人工湿地选址原则

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5.1 选址原则

人工湿地虽然能给人们带来显著的生态效益、经济效益和社会效益,值得大

力推广,但是在实际建造中有很多现实问题是不得不慎重考虑的,如拟建造地点

的地质水文条件、水资源现状、气候条件等,因此在营造人工湿地时必须进行适

宜地点的选择,以使工程具有合理的建造成本、最小的维护费用和最大的生态与

经济效益。

5.1.2 满足生态与规划格局的原则

在选择人工湿地的建造地点时,还应该把该选择地放在大规划的尺度下进行

考察与评估,***,并实现最大的效益。

选址必须考虑该地点的未来规划及其周边的土地利用方式,避免把湿地设置

在计划开垦或开发利用的区域,而周边土地的利用方式会决定该人工湿地建设的

目的,甚至决定湿地的未来命运。例如,周边土地的高强度开发可能会导致对湿地的人为破坏;选择地点的交通和能源供给状况则直接影响到工程的建

设和运行成本,也关系到对该人工湿地未来的管理和运营等;又如大面积的湿地

对临近的居民区可能会带来蚊虫的骚扰,而靠近城区的人工湿地建设又会为湿地

教育与普及、湿地生态旅游等提供便利,这些都需要在湿地规划选址时进行多方面的权衡、评估与考察。

***上考察选择地的地理位置,是否属于生态廊道,如鸟类迁

徙通道、鱼类产卵和洄游水道等,人工湿地的建设会对这些野生动物或是渔业生

产产生什么样的影响,必须进行认真的评价,避免破坏当地的生态平衡。同时,

评价该湿地在景观中的空间位置是否符合当地的自然、生态的景观格局,使单个

景观斑块的价值和功能充分发挥,创造最大的生态-社会-经济效益。比如,孤

立的湿地和与河道相连的湿地比较,具有相当不同的湿地功能;在草地与农业景

观中,恢复与重建的森林湿地,将不断受到周围物种的入侵,其功能和生存状况

将受到威胁。

5.1.3 利用原有景观因素原则

调查研究原有环境是进行湿地景观设计前必不可少的环节。因为景观的规划

设计,必须建立在对人与自然之间相互作用的最大程度的理解之上。而生态的景

观设计,更是要求设计结果达到人为的过程与生态过程相协调,对环境的破坏达

到最小。因此在进行人工湿地的生态景观设计时,应尽可能做到顺应基址的自然

条件,合理利用土壤、植被和其它自然资源等(图 5.6)。

对原有环境的调查,包括对自然环境的调查和对周围居民情况的调查,如对

原有湿地环境的土壤、水、动植某某等的

情况,以及周围居民对该景观的影响和

期望等情况的调查。这些都是做好一个

湿地景观设计的前提条件,因为只有对

原有环境进行了充分的调查研究,掌握

了原有湿地的情况,才能在设计某某保持

原有自然系统的完整,充分利用原有的

自然生态;而掌握了居民的情况,则可

以在设计某某考虑人们的需求。这样能在

满足人需求的同时,保持了自然生态不受破坏,使人与自然融洽共存。

湿地系统是特定空间中生物群落与其环境相互作用的统一体组成生态系统,

原有的水体、植某某、地形地势等,这些因素都是构成湿地生态系统的重要组成部

分。因此利用原有的景观因素进行设计,最大限度利用原有的自然生态,是保持

湿地网络系统完整性的一个重要手段。但在不少设计某某,并没有利用这些原有的

要素,而是另起一格,按所谓的构思肆意改变,从而破坏了生态环境的完整及平

衡,使原有的系统丧失整体性及自我调节的能力,沦为仅仅是“美学”意义上的

存在,这显然是与生态原则相背离的。

5.2 形态设计原则

人工湿地虽然是人为设计,但在其形态上应尽量模拟自然状态,以适应湿地

生物系统的形态和生物分布格局。以整体的和谐为宗旨,综合考虑多个因素,包

括设计的形式与内部结构之间的和谐,以及它们与环境功能之间的和谐,才能实

现生态的设计。

5.2.1 自然线势与飘积原理

湿地是自然的产物,人工湿地景观设计就是以人工方式艺术化地表现自然美,

它的表现方式应服从于支配自然本身的一些规律。再现自然形象就要遵循自然的

结构和次序,线势是设计语言与实际应用中最有力的表现手段。自然力作用于景

物形状而造成的曲线线势的美,构成了自然景物形体的特征,使得自然景观的曲

线有别于人工意志造型的线势,这种现象称为飘积形体或飘积线势。

飘积(drifts)理论出自于美国造园学家约翰·格兰特和卡洛尔·格兰特所著

的《庭园设计》中,它认为风力是影响植某某种子传播和繁殖的重要因素,所以自

然景观中的自然植某某群落的形状是源于自然力的作用。自然力的飘积作用,常使

自然影响的形体表面呈园浑、稳定均衡状态,线形呈曲线和下向的动势,群体结

构的空间分别呈钝角过渡,其景物形象与轮廓表现出强烈的自然气息和动势。例

如,风力侵蚀、雨水刷洗、日照、地形、地表迳流等自然力,构成了高低起伏与

曲伸流畅的山林轮廓线,形成了奇峰怪石、高山与丘陵、连绵无际的山际轮廓线

;风力作用于沙漠、戈壁滩构成均匀流畅的沙漠轮廓线;以流水冲刷为

主的自然力构成了河道的弯曲与蜿蜒、洲际岸边的凹凸宛转与隆起平伸等。这些

经过自然力的飘积作用而形成的种种自然景观和物体形象,常具有美学法则中的

统一和谐、自然均衡的效果,它凝聚了自然环境和自然美所具有的形象特征。在景观规划与设计实践中运用此理

论,可更好地把握和再现自然美。在人

工湿地景观设计某某运用飘积理论,设计

出的湿地形式将会更加优美、自然(图

5.10)

5.2.2 平面形态设计

自然的湿地有凹岸、凸岸、曲某某、河心岛,有浅滩、沙洲与深潭的交替,它

们既为各种生物创造了适宜的生境,又可减低水流速度、蓄洪涵水、削弱洪水的

破坏力。人工湿地的平面形态设计无论在生态上还是景观美学上都是相当重要的。

根据飘积原理,在进行人工湿地平面形态设计时应注意符合以下原则:

1、岸线曲折有致,辅以山石、花

木等,不作规整光滑之处理(图 5.11)。

岸线边缘应形成“四不象”形态,避免

类似某些形象容易误导人的视觉联想;

2、水面应有一个主要空间和几个

次要空间组成,且以桥、洞涵等手段加

以辅助,使水面显得灵动活泼(图

5.12);

3、在岸边主要观景点的视野范围

内,岸线凹凸曲折变化应不少于三个层

次,水面较大时可以湖心岛作为调节

(图 5.13)。

在生态学上除了要求人工湿地的

平面形态尽量保持自然弯曲的形态外,

在设计某某要注意处理水流线路和改造

河床的物理特性,以创造出接近自然的

水流道路,并有不同的水流流速带。具

体来说就是低水位的塘底(在平水期、

枯水期时水流经过)要弯曲、蛇形,既有浅滩,又有深潭,塘底要多孔质化,营

造出水体流动多样性以有利于生物的多样性。

另外,人工湿地的平面形态设计要随地形和功能而定,做到灵活、收放有致,

符合统一和谐、自然均衡的美学原则,尽量避免如简单的圆形、矩形等过于规整

的形式。

5.2.3 剖断面形态设计

剖断面的形态设计对于湿地的生态多样性至关重要,应根据需要设计一定量

的异质空间,设计一个能够常年保证有水的水道及可以应付不同水位、水量的人

工湿地以对应丰水期和枯水期的不同水量。

同时,形态多变的湿地剖断面对维护湿地生态多样性有这至关重要的作用,

因为湿地中不同的水生生物有不同的生境要求,比如挺水植某某、沉水植某某和浮叶

植某某就分别对水深有各自不同的要求,挺水和浮水植某某常以 30-100 厘米为宜,

而沼生、湿生植某某种类只需 20-30 厘米的浅水就可以了,否则难以存活或长势不

好。多变化的湿地剖断面形态还会影响水流的方式、速度等,使对完成其生态功

能过程的时间各不相同的生物分别找到各自适宜的生存环境(图 5.14)。比如在浅

滩地水流急而浅,细纱被水流冲走,砾石悬摆浮搁,孔隙较大,成为水生昆虫及

附着藻类等多种生物的栖息地(图 5.15);而在深潭处,水流深而流速缓慢,是鱼

类休息、幼鱼成长的场所(图 5.16)。

因此在进行人工湿地设计时要非常

注重对其剖断面的形态规划,尽量模拟自然湿地系统多样化的剖断面形态。在设

计某某要注意形成交替的浅滩和深潭(图 5.17),即湿地底部的标高要多有变化;尽

可能不设或少设挡水的建筑或构筑物,以确保水流的连续性;水域到陆地间要确

保有个过渡带,使不同水位的湿地都能接触到自然生态的边某某。

5.3 植某某配置

植某某,是生态系统的基本成分之一,也是景观视觉的重要因素之一,植某某的

配置设计是人工湿地景观设计的重要一环。多种类植某某的搭配,既要满足生态要

求,做到对水体污染物处理的功能能够互相补充,同时又要注意主次分明,高低

错落,形态、叶某某、花色等搭配协调,以取得优美的景观构图。因此人工湿地生

态景观设计在植某某的配置方面,一是考虑植某某种类的多样性搭配,二是考虑湿生

植某某的生态效益,以满足生态与美学两方面的要求。

5.3.1 植某某种类的选择

水生植某某的类型和品种非常多,由于各种水生植某某原产地的生态环境不同,

对水位的要求也有很大差异。根据它们的生态习性、适生环境和生长方式,可以

把水生植某某分为挺水植某某、浮叶植某某、沉水植某某及岸边耐湿植某某四类。其中挺水

植某某指茎叶挺出水面的水生植某某(图 5.18),常见的有荷花、菖蒲、香蒲、水葱、

水芹、花某某、慈菇、伞草等;浮叶植某某指叶浮于水面的水生植某某(图 5.19),常见

的有睡莲、王某某、凤眼莲、红菱、金银莲花、水罂粟等;而沉水植某某是整个植株

全部没入水中,或仅有少许叶尖或花露出水面的(图 5.20),如金鱼藻、赫顿草、

水马齿、青荷根、香蕉草等;岸边植某某是指生长于岸边潮湿环境中的植某某,有的

甚至根系长期浸泡在水中也能生长(图 5.21),如落羽松、水松、红树、水杉、垂

柳、枫杨、萱草、竹类等。

多种类植某某的搭配,不仅在视觉效果上相互衬托,形成丰富而又错落有致的

效果,对水体污染物处理的功能也能够互相补充,有利于实现生态系统的完全或

半完全(配以必要的人工管理)的自我循环。

虽然多数水生高等植某某分部在 100

-150 厘米深的水中,但各种植某某的适

宜生境各不相同,所以应按照水生植某某

的生态习性选择合适的深度栽植。具体

地说,植某某的配置设计,从层次上考虑,

是把灌木与草本植某某、挺水、浮水和沉

水植某某等各种层次上的植某某进行美学

上的搭配设计;从功能上考虑,可采用

发达茎叶类植某某以有利于阻挡水流,沉降泥沙,发达根系类植某某以利于吸收等的

搭配。这样,既能保持湿地系统的生态完整性,带来良好的生态效果;而在进行

精心的配置后,或摇曳生姿,或婀娜多态的多层次水生植某某还能给整个湿地的景

观创造一种自然的美。(图 5.22)

5.4 水岸空间的设计

人工湿地是一个运动着的生态系统,复杂而多样化的生境是这个系统维持其

平衡的必要条件。在这些多样化的生境中,异质空间是最为敏感而复杂的,其中

岸边环境是湿地系统与其他环境的过渡,水岸边线就是一种非常重要的异质空间。

因此,水岸空间环境的设计与处理,是人工湿地景观设计需要精心考虑的另一个

方面。

5.4.1 过渡带与生态交错区

人工湿地的水岸边线是随水位变化

而变化的具有水、陆两种生态环境的过

渡带,它不仅能有效地预防和缓解洪某某,

还具有单纯的水、陆空间不具有的特性,

是相当重要的生态交错区,有着不可替

代的生态价值(图 5.29)。

过渡带一词来源于生态学术语 ecotone,译作“过渡带”、或“变化带”,它是

指由生存方式和栖息环境互不相同的微生物、植某某、昆虫、动物等共同组成的生

活空间,是不同生态体系衔接、过渡的中间地带。过渡带又是两种环境转换的边

界和界面,生态学上称为“生态交错区”,此区域内生态结构较敏感,各生态系统

间的相互作用极为活跃,且通常分布有鸟类与可供打猎的动物,其数量和种类都

比内部更为丰富,野生动物管理者称之为“边缘

效应”。例如河流的岸边洼地与滩涂(图 5.30),

由于水位变化、河岸侵蚀和泥沙淤积等因素,始

终处于不稳定的状态中。但对生物来说,这里具

备了可供生存的水、土壤和空气三大要素,旺盛

生长的芦苇等植某某,为小鱼及虾蟹等低等生物创

造了良好的栖息场所,进而又吸引了较大型的动

物前来觅食,形成了良好的生态循环,使原本丰

富的自然景观形态更富有生命的活力。

5.4.2 人工湿地岸线设计的基本目标

由于湿地岸线的特殊地位与功能,在进行人工湿地景观设计时必须考虑多个

因素,尤其是要注意以下的几个方面:

1、首先要满足预防与缓解洪水的要求。控

制洪水、调节水量是湿地的重要功能,这点对于

人工湿地、尤其是在现状自然湿地边缘恢复与重

建的人工湿地来说,是不可忽视的功能。因此人

工湿地的岸线必须要符合防洪安全的需要,在水

量较大及水流冲顶位置,岸线必须足够牢固。在

一般位置,根据年设计最高水位设计高地缓坡,

使其成为丰水期和枯水期之间的消落带,自然消

化洪水,达到调节水量的目的。(图 5.31)

2、人工湿地边某某作为生态交错区,生物活动频繁,包括繁衍、迁徙、觅食等。

建议在设计某某采取蜿蜒曲折的指状交合式曲线,以有效增大这一区域与周围环境

的接触界面,提供较多机会给物种进行活动,藉此提高湿地边界的边缘效益(图

5.32、图 5.33)。

除了形态设计上的要求,要在湿地岸线建构一个完整的生态架构,还必须从

湿生植某某的配置着手,注意多样化、生态性地搭配种植。植某某是湿地的第一生产

者,对于湿地完整生态链的形成起着基础性与至关重要的作用。

植某某的多样性和景观形态的异质性相结合,能为多样的边缘物种提供较为完

整的生态栖息地,诱惑更多的昆虫、鸟类和小动物来栖息,并随之带来动物景观

的多样性(图 5.34)。例如,在人工改造的较为清洁河流及湖泊附近,蜻蜓种类十

分丰富,有时具有很高的密度。而高草群落(如芦苇等)、花灌木、地被植被附近,

将会吸引各种蝴蝶,这对于少儿的自然认知教育,非常有利。

3、在建造材料的选择上以自然原生、能创造多孔隙空间的材料为主,诸如具

有疏松孔隙的结构、利于植某某自然生长及栽植、符合当地水生或两栖等生物生存

环境的材料。尽可能避免使用混凝土等单调的人造材料,使工程在结构外观和功

能上皆能符合生态、景观等方面的要求(图 5.35)。如果考虑到防洪及安全等因素

必须使用混凝土构造物时,可配合造型模板、堆砌石或预制混凝土块状体等,以

柔化工程的硬质感并有利于植某某的生长发育。

在目前很多水体景观设计某某,岸线采用混凝土砌筑的方法,以避免池水漫溢,

这种设计不仅破坏了天然湿地对自然环境所起的过滤、渗透等的作用,还破坏了

自然景观。有些设计在岸边一律铺以大片草坪,这样的做法,仅从单纯的绿化目

的出发,而没有考虑到生态环境的功用。人工草坪的自我调节能力很弱,需要大

量的管理,如人工浇灌、清除杂草、喷洒药剂等,残余化学物质被雨水冲刷,又

流入水体。因此,草坪不仅不是一个人工湿地系统的有机组成,相反加剧了湿地

的生态负荷(图 5.36)。

5、作为公园、示范区等的人工湿地,则应考虑尽可能减少人的活动对湿地生

态与景观带来的破坏。因此在湿地中建立走道来规范人类活动,防止对湿地生态

系统的随意破坏。同时,为保持亲水性与维持生态系统完整性间的矛盾,或者湿

地水位变化与植某某配置方法间的矛盾,采取挺水植某某、浮水植某某与沉水植某某的搭

配的方式,设计临水栈桥来解决,其中栈桥随水位呈错落叠置变化,使人们在亲

水的同时得到了美的感受,而且也不会对湿地系统的生态造成破坏(图 5.37)。为

了避免湿地或湿地植被产生的臭味的影响,可通过植某某类型的搭配,使植某某与植

枝落叶层形成一个自然生物滤器来控制臭味,并阻止杂草生长,进而控制昆虫的

过量繁殖,避免了对景观造成负面影响。而湿地中树木的碎屑为其中的各种鱼类

繁殖提供了必须的多样化的生境。

5.4.3 多自然化的岸线处理手法

人工湿地需要营造出生态性、多样性的水岸空间,而且针对不同的岸边环境,

要采取不同的水岸空间处理方式。具体来说,有如下几种形式:

1、抛石某某。对于考虑防洪要求、且流水外力较大的岸线,这种处理方法的

稳固性高、比较安全。根据具体情况,抛石某某又可分为干砌石某某、半干砌石

护岸和石某某护岸等几种形式(图

5.38)。干砌石某某是指从堤脚下

端开始,按由大到小的顺序向上

垒砌石块,并在石缝间填土,种

植适宜的水际植某某。这种方法有

利于鱼类和植某某的生存,但是对

流水的抵挡能力有限。在水流较

为湍急的情况下,可采用半干砌

石某某,这种方法是用混凝土格

子加固干砌石某某的下部,使卵

石一半被混凝土固定,另一半悬

空,这样既能抵抗洪水的冲击,

又能确保生物的生存。对于水流

转弯或者是流水冲顶位置等冲击

力特别大的岸线,则可采用抗冲

刷力强的石某某。石某某是以耐久性

强的铁丝笼内置石块而成,这种

方法施工简单,对现场环境适应

性强。但由于石某某空隙较大,必须要给其覆土或填塞缝隙,否则容易形成植某某无

法生长的干燥贫瘠环境。

以上几种方法都能保证生态和景观的效果,避免了采用简单浆砌石块护岸给

生态带来的破坏。另外不管以哪种方法施工,都要尽量选择当地的石块,并要替

动植某某着想。如考虑到鱼虾的生息,水面下的石头间要留有足够的空隙;为了便

于植某某生长,坡面上的石缝要填土等。

2、自然式缓坡护岸。在坡面较缓、空间足够大的情况下,自然式缓坡护岸是

理想的选择。这种方法是以岸边的湿地基质土壤与原有的平缓坡地上的表土自然

相接,现场表层土中富含植某某种子、小虫和细菌等,也可根据设计意图,在土壤

中加入引进的其它种子,使当地的生态系统迅速得到恢复,并形成陆生到水生的

自然过渡(图 5.39)。要注意在汛前施工,给植某某一定的成长时间,在易受水流冲

击的岸边,用稻草、植被网、木桩等进行临时保护。最后在坡面上铺上临时保护

用的草皮。

这种方法的生态和景观效果都极佳,岸边的阳光大草坪更成为人们游憩的好

去处(图 5.40)。

3、植栽护岸。这种护岸形式适用于坡度较大、亲水性不强、或者是需要帮助

鱼类逃避敌害和提供遮荫场所的岸线,而且针对情况的不同,护岸方式和植某某

型都要进行灵活的处理。比如对于坡度较大的岸线,可以用木制栅格或是粗圆木

桩形成稳定堤岸的格墙,再在木桩框间回填土壤,做成梯田式的植某某种植台,根

据设计意图和水位高低栽植树木、灌木或水生植某某,以达到绿化美化堤岸、固着

土壤的目的。如果岸线空间不大、且坡面极陡,直接以植某某活枝插入坡壁岩石缝

内的方式,也能有效固着岩石与土壤。而在需要帮助鱼类逃避敌害和提供遮荫场

所时,则可采用在圆木桩或石砌式下切河岸边缘栽植悬垂或攀爬性植某某树丛,达

到柔化岸线与生态的目的(图 5.41)。

4、丁字坝。丁字坝是改变水流方向、防止岸线被水冲刷、诱导泥沙淤积、保

护河床的水工构筑物,不但在防洪上可以发挥重要作用,而且在其周围还可形成

泥沙淤积、深浅水区、洼地等复杂的生境,有利于物种的多样化。在人工湿地的

边某某构筑丁字坝,不仅有以上的多种作用,还有一个重要的原因是它可以有效减

缓水流速度,满足人工湿地塘床系统净化水质 内容过长,仅展示头部和尾部部分文字预览,全文请查看图片预览。 能带来的污染,建成品给人的视觉效

果和心理感受,以及后期管理中的安全与耐久性问题等,这些都是在湿地生态景

观设计某某十分重要的内容。

钢筋、混凝土等建筑材料虽然在安全与

耐久性方面有长处,但过于人工化,建成品

总是给人以生硬的感觉,不能很好地融入湿

地这样自然化、充满野趣的环境。更重要的

一点是采用这类人工材料不仅能耗较大,而

且可能在施工过程中造成污染,处理不好还

会破坏生态,所以不宜选用。

符合生态设计原则的建材应该是来自

天然的、乡土化的,如产于当地的石材、木料等。首先,这便于施工的就近取材,

不用长途运输,天然的材料也不用工业进行再加工,有效地减低了能耗;其次,

这些天然建材的施工相对容易,用不着大型的机械设备,只要配合良好的现场管

理,绝不会造成施工污染;第三,建成品与环境的协调度更是不成问题,因为本

来就是来自当地的材料,自然能与当地环境很好地融合,而天然材质的构筑物放

置在湿地这样野趣盎然的环境中,本身就成为了景观的有机组成部分(图 5.46)。

而且,天然材料不仅不会破坏生态,反而增加了生境的多样性,从而更有利于物

种的多样化发展。

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