林博 刁荣丹* 吴依婉 叶银霖

（1 温州大学建筑工程学院，浙江 温州325035； 2 浙江农林大学农业与食品科学学院，浙江 杭州311300）

城市湿地公园为城市生态系统的重要组成部分，自然湿地系统的生态处理能力并不能满足城市的需求。近年来，随着人工湿地污水处理技术的日益成熟，其在城市湿地公园中得到了一定的应用。

人工湿地是人工模仿自然湿地，由基质、水生植被、动物、微生物和水体组成的复合系统，具有缓冲性，对生态环境具有一定的修复能力(庞珺,2012)。其景观不再是传统意义的水体景观，而是具有一定的生态系统结构和功能，是多种学科相互交叉的综合产物，是功能更加多样性的新型复合景观(袁重芳,2008)。因此，人工湿地的景观不仅需满足本身的景观美学要求，还需具有一定的生态修复和结构功能。

人工湿地因其独特的优势，在城市湿地公园中得到了广泛应用，但在应用过程中也暴露了很多问题，包括基础设施工业模式化、结构简单化、景观价值较低、易受气候温度影响、生态功能单一化等问题（李园芳,2012）。在城市湿地公园规划设计中利用人工湿地进行污水处理，同时也利用人工湿地进行景观营造，如何将景观设计与污水处理手法相融合是值得探究的问题（赵丽娜,2007）。秦瑜（2011）以山海天湿地公园为例探索了基于污水处理的滨海湿地公园规划设计手段。陈珊（2015）以绵阳市仙海湖溪塘水街项目为例，探讨了小规模污水净化型人工湿地水晶营造的策略，提出“滩”“湾”“湖”等水景设计理念。林博（2018）从成都活水公园、上海梦清园以及奥林匹克森林公园3个人工湿地公园中提取景观模型，分析总结了污水处理系统与水景营造的结合方法。

1 研究区概况

温州三垟湿地是组成温州整体生态系统的重要部分，近年来随着经济的发展，其环境一直遭受着超过其自我调节能力的破坏（王伟等, 2005）。温州三垟湿地整体水质是劣Ⅴ类水，南区较优；西部和北部与温州城市内河温瑞塘河相连。由于许多小规模排污企业、居民生活垃圾、种植业、河道网箱养鱼等影响，湿地内部水质常年基本为劣Ⅴ类（王洁琼等, 2015）。三垟湿地水质污染严重，主要有人类活动的干扰，以及附近污水厂——温州南片污水处理厂尾水的直接排入。在某种程度上，污水处理厂作为净化城市污水的环保型企业却成为了污染城市水环境的污染源。因此，提升污水处理厂尾水处理是削减进入城市河网污染负荷的关键点，从源头上提升水质，改变三垟湿地的水质。

本项目选定污水处理厂排水口延伸至上江和东北向河岸为设计场地。打造具有污水处理能力的人工湿地公园，解决污水处理厂尾水处理问题，在三垟湿地上游阻断污水源，为三垟湿地提供优质水源，进而改善湿地的内部水质。

2 三垟湿地公园规划设计

2.1 总体布局及设计目标

本项目场地三面环河，一面邻近高速公路。河流为劣V类水体，其污染主要来源为周边住宅区、高校园区以及附近农田等。场地与温州南片污水处理厂相邻，本项目的人工湿地以南片污水处理厂尾水为水源。

项目设计污水日处理量为4万m³/d，占地面积12.8 hm2，土地利用效率为 3 125 m3/（hm2·d），污水处理能力及土地利用效率远高于同类型公园。综合2016年1月至2017年7月南片污水处理厂的出水水质，湿地公园进水水质为：CODcr15.75 mg/L、NH3N 1.83 mg/L、TP 0.16 mg/L、TN 11.83 mg/L。

三垟湿地公园设计出水水质达到《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）Ⅲ类水的要求，Ⅲ类水可用于人体直接接触的娱乐用水，为市民打造了一处高品质休闲娱教公园景点。

2.2 污水处理工艺流程

三垟湿地公园的人工湿地系统处理污水的工艺流程有：预处理系统(曝气池)、人工湿地系统(垂直潜流人工湿地、水平潜流人工湿地、表面流人工湿地)、后处理系统(曝气池、监测塘)(图1)。根据水体污染情况以及湿地的去污能力，估算湿地所需最少面积为6.7 hm2。

本项目主要去除污染物为TN，去除TN是确定各类型湿地面积的主要考虑因素。根据2011年环境保护部发布的《人工湿地污水处理工程技术规范》，表面流人工湿地TN去除率为45%，水平潜流人工湿地TN去除率为62.5%，垂直潜流人工湿地TN去除率为70%。水流从垂直潜流到水平潜流再到表面流，若每部分达到最高去除效率，进水水质TN为11.83 mg/L，经过垂直潜流人工湿地后TN为3.55 mg/L，经过水平潜流人工湿地后TN为1.33 mg/L，经过表面流人工湿地后TN为0.73 mg/L。

根据《人工湿地污水处理工程技术规范》，人工湿地面积按以下公式计算：

式中：

A：人工湿地面积，单位为m2；

Q：人工湿地设计水量，单位为m3/d；

C0：人工湿地进水TN浓度，单位为mg/L；

C1：人工湿地出水TN浓度，单位为mg/L；

qos：表面有机负荷，单位为kg/(m2·d)。

三垟湿地公园设计水量Q为4万m3/d，采用陈珊（2015）所提出的TN污染物表面负荷6.5 g/(m2·d)，计算各类型人工湿地面积，表面流人工湿地0.37 hm2、水平潜流人工湿地1.33 hm2、垂直潜流人工湿地5 hm2。三垟湿地公园的污水处理系统主要分为3个部分，分别是预处理系统0.02 hm2、人工湿地处理系统6.7 hm2和后处理系统1.8 hm2，水处理系统规划见表1。

2.3 水景规划与设计

本项目水景景观主要包括预处理系统、人工湿地处理系统（垂直潜流人工湿地、潜流人工湿地、表面潜流人工湿地）和后处理系统（曝气池和监测塘），造景手法分别对应“源”“滩”“湾”“浪”“塘”（图2）。水景景观整体布局为自西南到东北的现状布局，每一个系统内部为面状布局，动静关系分别为“动态”“静态”“静态”“动静结合”“动态”“静态”，动静变化丰富多彩。景观的空间形态由半开敞到封闭到半开敞再到开敞，最后回归半开敞，空间形态张合有度，随着水质的不断提升，人水关系也从半回避缓慢过渡到亲近。整体水景意境序列可分为预景、前景、起景、高潮、收尾。

图1 三垟湿地公园污水处理设施规划图Fig.1 Sanyang wetland park sewage treatment facilities plan

本项目中污水处理系统分别对应的景点：①预处理系统：假山涌泉、跌水台阶；②人工湿地处理系统：生物岛屿、沉水生态长廊、水杉栈道、芦苇栈道、空中巢穴、生态绿洲；③后处理系统：浪花喷泉、田园湖畔、亲水广场、明镜塘（图2、图3）。

2.3.1 “源”的景观营造 刚进入人工湿地公园的水体质量最差，本项目的进水水质已达到人工湿地的水质标准，只需要前期造景对水体进行引导，但还应避免大面积水体的形成。预处理系统位于整个污水处理系统水系的源头，中国古典园林中对于水口的处理，一般采用“藏源”的理水手法，符合预处理系统的水质特点。本项目“源”的景点为假山涌泉和跌水台阶，利用植物进行遮挡，既隔离了游人，又增加了水体的含氧量，为整个湿地水景意境序列的前景。

表1 污水处理系统规划Table 1 Sewage Treatment System Plan

图2 三垟湿地公园水景规划图Fig.2 Sanyang Wetland Park Waterscape Plan

图3 基于污水处理的三垟湿地公园平面图Fig.3 Sanyang Wetland Park Plan Based on Sewage Treatment

图4 三垟湿地公园鸟瞰图Fig. 4 Sanyang Wetland Park Aerial View

经过污水处理厂处理的再生水，水质已达到一级A类，水质已得到较大改善。但仍需提升水体的含氧量，降低水体富营养化，避免水质恶化，水体产生臭味，为下一阶段的水质净化准备好充足的氧气。

在场地入水口处设置假山一座，水泵从地下直接抽取水体到假山顶，水体自然下落，最后进入曝气池，水体在此过程中既能增加曝氧量，又能形成涌泉的景观。由于此处是人工湿地水体净化的入水口，系统水质较差，可利用造景小品以及植物围合水体，使游客只能听到潺潺水声，并不能靠近水体。

2.3.2 “滩”的景观营造 根据潜流人工湿地的结构特性以及水质特点，采用了模拟“滩”的造景手法。在潜流湿地周边种植观赏植物，修饰了水际线，软化了其方正的边界，弱化了人工痕迹。在功能性植物芦竹、芦苇等中植入菖蒲、美人蕉和木芙蓉等景观植物，利用具有芳香气味的植物来掩盖水体的异味。对应景观营造，可采用“滩”的理水手法。针对垂直流人工湿地进出水存在一定的高度差，可以营造植物台阶式的“梯滩”景观。潜流人工湿地的水处在基质层，呈静态景观，空间形态为封闭型，为整个湿地水景意境序列的前景。

（1）垂直潜流人工湿地。垂直潜流人工湿地位于人工湿地污水处理的开端。由于其本身的结构特性，具有较高效的去污能力，总面积为5 hm2。每一单元的人工湿地为一独立的卵状小岛，面积为700 m2，各个卵状小岛内水体由地下管道连接，通过集水井合流，进入次级水平潜流人工湿地单元。初级垂直潜流湿地介质层由表层、中间层和底层组成。通常情况下，垂直潜流湿地易堵塞，一般会选择孔隙度较大的介质材料。垂直潜流湿地的水流通过集水井形成合流，进入水平潜流人工湿地单元，其水位为1.2 m。

垂直潜流湿地隐藏了水体，水生植物的配置营造了其景观主题。由于此处水体仍处于水质净化的核心阶段，在设计上要避免游客的过多接触，在其间设置的小路一般不作为游客的观景路径。

垂直潜流湿地水质较差，游人不能直接与水体接触，湿地处理池周边配以向日葵、油菜花等乡土观花植物，沿岸植物以密植为主，引导人们的视线。

（2）水平潜流人工湿地。经过垂直潜流湿地处理的水体，通过集水管收集，排入水平潜流人工湿地。相对于垂直潜流湿地，水平潜流湿地去污能力较低，总面积为1.33 hm2。水平潜流人工湿地为水质处理的关键阶段，考虑到人们近水、亲水的需求，设置一处架空景观台（空中巢穴），游客可在较高的视线观赏景观。

2.3.3 “湾”的景观营造 表面流人工湿地系统与自然湿地最接近，污水处理能力较差，适合人工处理系统后半段的应用，具有一定的半开敞空间。除了植物景观以外，由于水体在表层，可营造打造模拟自然水景的“湾”，在水体的不同位置可进行氧气的补充，通过参数化的浪花控制，打造动静结合的水流效果。“湾”的景观面积0.37 hm2，为整个湿地水景意境序列的起景。

相比于潜流人工湿地，表面流人工湿地水体水质较好，游人可接近水体。由于水体在表面流过，需要增加水体的停留时间，可利用“湾”来构建水系。整个表面流人工湿地形成一个生态绿洲小岛，具有曲水流觞、水杉栈道等景。借曲水流觞典故打造形成溪流蜿蜒景象，增加水流流经的路程。

2.3.4 “塘”和“浪”的景观营造 后处理系统分为曝气池与检测塘。此部分水质较好，游人与水体可更进一步接触，后处理系统内的曝气池可制造波浪，既能增加曝气，又能增添景观趣味，营造“浪”的开放空间，呈动态景观。该部分的水流是一种特殊的景观要素，通过安装一系列计算机控制的扰流器，在湖水和前面“湾”景观的流域形成涟漪。波浪的类型比大海更丰富，游客不需要到海边，就能够在城市湿地公园里体验浪花带来的乐趣，为整个湿地水景意境序列的高潮。

监测塘可结合“塘”景观来营造，监测塘需要水的稳定，结合小型稳定塘的半开敞空间进行营造，呈静态景观，为整个湿地水景意境序列的收尾。明镜塘内可养殖水生生物，如锦鲤等，既可起到观赏效果，也可通过观测生物的生长状况来监测水质。

3 总结

城市湿地公园是城市生态系统的重要组成部分，不仅具有生态功能，还具有景观功能、休憩功能以及科教娱乐等功能。目前城市的快速发展，超过了城市湿地公园的自我调节能力。随着人工湿地技术的日益成熟，人工湿地污水处理技术在许多城市湿地公园中广泛应用，但存在工业模式化、结构简单化、景观价值低以及易受气候影响等问题，人工湿地技术在湿地公园中并未发挥应有的生态功能。

温州三垟湿地公园是人工湿地污水处理与水景营造相结合的一次探索。水流线路设计流程为预处理系统、人工湿地处理系统、后处理系统。在造景手法方面，预处理系统的水质最差，可模拟“（藏）源”的手法。根据潜流人工湿地的结构特性和水质特点，可模拟“滩”的手法。表面流人工湿地占地面积大，水体停留时间较长，可模拟“湾”的手法。后处理系统的曝气系统可模拟“浪”的手法，监测系统可采用“塘”的手法，用于对水质的监测。

根据水系整体的流动线路以及水质情况，可将水系分为“源—滩、湾—浪—塘”四段式的景观序列“链”。从整体来讲，水面的开合呈“半开敞—封闭—半开敞—开敞—半开敞”的变化，水的类型也呈现“动—静—动静结合—动—静”的变化，人与水系的关系由半回避到亲近转变。

根据人工湿地不同阶段的污水处理能力与目标，温州三洋湿地公园规划设计了水体景观，使水体景观与人工湿地相辅相成，更好地发挥了人工湿地污水处理技术在城市湿地公园中的作用，使其不仅具有处理污水的功能，还具有景观功能、文化教育功能等，并以此作为一个样板，为大范围推广基于污水处理的城市湿地公园规划设计提供参考。