人工濕地的適應(yīng)性規(guī)劃設(shè)計

許士國，趙 倩

（大連理工大學(xué) 土木水利學(xué)院，遼寧 大連 116024）

濕地集美觀與生態(tài)功能于一體，是自然界生物多樣性豐富的生態(tài)系統(tǒng)和自然景觀，對人類和環(huán)境有著重要作用。正因為如此，濕地已經(jīng)成為并將繼續(xù)成為場景設(shè)計與環(huán)境規(guī)劃的重要內(nèi)容。在自然濕地面積不斷減少的情況下，如何對人工濕地進(jìn)行適應(yīng)性規(guī)劃設(shè)計，營造可持續(xù)的生態(tài)功能體系，實現(xiàn)生態(tài)效益、經(jīng)濟效益和社會效益的良性循環(huán)，是濕地規(guī)劃設(shè)計中需要解決的重要課題。

1 濕地現(xiàn)狀及人工濕地建設(shè)

1.1 濕地現(xiàn)狀

據(jù)2002年有關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計[1]，世界范圍內(nèi)濕地面積有800萬km2，但目前濕地正在迅速消失，據(jù)2007年統(tǒng)計資料顯示，濕地面積下降為659萬km2，究其原因大多是因為農(nóng)業(yè)和城建開發(fā)占地以及濕地來水量不足等原因，另外過度放牧、化學(xué)物質(zhì)蝕變、濫采濫伐、物理變性（填埋、濫挖、分洪、岸旁人群影響）等也是影響因素。

濕地的消失或退化使區(qū)域地形地貌發(fā)生變化的同時，自身生態(tài)環(huán)境功能也在退化或喪失，區(qū)域發(fā)展的可持續(xù)性和穩(wěn)定性受到?jīng)_擊。在區(qū)域發(fā)展規(guī)劃中，如何維持和創(chuàng)造濕地這一重要環(huán)境要素的作用，已成為普遍關(guān)注的問題。

自然濕地面積的急劇萎縮已使某些地區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)完整性和穩(wěn)定性受到威脅，在這種情況下，建設(shè)功能相似的人工濕地成為人們努力地方向。人工濕地主要包括兩大類，一類是對已被破壞的自然濕地采取修復(fù)措施，形成的恢復(fù)性濕地；另一類是通過采取工程措施和生物措施，創(chuàng)建全新的濕地環(huán)境。人工濕地不僅可以作為自然濕地在量上的有效補充，更可緩解現(xiàn)存自然濕地所受到的威脅和環(huán)境壓力，是濕地保育的有效措施。近年來，人工濕地正越來越多的以公園、科普教育區(qū)、生態(tài)農(nóng)業(yè)園區(qū)、甚至小區(qū)主景觀的形式出現(xiàn)。但由于處理不當(dāng)人工濕地也存在一些問題，主要表現(xiàn)在：污染嚴(yán)重、對生態(tài)要素設(shè)計考慮不充分、植被物種單一等，這些也是在未來人工濕地規(guī)劃設(shè)計中需要解決的重要方面。

1.2 人工濕地建設(shè)

人工濕地具有與自然濕地相類似的環(huán)境和生態(tài)功能，它的生態(tài)重要性主要體現(xiàn)在：凈化水質(zhì)、調(diào)節(jié)水分、生態(tài)補償、物質(zhì)生產(chǎn)、景觀娛樂和生物棲息地等方面。尤其是最近十幾年來，人們利用人工濕地處理污水和蓄滯洪水取得了顯著的效益[2]。

美國、加拿大在20世紀(jì)中葉以后，相繼開展了人工濕地的調(diào)查、研究。如1998年美國圣保羅市對安姆斯湖的改造；2000年英國倫敦向公眾開放的濕地中心，被譽為“展示在未來的世紀(jì)里人類與自然如何和諧共處的一個理想模式”，占地43hm2，是現(xiàn)今歐洲最大的人工濕地生態(tài)系統(tǒng)。

在國內(nèi)，人們對人工濕地的規(guī)劃設(shè)計大多是從濕地如何發(fā)揮經(jīng)濟功能的角度考慮，生態(tài)要素的設(shè)計考慮較少。如一些污水處理濕地，在凈化污水的同時，自身受到嚴(yán)重污染。通過對人工濕地的適應(yīng)性規(guī)劃設(shè)計，將濕地的經(jīng)濟和生態(tài)功能設(shè)計結(jié)合起來，從濕地多方面的功能和價值中尋回濕地、水資源、生物多樣性與人類文化之間失落的環(huán)節(jié)，恢復(fù)、強化和發(fā)展?jié)竦鼐W(wǎng)絡(luò)，豐富生態(tài)系統(tǒng)。

2 人工濕地的生態(tài)規(guī)劃設(shè)計

人工濕地的建設(shè)具有很強的目的性，并且需要適宜的地理空間和生存條件，在設(shè)計規(guī)劃中應(yīng)因地制宜，遵循一定的原則，在設(shè)計過程中，從總體到細(xì)部合理配置資源，創(chuàng)造能夠可持續(xù)發(fā)揮濕地功能的工程措施和生態(tài)自我修復(fù)兩方面的條件。

2.1 生態(tài)規(guī)劃原則

（1）前瞻性原則：為了避免浪費時間、精力和開支，應(yīng)調(diào)查最有潛力為流域提供最大生態(tài)效益的濕地備選地點，并進(jìn)行可行性分析，以最終確定地點，這樣就避免了規(guī)劃者與開發(fā)者之間以后不必要的沖突，為確保工程的成功提供保障。

（2）因地制宜原則：所建工程必須綜合考慮濕地與周圍環(huán)境的關(guān)系，通過對流域的功能分析，將所建濕地融合到整個大的景觀中才可能使最后的工程運行狀況達(dá)到理想狀態(tài)[3]，以濕地植被的選擇為例，應(yīng)盡量栽植本地物種，而不是預(yù)先設(shè)計栽植的植被類型。濕地規(guī)劃設(shè)計中一句最樸實的座右銘就是“少預(yù)設(shè)，多了解”。

（3）系統(tǒng)性原則：濕地狀態(tài)與水文循環(huán)有著密切的聯(lián)系。水的物質(zhì)形態(tài)和運動方式?jīng)Q定了其廣義的介質(zhì)作用，影響著從小范圍區(qū)域到整個流域內(nèi)環(huán)境的變化，因此建成的濕地項目不僅可以產(chǎn)生局部效益，而且在整個流域內(nèi)都可以發(fā)揮顯著的環(huán)境和生態(tài)效益，必須對所建濕地工程隊整個流域的影響做系統(tǒng)性分析。

（4）工程措施與生態(tài)修復(fù)相結(jié)合的原則：采取人工干預(yù)的方式會加速生態(tài)修復(fù)的進(jìn)程，但自然界的自我設(shè)計與修復(fù)能力仍然是生態(tài)系統(tǒng)演化中最重要的因素，因此，所采取的工程措施應(yīng)以使生態(tài)系統(tǒng)向預(yù)想目標(biāo)轉(zhuǎn)化為基礎(chǔ)，最終形成一種可以實現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)自我調(diào)節(jié)、自我維持的狀態(tài)。

2.2 生態(tài)規(guī)劃設(shè)計

根據(jù)以上原則，人工濕地的規(guī)劃設(shè)計需要從以下幾個方面做深入的工作。

（1）水域設(shè)計

濕地內(nèi)不同的水深可實現(xiàn)植物種類的多樣性，同時也可增加生物棲息地的多樣性以及處理污水的能力。濕地的分區(qū)大致有明水區(qū)、深水濕地、淺水濕地、水濱帶、河漫灘和高地區(qū)域。濕地用途不同，各部分所占比例也是不同的。為了加強滯洪，濕地總面積的有效布局為50%的淺水濕地，30%的深水濕地和20%的明水區(qū)；對于主要作為生物棲息地的濕地來說，水濱帶和河漫灘的面積與明水區(qū)比例應(yīng)為1∶1；對于污水處理濕地來說，淺水濕地面積要達(dá)到50%～70%，以便維持水流為均勻?qū)恿鲝亩兄谒兴畚锏娜コ齕4]。

（2）植被設(shè)計

濕地的美學(xué)價值就在于其植被的選擇上。濕地中植被的配置意義重大，應(yīng)從種類多樣性、物種來源、野生物價值、污物截流能力、對所設(shè)計水文要素的適應(yīng)能力、堤岸加固功能等方面來考慮。

多種植物的混搭，不僅在視覺效果上相互襯托，形成豐富、錯落有致的效果，而且植物類型多樣化對病蟲害的抵抗力也會增強，對水體污染物處理的功能也能相互補充。濕地植物有草本與木本植物兩大類，包括挺水植物（蘆葦）、浮水植物（睡蓮）和沉水植物（金魚草）等，可將各層次上的植物進(jìn)行搭配設(shè)計。從功能上來考慮，可利用莖葉發(fā)達(dá)類植物阻擋水流，沉降泥沙，利用根系發(fā)達(dá)類植物固結(jié)基質(zhì)土壤，吸收有害物質(zhì)，如香蒲和蘆葦在吸收化學(xué)物質(zhì)方面是最有效的。

在設(shè)計中，除特殊情況外，應(yīng)利用和恢復(fù)原有自然濕地生態(tài)系統(tǒng)的植物種類，盡量避免外來物種。從其他地域引種的植物不易成活，又有可能過度繁殖，以致造成本地植物在生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)的物種競爭中失敗甚至滅絕。如江蘇鹽城自然保護(hù)區(qū)瘋長的引進(jìn)物種—互花米草，曾一度堵塞河道造成河道不暢，阻礙其他物種的生長[5]。因此在對人工濕地進(jìn)行景觀營造的過程中，引進(jìn)外來物種要謹(jǐn)慎，避免造成得不償失的后果。

（3）岸線形式及岸邊環(huán)境設(shè)計

濕地的邊界盡量不要設(shè)計成圓形、矩形等規(guī)則形狀。利用自然彎曲的型式，既不易形成死水區(qū)又可以使岸線長度增加，從而為野生物提供了更多的休憩和覓食場所，并且也因為岸線長度的增加延長接觸時間，提高自凈能力。

對濕地的岸邊環(huán)境進(jìn)行生態(tài)設(shè)計，較合理的做法是水體岸線以自然升起的濕地基質(zhì)的土壤沙礫代替人工砌筑。比降方面，縱向上，比降不應(yīng)該超過0.5%～1%，；橫向上，岸坡比降應(yīng)該在3∶1到5∶1之間，這樣既利于人和動物的接近，又可以減少水流對岸線的沖蝕。

（4）標(biāo)示、交通道路設(shè)計

在濕地關(guān)鍵區(qū)域應(yīng)設(shè)置標(biāo)牌介紹其總體布局和各功能區(qū)的布置，為了增強人們對當(dāng)?shù)貧v史文化背景的了解，加強對濕地的認(rèn)識，應(yīng)設(shè)計一些便利的小路、觀察塔、隱蔽的野生物觀察站和野餐地等，但是對于生態(tài)極度敏感的區(qū)域則盡量減少人們的過度親密接觸。

（5）其他設(shè)計

在濕地的布局上，為了避免有毒物質(zhì)通過食物鏈在生物體內(nèi)聚集，濕地面積和數(shù)量應(yīng)該從上游向下游逐漸增加，這樣就會吸引野生物更多地到下游水質(zhì)更好的地方聚集。

對污水處理濕地，因為考慮到會對地下水資源造成威脅，必須考慮止水。在施工中，底部鋪上40～50cm厚的粘土層或者20～30cm的高嶺土層，搗實后再在上面鋪上一層5～10cm厚的礫石會有很好的止水效果。

3 結(jié)語

人工濕地具有重要的生態(tài)功能價值，在當(dāng)前自然濕地面積不斷減少的情況下，可作為自然濕地在數(shù)量和功能上的有效補充。針對人工濕地規(guī)劃中現(xiàn)存的一些問題，對人工濕地的規(guī)劃設(shè)計，應(yīng)注重前瞻性、因地制宜性、系統(tǒng)性、工程措施與生態(tài)修復(fù)并舉的原則，本著尊重自然的理念進(jìn)行人工濕地的規(guī)劃設(shè)計。在細(xì)節(jié)上，從人工濕地的水域、植被、岸線形式和岸邊環(huán)境設(shè)計等方面去把握，從而創(chuàng)造功能完善、狀態(tài)穩(wěn)定、可持續(xù)的濕地景觀。

[1]楊朝飛.中國濕地現(xiàn)狀及其保護(hù)對策[J].中國環(huán)境科學(xué)，1995，15(6)：407-412.

[2]劉麗娜，趙建剛.人工濕地技術(shù)極其應(yīng)用概述[J].生物學(xué)教學(xué)，2006，31(6):9-11.

[3]Robert.France Wetland Design W.W.Norton，2002.

[4]Brix H J.et al.Challenges for the development of advanced constructed wetlands technology.Wat.S ci.Technol，1995，35(5):239-246.

[5]何雪濤，李曉麗.淺談濕地的功能與規(guī)劃[J].水利論壇，2007，63-64.