设置，收集涵养地表径流雨水，并通过生态三级净化系统，将水源排入主湖体中。片区内林木青翠，是鸟类及水生生物的理想栖息地。

3.3 面源污染控制与景观地形地貌一体化设计

面源污染控制主要是水源流入及初期雨水等地表径流的截留与自然净化，其污染防治方法主要为引导、阻断、下渗和蓄留等。基于此可以协同景观地形地貌进行一体化设计。

溪谷和湿地公园在项目规划中分别为江水源与雨水水源排入口，水源导入量大且频繁。在生态净化时，对水体流速，经过长度与蒸发面积均有一定要求。一体化设计时，景观通过地形营造，打造溪流、水湾的水景场景，形成了不同风格的景观效应，引导水体无死角缓慢流动，增大水体与沉水植物接触效应。保障了生态水体净化对水体流速、流态的实际需求。

环湖景观带在暴雨期间，为初期雨水进入湖体的场所。为避免初期雨水及地表径流携带的外源性污染流入湖体中，一般通过阻断、下渗、流蓄对初期雨水进入湖体进行阻滞及简单净化，主要通过雨水收集池等技术途径。在一体化设计中可协同景观设计兼顾面源污染与景观效应。比如采用植被、石块等构成生态驳岸，在达成景观效应的同时阻止雨水进入水体；或通过梯田花海、植被浅沟等打造雨水花园与缓冲带，结合主题景观进行布置，对初期雨水进行了涵养净化，减弱地表径流，同时也能够营造舒适调节微气候。

3.4 水动力控制与景观效应一体化设计

水动力同样对水体净化有着直接作用，水流速快，水中含氧量则升高，对厌氧藻类抑制强，水质保持时间则长。但是水体流速在设计时需同景观设计中对水体景观定位相结合。本项目意在打造城市静水景观湖，故需要结合设计提高水动力特征，保障水体循环流动。传统措施常直接采用一般的机械搅拌或管式曝气设备直接维护，往往会破坏景观设计意图，影响其意境表达。因此，需要从一体化设计思维出发，结合景观水体形象塑造，保证景观效应与水动力特征能够同时满足。

项目湖体进水水量由水闸管路调节，根据实际情况控制水量进入湖体补充水体蒸发量及水体交换，不需补水时水闸关闭。从区域整体布局出发，水流主体路线为：江水来水补水→闸前进水预处理净化区→湖体（生态修复净化区Ⅰ）→ 湖体（生态修复净化区Ⅱ）→湖体（生态修复净化区Ⅲ）→湖体→下游景观河道。从水源来源分析，江水从东北部引入，经溪谷片区流入湖体；暴雨时地表径流直接经过环湖景观带流入湖体；雨水收集类水源经北部湿地公园片区排入湖体。

在保持水体净化系统运转过程中，根据水体及环境状况，部分时间，如暴雨后需用到曝气装置帮助维持水体净化。曝气机集增氧、造流、循环、净化水质等功能于一体，由于所提起的水与空气接触时能分解水里大量的有毒物质，达到强力增氧，令水质迅速改善目的；同时水层产生上下加速循环，使水体充分曝氧，除去水中有机物质，消除水的层化现象，从而降低 BOD、COD 值，达到良好的除磷脱氮效果，有效防止非流动性的水质腐烂发臭现象。本项目在设置曝气装置时，从一体化设计角度考虑，将景观喷泉定位与曝气装置设计相结合。用大型景观喷泉来起到多个曝气装置的效果，同时还更具有景观价值。

3.5 水体生态净化与景观生态系统构建一体化设计

3.5.1 植物系统构建

种植具有生态功能与景观功能，因此也是一体化设计中的关键体现。一方面，通过植物选用可以打造不同主题，传达景观设计意图、承载文化元素，另一方面，植物选用能够达到生态保护、重构生态系统的功能。选用具有生态效应的植物，营造生物多样性、可持续性的森林生态系统；达到进化空气、调节湿度、涵养水源、滞尘减噪的生态效益，同时兼顾多姿多彩的景观效果，力求林相、季相变化丰富，四季观花、观叶、观果。

示范工程中根据净水系统对沉水植物的需求，结合项目景观造景意图、景观水体特征、水生植物分部特征、区域气候及周边区域情况，选用四季常绿水下草皮、水下森林构建水下生态系统，水面配以浮水、挺水植物营造出与景观类型相耦合的种植景观效果。

沉水植物选用苦草、黑轮叶藻、金鱼藻等；浮水及挺水植物与沉水植物景观效应进行搭配结合不同区域景观风格选择睡莲、水葱、千屈菜、菖蒲等。其中沉水植物是富营养化水体生态修复的核心内容之一，是实现从浑浊态到清水态转变的关键物种。沉水植物能够高效的吸收氮磷等物质；光合作用强，能够产生大量的原生氧，可长久保持水体高溶氧状态；彻底改变水体氮磷营养盐循环模式，抑制底泥再悬浮及氮磷营养盐释放，促进氮的硝化/反硝化作用及磷的沉降。为浮游动物提供避难所，从而增强生态系统对浮游植物的控制和系统的自净能力。增加了水生生态系统食物链长度和复杂性，利于形成稳定、平衡的生态系统。因此沉水植物的选种、维护格外重要。

沉水植物的选种原则一般为：① 四季常绿，耐低温、耐盐、耐高温、耐弱光。② 净化效果好，去污能力强。选择对氮、磷等污染物有较高净化率的品种。③ 景观效果好。充分考虑水下空间、层次，实现水下沉水植物景观化。④ 季节与空间搭配原则。根据当地气候水文特征，选择不同类型的品种进行搭配，在季节转换过程中要选择适应当地气候的品种，并根据空间情况（如底质等）进行搭配，实现水下沉水植物的一年四季的自然更替和生物多样性。⑤ 生态安全。防止外来物种入侵，以广布种和本土种品种为主。⑥ 便于管理。选择的品种容易管理，减少维护工作量。

3.5.2 生物系统构建

大型底栖生物及鱼类的投放，有助于在水中建立健康的食物网结构，从而帮助水体进入良性水生态系统自净环节。因此水中生物系统构建也是一体化设计中的必要环节。

大型底栖生物在水生态系统物质循环与流动中具有特殊的地位和作用。如螺类、青虾等，可以捕食底质中大量的有机质及腐败的水生植物残体等，大幅度降低底质中有机质含量及营养物质的释放。同时，大型螺类等释放的某些物质又是水体中天然的絮凝剂，可以降低水中的悬浮物颗粒并吸附大量的氮磷营养盐。这对于后期生态系统的平衡稳定具有重要的意义。

修复后水体，很多的鱼类会逐步建立起种群，尤其是小型鱼类和底栖杂食性鱼类，其排泄、搅动等活动会促进水体氮磷营养盐的释放，从而不利于浮游植物的控制和修复后系统的稳定。底栖鱼类还会增加沉积物的再悬浮和营养盐的释放。控制这些鱼类的数量，构建健康的食物网结构，是建立水态生态系统的重要部分。在系统逐步稳定后，水体中放养黑鱼等肉食性鱼类及观赏性鱼类等水生动物，用于控制水体中杂食性鱼类繁殖和生长，完善水体生态系统，以起到控制其他草食性、杂食性鱼类过度繁殖和净化水质的目的。

4 结 语

城市滨水景观与水体净化一体化设计对于城市水体保育及景观营造具有深远的意义，但目前实践中尚无特别成熟的模式。究其原因，一方面是在前期决策阶段意识不到位，一方面是在在学科壁垒与团队断层上。前期决策需要明确此两者应该是耦合统一的一个整体，项目本身需要一体化设计的思维。其次滨水景观设计与水体净化团队需要同时介入，增强沟通与技术了解。以生态构建为核心导向，水体生态净化、水体观赏及滨水景观建设协同作用，实现景观及水体整体化表达，才能使滨水景观与城市水体设计达到自然—艺术—人文的统一。