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摘要：針對武漢王家墩商務區人工景觀湖(夢澤湖)的建設，認為人工景觀湖的構建應是一個系統化的，集外源污染控制系統與穩定性內源控制水生態系統及可控的強制外循環系統于一體的，協同管理完善的綜合體系。同時，圍繞該體系對人工景觀湖區雨水資源化與生態水體構建及水質保持，進行了一系列的研究。...

人工景觀湖區麗水資源化與生態水體構建

及水質保持技術研究

顏二繭1，王乾坤2，姜應和2，李  偉3，陳  琳1

(1．泛華工程有限公司湖北分公司，湖北武漢430010；2．武漢理工大學，湖北武漢430070；

3．中國科學院武漢植物園，湖北武漢430074)

    武漢王家墩中心商務區(CBD)是武漢市的重點項目，位于漢口城區中心，占地7.41 km2，依據批復的《武漢王家墩商務區總體規劃》，在規劃的商務區核心區南部修建一座人工景觀湖泊——夢澤湖，水面面積35 hm2。其功能定位是：為商務區內核心區創造豐富的主立面，給核心區和居住區之間提供過渡空間，發揮局部區域排水調蓄功能。

    目前，在城市中心區構建這樣大型的人工景觀湖，技術上是有難度的，管理上也缺乏成熟的經驗和合理的機制。我們認為，水體景觀功能的充分發揮是依賴其不斷增加的可接近性；而水體的可接近性一方面依賴于其優良的生境質量，另一方面也依賴于其表現出來的美學價值。因此，無論采取怎樣的措施，均要圍繞增加水體的可接近性這一重要目標開展。水體可接近性的關鍵是優良生境的可持續維持，核心問題就是構建一個系統化的，集外源污染控制系統與穩定性內源控制水生態系統及可控的強制外循環系統一體，協同管理完善的綜合體系。也就是說，要圍繞綜合體系的構建，進行雨水資源化技術、水質水量保持循環系統的協同性、水體生態保持系統的建設與穩定性及管理機制的研究。

1.雨水資源化技術

    從20世紀80年代開始，世界各國就開始探索城市雨水資源的利用。我們根據國內外的工程實例和對武漢市景觀湖泊的調查研究，提出了以下六種措施以使該區域的雨水資源化。

    (1)滲透溝渠：在溝渠的中間設置穿孔管或用透水材料做成的管道，溝渠內填充碎石。匯集的雨水通過透水性管渠進入四周的碎石層，再進一步向四周土壤滲透；或再在碎石層外鋪設一層防滲膜，將收集到的雨水作為景觀湖泊的補水水源。滲透溝渠可在景觀湖泊周圍的廣場等硬質場地鋪設，以控制面源污染，降低雨水中的污染物。

    (2)植被淺溝：在地表溝渠中種植植被，當雨水流經淺溝時，在沉淀、過濾、滲透、吸收及生物降解的共同作用下，徑流中的污染物被去除，達到雨水徑流的收集利用和控制徑流污染的目的。

    (3)低勢綠地：在不影響周邊地基與基礎、地下水水質等前提下，盡量將綠地設計為下凹式，將屋面、道路等各種鋪裝表面形成的雨水徑流匯集入綠地中進行蓄滲，以增大雨水入滲量；多余的徑流雨水從設在綠地中的雨水溢流口或道路排走。

    (4)生態雨水口：生態雨水口設于道路周邊的綠地內。該綠地為下凹式，硬化路面高程高于綠地高程；生態雨水口設在綠地內，且高于綠地高程而低于硬化面高程，便于使道路、建筑物等硬化面上的雨水徑流流入。低于地面的綠地除了吸納自身上空的雨水之外，還能接受周邊不透水面積和高綠化帶的徑流，可更有效地消納和利用雨水，補充地下水。當徑流量大于綠地下滲量時，通過設置于綠地內的雨水口排入雨水管網。

    (5)蓄水陶土：蓄水陶土借助特殊工藝將城市建筑垃圾中的黏土，制成一種內在結構類似峰窩狀的顆粒或板塊。每份制作好的陶土上分布著密密麻麻、直徑0．5～5．0 mm的封閉式小氣孔。當雨水流人這些小氣孔時，小氣孔就會像蓄水池一樣盡其所能地蓄水；當地面干燥時，這些裝滿雨水的小氣孔像毛細管一樣，將植物生長所需水分自動送入植物根部。這樣，即便遇上大旱之年，城市綠地也可少進行人工澆灌。

與此同時，城市降雨還會在經過植被和種植層時被濾去雨污中的懸浮物進入陶土層，以蓄水陶土為介質，吸附水中的COD(Mn、TN和TP)，對雨水進行凈化。通過種植層及其陶土層中的微生物降解水中的COD和植物的吸收作用，可把吸附在蓄水陶土中的N、P和有機質轉移到綠地植被中。

    (6)暴雨格柵除污機：它是一種雨水過濾裝置，以水平方式直接安裝在雨水排放構筑物的過水堰之后。半圓形的過濾篩網之中安裝了一傳送螺桿。在雨水傳流篩網的同時，固體垃圾被分離處理，通過輸送螺桿送出去；在此同時，固定在螺桿片外緣的尼龍篩網進行旋轉自清洗。在一般情況下，濾渣被返送回雨水貯存池或污水處理廠，在那里由除污格柵將其去除。當然，也可另外安裝傳送螺桿，將濾渣輸送出渠外做進一步的后處理。雨水過濾裝置上的篩網上的標準孔徑為6 mm。暴雨期間過濾裝置會自動啟動運轉。

2.景觀湖防滲研究

    引起景觀湖湖水滲漏的因素較多，如地下水位、防滲材料、湖水水位變化等。在多種因素中，實際上人工影響主要是防滲材料。如何選擇技術經濟合理的防滲材料是研究的重點。我們通過研究，建議人工景觀湖采用膜科類、松散型。土科類。目前屬于這幾種類型的防滲材料主要有以下幾種：膨潤土、復合土工膜、硅石粉、黏土。

3.水生植物配置

    為了給景觀湖泊的建設提供一個合適的水位梯度，我們廣泛收集了長江中下游湖泊的水生植被以及相應的湖泊生態特征的資料，重點針對洪湖、斧頭湖、西涼湖、梁子湖、龍感湖、鄱陽湖、長蕩湖等湖泊在大規模開發利用前后的水質狀況，開展了分析研究，提出了景觀水體建設所需的水深梯度及優勢水生植物類型

    3.1景觀水體水深梯度設計與優勢水生植物

    對景觀水體來說，考慮到沉水植被在自然水體中的重要地位，建議景觀水體的植被主體應該是沉水植物。考慮到沉水植物在造景方面的限制，可以根據景觀需要配置挺水和浮葉植被。

    參照自然湖泊的自然水位梯度，我們建議在景觀水體的水深梯度設計中，可以以下面的水深梯度以及相應的優勢水生植被類型為出發點。

    建議水位梯度、面積比例及優勢植被：0～0.5 m占10％，濕生+挺水植被；0.5—1.21占20％，挺水+浮葉植被；1．0～1．5 m占20％，浮葉+沉水植被；1．5～>2．0 m占50％，沉水植被。

    隨著人工湖泊設計最大水深的增加，沉水植物的分布水深可以相應增加；不過分布面積比例應該維持不變，主要辦法是通過不同的沉水植物種類來適應不同的水深狀況。在實際的水生植被建立過程中，根據工程的經費投入情況，沉水植物的建設可以在1.5 min以上開展，更深處植被的建立可以依靠沉水植物的自然擴張實現。

    3.2景觀水體水生植物的選擇與配置

    對景觀水體的建設來說，我們建議堅決杜絕外來水生植物的使用；建議在目前生境條件比較優越的天然湖泊中建立本土水生植物的種源基地，以支持水體水生植被的恢復重建工程。

    在水質條件良好的湖泊中，高等水生植物能夠生長在水深10 m以內的水體中。對長江中下游大多數景觀水體來說，水深條件不會對水生植物的生長與擴展構成限制。相對于基質條件，水體的營養狀況更能夠對水生植物的生長產生限制，這是許多富營養化湖泊水生植被恢復困難的原因所在；然而對于景觀水體來說，較好的水質質量不會對水生植物的生長構成威脅，因此，幾乎長江中下游的常見本土植物均可用于景觀水體水生植被的恢復重建，而不需要考慮其對脅迫環境條件的耐受能力。

    水生植物配置方案建議：以蘆葦、香蒲作為水體近岸濕地植被的主體，以菰、蓮花作為挺水植被的代表群落，以竹葉眼子菜、苦草和微齒眼子菜等作為沉水植物的主體種類，用它們構建景觀水體水生植被的主體結構。浮葉植物例如睡蓮、荇菜和菱等的種植范圍可根據景觀需要配置，同時輔以多種觀賞性水生植物。

4.水質保持技術

    4.1景觀水體水質模型設定

    景觀水體水質穩定模型主要是控制進出水體的污染物的量(圖1)。當進入水體的污染物量高于出湖污染物量時，采用強制外循環的方式削減進入水體的污染物的量。當湖水水質處于穩定狀態時，污染物具有下列物料平衡方程：進湖污染物量一出湖污染物量=外循環設施污染物削減量。

    4.1.1進湖污染物量  進入景觀水體的污染物量包括：①雨水徑流帶入污染物量；②底泥釋放帶人污染物量；③大氣降塵帶入污染物量。

    4.1.2出湖污染物量  出湖污染物量由以下三個方面組成：①水生植物削減污染物量；②水中微生物削減污染物量；③湖水溢流帶出污染物量。

    4.1.3強制外循環需削減的污染物量  由物料平衡方程知：進湖污染物量一出湖污染物量=外循環設施污染物削減量。

    其中，外循環設施污染物削減量=雨水徑流年貢獻量+大氣降塵年貢獻量一水生植物年削減量一水生生物年削減量一湖水溢流年帶出污染物量。    以夢澤湖為例核算污染物，各子項對湖水水質污染物的年貢獻量見表1。由表1的統計結果可知，在有機物指標方面夢澤湖完全有能力維持Ⅲ類水體的水質要求，而氮(TN)和磷(TP)難以滿足，必須通過強制外循環，分別削減氮l 813 k9／年、磷l31．11 k9／年。

    4.2強制外循環的方式    。

    目前景觀水體常采用的強制外循環的方式有：人工綠地、濾布濾罐、砂濾罐。我們對以上三種強制外循環方式進行了研究，并根據夢澤湖需強制外循環削減的污染物量對上面三種方式進行了技術經濟比較。比較結果為：從技術經濟方面考慮，人工綠地為最佳方式，而且其處理效果穩定，運行管理方便。

5.管理與運行機制

    5.1景觀湖長效運營管理經費來源與管理方案設計經過對國內外的景觀湖管理與運行機制的調查研究及針對夢澤湖的實際情況，我們提出了三個景觀湖長效運營管理機制的方案。

    方案一，“市場為主，政府為輔”的經費籌集與長效運營管理機制：這里所謂的“市場為主，政府為輔”具體是指景觀湖的維護運行費用以企業經營收入為主，輔以政府財政補貼與政策扶持。本方案設計的景觀湖維護運行費用采取“以企業經營收入為主，輔以政府財政補貼及政策扶持”的方式，其經費來源主要可以有以下幾種渠道：①企業經營收入；②景觀湖周邊土地增值收入；③政府財政補貼。

    鑒于景觀湖一般具有“國家所有公益性質，城市中心人工湖泊”的總體定位和“景觀為主、經營為輔”的功能定位，以及響應國家關于發展環保節能產業的戰略發展規劃和時代號召，景觀湖的經營方向的選擇應遵循以下兩個基本原則：①鼓勵發展清潔、環保、節能項目，堅決禁止開發對景觀湖水體水質產生破壞和污染的項目；②增大發展能促進景觀湖水體保持及景觀美化的項目，禁止發展與人工湖整體檔次不相協調的商業項目。

方案二，“先市場為主后政府為主”的兩階段經費籌集與長效運營管理機制：由于景觀湖的景觀水體的公益性性質，因此公益性的項目由政府主導來進行。考慮到以“政府為主、市場為輔”的資金籌集模式對政府的財政壓力，具有明顯的不可行性；由此本方案采取“先市場為主后政府為主”的折衷的經費籌集與管理機制。這里所謂的“先市場為主后政府為主”，具體是指景觀湖的維護運行費用在第一階段(水體和設施保持較好的階段)以企業經營收入為主，輔以政府財政與政策扶持。到一定階段后周邊整體環境改善、價值提升、政府財政收入增加及人們的水環保意識加強，各方面條件具備時，則景觀湖的維護和管理資金籌集可以過渡到“政府為主、市場為輔”的模式。

    方案三，“政府為主，市場為輔”的經費籌集與長效運營管理機制：基于景觀湖“國家所有公益性質”的總體定位，本方案采取“政府主導，市場為輔”的運行管理機制。景觀湖的開發管理公司要按現代化管理模式，由行業主管部門園林局向市場招標進行選擇。該公司的主要任務是搞好環境保潔、設施維護及安全保衛。這筆費用由政府買單。設立“景觀湖管理開發公司”后，它將作為武漢市園林主管部門直接領導的一個企業單位，當地園林主管部門不具體干預該公司的經費、人事管理和日常工作，但要對該公司負責的景觀湖水質水量保持、園林綠化、文化設施的維護及圍繞湖泊所進行的開發活動嚴格監督。“景觀湖管理開發公司”的主要職能還包括：

貫徹執行黨和國家的有關方針政策、法律法規及上級主管部門的決定、指令；全面負責景觀湖日常維護與運行管理及開發利用工作。

    為保障景觀湖水體的長效管理運行，經過對三個方案進行比較再結合夢澤湖建設與管理的實際情況，我們推薦方案三。    …

    5.2景觀湖長效管理運營體制構建的對策建議

    基于景觀湖的總體構想及方案分析，為保障景觀湖長效管理運行機制的有效實施，我們對景觀湖長效運營管理機制提出以下建議：①加緊業主公司的組建；②切實抓好《景觀湖管理和保護條例》的制定；③切實履行政府對景觀湖維護資金運用的監督監管職能；④加緊景觀湖水體經營準人制的制定；⑤全力挖掘水文化；⑥發展景觀湖湖濱整體開發；⑦采取多種措施，促進公眾廣泛參與。

參考文獻：

[1]汪慧貞，車武．城區雨水滲透設施計算方法及關鍵系數[J]．給水排水，2001，27(11)：18—23．

[2]  張煒，車武．植被淺溝在城市雨水利用系統中的應用[J]．給水排水，2006，32(8)：33—37．

[3]李俊奇，車武．住區低勢綠地設計的關鍵參數及其影響因素分析[J]．給水排水，2004．30(9)，41—46．

[4]蕭勁東，安黛宗．發泡陶土一城市雨水資源化材料的研究[J]．材料科學與工程學報，2004，22(5)：757—759．

[5]李偉．洪湖水生植被及其演替研究[D]．武漢：中國科學院水生生物研究所，l995．

[6]  李偉．洪湖水生維管束植物區系研究[J]．武漢植物學研究， 1997，15(2)：113—122．

[7]  李偉，鐘揚．我國內陸水生植被研究概況[J]．武漢植物學研究，I991，9(3)：281—288．

[8]  保繼剛．中國主題公園的發展反思及國際主題公園進入中國的透視[J]．風景園林，2005(2)：26—30．

[9]  蘆寶英，國內主題公園開發存在的缺憾與反思[J]．西華師范大學學報(哲學社會科學版)，2005(1)：75—79．

(本文來源：陜西省土木建筑學會  文徑網絡：尚雯瀟 尹維維 編輯  文徑 審核)

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