基于低碳韧性理念的城市小微湿地公园设计研究

2023-08-25李涛蒋倩

艺术科技 2023年17期

关键词：碳汇

李涛蒋倩

摘要：随着城市高速发展，高碳排放量导致全球气候恶化，生态环境问题日益凸显，而城市小微湿地在改善和保护城市生态环境方面发挥着极其重要的作用。文章简述低碳韧性理念的概念和意义，总结城市小微湿地的概念、功能和各历史时期下与城市的关系。通过甘肃省临洮县湿地公园改造提升项目，探讨城市小微湿地公园设计策略、方法和措施。具体而言，从三个层面提出城市小微湿地公园的改造策略。在规划设计阶段，在尊重场地现状的前提下设计方案，并在设计中应用低碳韧性的景观材料和植物；在建造阶段，建造低碳源且具有良好排水蓄水能力的地形，用抗逆性强且适合当地生长条件的多年生草本植物代替观赏草坪，还要提升硬质景观和打造垂直绿化空间，为市民提供更满意的体验；在维护阶段，加强对植物的养护和管理，并重视小微湿地水域的维护，再通过建立完善的科普宣教体系让受众自发保护公园。文章旨在为城市小微湿地研究、规划设计、工程建设和维护管理提供借鉴，低碳韧性理念为今后的城市小微湿地公园设计提供了新的方向。

关键词：低碳韧性；小微湿地；公园设计；碳汇

中图分类号：TU986.5 文献标识码：A 文章编号：1004-9436（2023）17-0-04

0 引言

当前，全球人口数量已突破80亿，人类活动对生态环境的负面影响加剧，导致气候不断恶化、灾害频发。因此，各个国家针对高碳排放量和生态破坏的问题提出了相应的解决方法。例如，波士顿提出低碳韧性发展愿景，哥本哈根构建聚焦“碳中和”和适应气候风险的气候规划，温哥华探索现实气候变化适应和缓解的共同效益［1］。各国所提的策略虽有不同，但核心理念基本相同。因此，低碳韧性理念成为全球缓解气候变化和增强城市承载、抵御及应对灾害能力的共识。

1 低碳韧性概述

低碳是指减少化石能源的使用，实现温室气体排放量相对降低；韧性主要是生态韧性，它所强调的是在外界干扰来临时抵御、吸收、学习并达到新的平衡［2］。低碳强调节约，低碳需从减少碳源和增加碳汇两个方面进行控制，减少碳源主要控制景观材料碳源和景观维护碳源；增加碳汇主要受植物的种类、数量、叶面积、冠幅等影响［3］。韧性强调冗余，韧性是在自然灾害发生后，呈现出一种弹性承载力和快速恢復力，持续应对不断发生的自然灾害。低碳韧性强调的是低碳和韧性两个策略优势的叠加，是低碳和韧性这两个集合的交集部分。

低碳韧性是一种综合性解决气候变化和突发性灾害的方法，既可以从源头控制气候恶化甚至改善气候，又可以迅速应对突发灾害并达到新的平衡状态。低碳韧性建设在一定程度上保障和推动了经济社会的可持续发展。

2 小微湿地概述

2.1 小微湿地概念

基于《国际湿地公约》的湿地定义和规范，将小微湿地界定为：全年或部分时间有水，面积在8 hm2以下，或宽度在10 m以下、长度在5 km以下的水域，并形成一定文化生态服务功能的系统，包括城区内外的自然湿地和人工湿地［4］。

2.2 各历史时期城市与小微湿地的关系

在农耕文明时期，人类与小微湿地关系融洽，为方便生活，开凿引流一些人工小微湿地用于灌溉农田、交通运输等。如苏州的“六纵十四横加两环”水系，可将其看作我国农耕时期小微湿地在城市发展的辉煌时期［5］。随着工业时代的到来，建设用地快速增加和环境破坏导致气候异常，小微湿地的数量和面积锐减，人类与小微湿地的关系恶化。但近年来，人们逐渐意识到小微湿地的重要性，2018年《国际湿地公约》第十三届缔约方大会接受并通过了《小微湿地保护与管理》决议草案，小微湿地成为关注的焦点［6］。

2.3 小微湿地的功能

小微湿地虽然无法为生物群落提供完整的生境，但其具有独特的水文和地理特性。

第一，提供特殊物种生境。小微湿地因面积受限和季节性降水，大型动物很少在此处活动，从而为两栖动物和中小型动物提供了生存保障。

第二，生物迁移踏脚石。小微湿地可以为迁移中的物种提供暂时的栖息地，并增强景观的连通性［7］。

第三，更高效的雨洪调节能力。与大型湿地相比，同面积的小微湿地岸线更长，植物种类和数量更多，拥有更高的蒸散率，因此能更有效地减少径流。

第四，净水能力更强。小微湿地岸线较长，植物数量更多、种类更丰富，因此净水能力更强。

3 基于低碳韧性理念的城市小微湿地公园建设策略

低碳韧性理念下城市小微湿地公园不仅要有减少碳源、增加碳汇的能力，而且要抵御或减缓雨洪灾害对城市生活的干扰，增强城市的韧性。基于低碳韧性理念的城市小微湿地公园建设主要包括规划设计、工程建设和维护管理三个阶段。

3.1 规划设计阶段

3.1.1 尊重场地现状

在小微湿地公园规划之初，务必依据当地气候条件、地形地貌、资源分布等合理进行场地规划设计，将后期施工和维护所产生的碳排放量尽量降到最低。同时，保留较完善的生态系统，该系统具有较强的生态修复能力和能动性，可以更好地抵御雨洪灾害，高效恢复且达到新的平衡状态。

3.1.2 低碳韧性景观材料的应用

低碳韧性景观材料是指既满足低碳环保要求，又具备冗余性的景观材料。涉及安全性的材料应着重考虑材料的工程韧性，但仍要尽量满足低碳理念。例如，在构筑物材料的碳排放量方面，钢结构＞混凝土结构＞木质结构［8］，因此在不考虑其他因素时，公园中的构筑物建议首选木质结构。未涉及安全性的材料应尽量就地取材，合理利用废弃物，降低材料生产和运输中的碳排放量。例如，公园中的雕塑小品可以利用园林废弃物等进行艺术创作，园路和种植区之间的路缘石可以用废弃砖替代，公园中的座椅可以用枯木就地加工而成。

3.1.3 低碳韧性景观植物的应用

植物作为生态系统中的生产者，也是园林中唯一具有生命力的要素，低碳韧性景观植物对公园的碳汇能力、抗灾害能力、生境营造和景观效果等都有显著影响。一是要选择乡土植物，乡土植物的运输成本和碳排放量较低，又适应当地的气候环境，对极端灾害有较强的抵御和适应能力［9］。二是要注重植物的多样性，在有限的面积内形成更完善的植物群落，增强城市小微湿地公园的碳汇能力和韧性。景观植物可以考虑引进外来抗逆性强的植物，但需要采取当地栽培、物候观测、病虫害发生情况、示范点建设等系统的引种措施［10］，进而丰富当地园林植物资源。

3.2 工程建设阶段

3.2.1 打造低碳韧性地形

低碳韧性地形是指既减少碳排放量，又能形成良好的雨洪韧性系统的地形。在场地土方工程施工中，不仅会产生较多碳排放，而且会影响土壤碳汇能力，削弱公园的碳汇能力［11］，因此需要减少土方工程量，在园区内做到土方平衡。低碳韧性地形，还需通过合理高差形成良好的雨洪排水系统，净化水质、控制径流、储存水源等，从而增强公园的韧性。

3.2.2 抗逆性草本代替观赏草坪

观赏草坪需要经常修剪和施入大量化肥，这些措施增加了碳排放量，因此要通过采用抗逆性强的多年生草本代替观赏草坪。一是选择适合本地生长的多年生草本，不仅维护成本低，而且碳汇能力优于观赏草坪。二是抗逆性草本有较强的抵御病虫害和适应环境的能力，具有更强的能动性。抗逆性主要考虑耐寒、耐旱、耐涝、耐盐碱、抗病虫害等，根据不同地理环境需要考虑相应的抗逆性。例如，小微湿地的植物选择因季节性特征明显，所以一定要注意植株的抗旱和抗涝性；高纬度地区需要注重草本植株的抗寒性；我国南方地区草本植株的选择要注重抗有害生物特性。

3.2.3 优化硬质景观

硬质景观在公园中使用的频率较高，因此优化硬质景观对公园具有重要意义。湿地的驳岸建议采用自然式生态驳岸，其施工量小并且几乎没有碳排放，还可以丰富湿地生态系统的多样性，增强公园韧性［12］。因为公园面积小，所以不建议设置停车场，但要设置自行车停放处和公交车站，以此鼓励周边服务半径内的游人步行、骑行或者乘坐公共交通工具前往，低碳出行。场地硬质铺装采用透水材料，让雨水补充地下水或者流入雨水花园中净化后储存在蓄水池中。园林中的建筑采用绿色建筑理念，合理利用自然条件并通过建筑布局、设计等方式来改善建筑室内环境，创造舒适环境［13］。

3.2.4 打造垂直绿化

垂直绿化能增加公园竖向绿化面积，从而提高公园碳汇能力和丰富植物群落，进而增强公园生态韧性。垂直绿化也可以结合廊架、桥梁、墙面等的垂直面，种植藤本植物或者草本花卉，让设施与自然更好地融合。在公园构筑物上打造屋顶绿化，滞留部分落在屋顶绿化的雨水，避免地面雨水径流量压力过大。植物配置采用复层栽植形式，通过大乔木、中乔木、小乔木、大灌木、小灌木和地被植物多层组合，丰富公园竖向植物种类。

3.3 维护管理阶段

3.3.1 植物养护管理

植物的后期养护不仅注重单株植物生长，而且要提升整个公园的植物群落韧性，进而增强整个公园的能动性，让其充分发挥自我调节能力，最终降低养护成本。根据一年的降雨量和生长发育阶段来确定不同植株的浇水次数和浇水量，结合湿地做好排水、滞水、净水、蓄水、用水，增强公园韧性。整形修剪，可以调节植株生长造型、开花结果、衰老更替［14］，在满足游人欣赏需求的同时，增强植物生态功能。针对植株生长的不同阶段、不同时期，采用不同方式进行连续有效的养护。对于一些古树需要重点养护，因为古树不仅是公园文化底蕴的体现，更对公园的碳汇量和生态系统的韧性有巨大贡献［15］。

3.3.2 水域维护

自然水域是濕地公园的基础，城市小微湿地公园要持续发挥重要生态作用，保障物种多样性，首先要确保水域的水质良好，对于受污染的水域，除了种植能够净化水质的植物以外，还要从污染源头控制污水的排入，对直接排入公园的用水或雨水在入园前必须进行处理。另外，增强公园水体的流动性，避免水域中溶解氧含量低导致厌氧微生物大量繁殖，最终水域发黑发臭。

3.3.3 科普宣教

科普宣教的目的是让公众了解到城市小微湿地公园的相关知识并增强环境保护意识，最终让公众为保护公园生态环境付出实际行动，从而降低维护成本。科普宣教可以采用文字、图片、语音、标识牌等形式，也可以通过公众与公园设施的亲身互动实现有效科普。

4 临洮县湿地公园概况及改造建议

4.1 公园建造背景

临洮县湿地公园地处甘肃省临洮县城市北部，公园东面和北面是北关村、红星庄城中村，南面是纸坊新村城中村，西临金林小区、秀水园、阳光水岸等居住小区，总占地面积2.45 hm2。

4.2 公园现状分析

临洮县湿地公园是在小微湿地的基础上以生态、休闲、娱乐为定位而建造的综合性湿地公园，为市民提供了一定的休闲活动空间，但同时对原有湿地生态造成了一定破坏，且公园内部存在如下问题。

一是公园水域在建造中被划分为一个个孤立的小板块，而且水中溶解氧大量减少导致水体发黑发臭。二是公园中有6棵近百年的旱柳，虽然对古树进行了保护，但是保护力度依旧不足。公园中植物配置较为单一，陆生植物基本以草坪搭配灌木为主，整体乔木占比低，且缺少观花观叶树种。三是公园中垂直混凝土硬质驳岸严重影响了生态系统的平衡。四是公园基础设施不完善，没有导向、标识，也没有任何体验活动项目，不利于公园和游人的互动。五是照明系统未利用新能源，不符合低碳理念。六是排水系统等设施未能与前沿理论结合，不符合韧性理念。

4.3 公园改造措施

4.3.1 湿地水质提升

城市小微湿地公园的水质对整个公园的生态系统和游览参观极为重要，提升公园水质主要采用韧性优化和低碳配置的策略。

本公园水质改造的韧性优化策略，首先选择适合本地生长、根系发达、输氧能力强、抗逆性强、净化能力强并具有良好景观价值的植物，如香蒲、菖蒲、芦苇、西伯利亚鸢尾和菹草；其次对基质的选配须适应所选植物的生境和公园水质情况，选用沸石、火山岩等除去水中多余的氮，选择无烟煤、陶粒等吸附水中的磷［16］；最后通过底栖动物投放捕食、富集水中污染物，同时可以改善基质促进养分交换，增强水域生态韧性［17］。

本公园水质改造的低碳配置策略，首先将太阳能曝气机放置在水域中心，提高水中溶解氧的含量，形成能耗较低且较为稳定的生态系统［18］；其次连通公园水域与西侧水渠，形成内外交替的流动性水域；最后通过雨水花园、屋顶花园和植草沟提前吸附或净化雨水，最终实现公园整体水质提升。

4.3.2 优化和完善植物种类

植物是公园建设中不可或缺的重要组成部分，因此本项目通过对古树的保护、丰富植被多样性、打造垂直绿化等措施优化公园植物景观。

古树长时间生长于此地，不仅有更高的碳汇量，而且拥有更强的生态韧性，所以针对公园内6棵近百年的旱柳，采用支架支撑保证其安全生长，并提供所需的营养液，对树洞通过封闭法、开方法、填充法进行填补。

丰富植被多样性，不仅能增强公园的碳汇能力，而且会提升灾害抵御能力。针对公园内乔木占比低的问题，增加栾树、云杉、垂柳、旱柳等树种，这些乔木适应性强，而且种植在城市近郊，运输成本和碳排放量低。增加丁香、西府海棠、紫叶李、玉兰、连翘等观花观叶树种，以丰富公园植物多样性。挖除公园内长势不良的观赏草坪后，种植芝樱、麦冬、石竹、马蔺、鸢尾、蒲苇等抗逆性强的植物，以增强碳汇能力。在地势较低、靠近水域的地方种植水生鸢尾、香蒲、千屈菜、芦苇、水葱等水生植物［19］，丰富植物多样性，增强公园雨洪韧性。

垂直绿化可以与构筑物相结合，运用五叶地锦、爬山虎、紫藤、扶芳藤、藤本蔷薇和一些时令花卉，在增加绿化面积、提高碳汇量的同时，使生硬的建筑材料和自然景观融为一体。

4.3.3 完善公园基础设施

公园基础设施对生态环境和游人活动具有重要作用，基于低碳韧性理念改造临洮县湿地公园的基础设施，提升公园碳汇能力与韧性。

第一，公园现状驳岸皆为混凝土硬质驳岸，严重影响了植物的生长、动物的栖息和湿地的水质，可将其优化为生态驳岸，提高小微湿地生态韧性。形成乡土植物群落并增加动物栖息的浅滩，在保障安全性的同时，增设更多亲水设施供游人活动。

第二，在保障夜间安全的前提下，保留核心活动区域的灯具，其他非核心区域的照明灯可以利用太阳能灯具替代。特别注意在动物栖息地，应减少灯光对动物的影响。

第三，公园地势低于周边道路，为打造微型海绵设施提供了天然的汇水优势。在公园中大面积硬质铺装改用透水砖和嵌草砖，让雨水能够更均匀地下渗。增设植草沟、雨水花园能减少公园雨水径流压力并初步净化雨水，最终将净化后的水源储存在蓄水池中以便再次利用，雨季时超过蓄水池上线的水源可以排入临近的水渠中。

第四，公园中缺少导向牌和警示牌，可在台阶和水池边设置有灯光的警示牌，在公园入口处增设公园平面图，在园内岔路口处增设导向牌。

4.3.4 建设公园科普体系

公园缺少科普宣教体系，本次改造通过湿地基础知识科普和互动项目设置两个途径建设完善的科普宣教体系。基础知识科普是将小微湿地的定义、功能、植物、动物通过文字或语音的形式传达给公众，或通过扫描标示牌上的二维码获取相关资料。为增强科普宣教体系的互动参与性，增设观鸟亭、观察区和亲水区。通过望远镜观察湿地内的鸟类和其他禽类动物；在较僻静的地段打造一些小型观察区，让公众可以观察和记录昆虫和湿地植物的种类和习性等；将原公园的泉水景观改建为亲水区，让公众与水亲密接触，感受湿地与城市的密切关系，最终加入保护湿地的行列之中。

5 结语

小微湿地虽然面积小，但其以数量多、分布广等独特优势在城市生态发展中占据重要地位。基于低碳韧性理念的小微湿地公园建设将极大减少城市碳排放量，增强城市的碳汇能力，丰富物种多样性，更好地发挥生态能动性，抵御更多灾害的侵袭并达到新的平衡状态，同时也为周围居民提供更加舒适便捷的休闲娱乐空间。

参考文献：

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