李傳志  胡鳴鏑　　（武漢市建筑設計院，武漢 430014）

　　摘  要： 通過介紹生態處理在人工水景觀水質維護中的應用實例，分析其工藝選擇與設計、工藝參數與工藝流程，闡述生態處理的低成本特點及其優越性。生態處理的水質凈化方法為人工景觀水體的低成本維護提供了可能性，生態濕地與水景水體結合，可以營造出一個更自然更優美的人工水景。

　　關鍵詞：生態處理  水景觀  水質  復合型垂直流  人工濕地

　　前言

　　隨著人們生活水平的不斷提高，人們對環境景觀提出了更高的要求，越來越講究環境的舒適、美觀。水景居住區得到了消費者的青睞，受到了社會的追捧。水也是營造中國園林的一個重要元素。

　　水體是園林藝術中不可缺少的、最富魅力的一種園林要素。有水則靈是對水景的高度概括，水體在園林景觀中的地位，越來越重要。古人稱水為園林中的“血液”、 “靈魂”。水在庭園設計中是畫龍點睛之筆，在各種風格的園林中，水體均有不可替代的作用。包括：人工湖、戲水池、噴泉等。

　　1 問題的存在

　　目前的居住區水景，大都存在重形式輕文化內涵重人工，輕自然；重投資回報，輕實用經濟與后期管養等問題。在水景觀建設時一味強調美觀，卻常常忽視水景的節能和維護，導致水景建成后因運行成本過高而干涸停用，變成擺設，不僅沒有達到設計時的美好初衷，甚至成為蚊蟲滋生的場所。

　　看上去很美的居住小區水景為什么總是好景不長呢？導致這一尷尬的原因，不能簡單的歸咎于物業管理的失職，“漂亮水景”設計上的重大缺陷，才是真正的始作俑者。

　　2 原因分析

　　為了解決居住區水景在前期設計與后期養護之間存在的矛盾與問題，事實上，水體要有自我凈化能力，必須首先構成一個生態系統。然而，絕大多數小區水景只能依靠耗水費電的方式來人工維系，而這顯然是一種不經濟的方式，由此而引發業主和物業之間的費用爭議，甚至淪為“積水養蚊”的美麗代價也就并不奇怪了。從這個角度來看，不符合生態規律的高耗能小區水景本來就是一種難以持續的假景觀，只有在小區規劃和設計之初便把生態、節能和可持續性考慮在內，小區水景成“美麗負擔”的尷尬才有望避免。

　　一般居住區水景大致可分為兩種主要形式：一個是自然水景、另一個是人工水景。他們各有各的特征：

　　自然水景：其優點在于幾乎沒有建筑成本，但難以按照人們意愿隨意改造，不能真正將居住區建筑真正融合在其中。

　　人工水景：其優點是能夠與居住環境充分融合，把自己居住的建筑和自己周圍的景觀（景觀包含整個小區的園林，綠化和水）和人融為一體，更符合人們所需要的親和力和整個環境的生態性。而且符合安全的水域人們還可以參與其中，真正體現親水性，比較人性化；人工水景的缺點是存在建造成本的問題，特別是后期養護成本。

　　對于一般居住區人工水景，出于成本考慮，大多設計為裝飾水景，因此居住區人工水景水體的設計一般都比較淺，只有2０～4０cm。過淺的水體接受陽光的照射時，溫度提升快，水體中的雜物發酵也快，澡類生長自然也是要加快的。

　　目前居住區水景在設計中普遍存在設計與治理缺少同步考慮的問題。由于專業不同，目前景觀或園林的水景設計，一般只考慮景觀手法和文化表現，很少考慮水質治理問題。由于一般人工景觀水體（噴泉和倒影池）沒有按自然水理設計，大多是一個基本封閉的系統，幾無自凈能力，且其內部結構不合理，加上外來營養物質的輸入，隨著時間的推移必將產生富營養化，最終使水體變得混濁不堪，甚至發臭、發黑，嚴重影響水體美觀。

　　居住區人工景觀的水質首先要求清澈，無色無異味。水景觀如果沒有良好的水質作保證，就談不上美感。為此，在夏季日照正常的地區，一般7－15天需換水清理一次。主要原因一是塵土飄落導致濁度升高，更重要的是由于藻類滋生使濁度與色度影響觀感，以至達到感官難以接受的程度。研究表明，當水中總磷濃度超過 0.015mg/l，氮濃度超過0.3mg/l時，藻類便會大量繁殖，從而成為水質惡化的首要原因。抑制藻類有效的方法一般是向水中投加硫酸銅，但效果并不顯著。就問題的根本解決，仍是如何去除N和P。

　　但是居住區的人工景觀水體水深度往往低于1.5米，常常不能形成水體的自凈能力和應有的生態效應。特別是倒影池，為了節省充水費用，一般只有 2０～3０cm深度，其自凈能力往往只能從水體外部取得，采用傳統的水質處理方法，必然成本較高，在物業管理費用有限的條件下難于維持其正常的功能和水景效果。

　　3 生態處理

　　居住區人工水景觀存在的最主要問題可歸結為水景需水量較大，因水質惡化而采取的處理、清理、換水工作成本高，物業管理困難。水景觀建設面臨著如下幾個困擾：一是水資源的短缺使自來水的使用受到當地政府部門政策方面的限制，如許多地方政府規定，住宅小區景觀環境用水應當使用雨水或者再生水，不得使用自來水，而且對自備井的控制也越來越嚴格，這就使水景觀要面臨水源問題；二是即使可以使用自來水，自來水水價的持續上漲也使業主難以承受，物業管理壓力增大；三是水體換水清洗工作繁重，費時費力，且運行維護成本高，導致不少水體只能成為”節日水景”，長期閑置甚至廢棄，結果是得不償失。

　　簡單地說，生態水處理（Ecological Water Treatment）就是在水域內或水域邊人為地建立起一個生態系統，無需人類的外在干預，整個生態系統能適應外界環境對它的影響，處在原始的生態平衡狀態，和人類共生共存。這個看似簡單的過程卻需要在施實之前，進行縝密地規劃設計。

　　與以往單一目的的水體治理不同，現代水景空間規劃要以生態理論作為規劃的指導思想，將涉及水景生態的所有問題，如堤岸、濕地、湖泊、集水區、植被、水生植物等加以考慮，制定綜合規劃，從而達到水域生態穩定的目的。水景空間是一個復雜的系統，它既包括河流、湖泊等水體本身的空間，也包括與水體生態相關的灘地、濕地、坡地、地下水、植被、水生生物等自然元素。從生態角度出發，應當是多學科相結合的結果，要求水文、水利、生態、環境、景觀、植物、動物等不同學科的融合，共同實現生態建設的目標。

　　生態學是一門邊緣學科，它所涉及的領域相當廣泛，有氣象學、水文學、環境土壤學、環境地質學、環境毒理學、環境化學、環境經濟學、環境社會學、環境微生物學、環境最優化、植物學、動物學、生物生理學、環境概率統計學、環境藝術設計學等等。

　　氣候條件與水生物種情況緊密相連，不同的地域，氣候不同，降水量也不同，會顯著影響生物的分布情況和生物的種類。根據當地的物種，選擇適合培養的生物，能適應當地的生存環境，或耐旱、或耐澇、亦或耐低溫、耐高溫、耐堿、耐酸。在選擇物種的同時，還必須兼顧這些生物在水生生態系統中生態功能，不僅能使整個生態系統穩定運行，還必須對整個水體有著凈化功能。雖然水生植物都能吸收水中的無機鹽，其在陽光作用下，通過光合作用為生態系統中的其他生物直接或間接的提供食物，但是不同的水生植物對不同的無機鹽在吸收能力上不盡相同，必須依據實際水源的水質，科學合理地選擇水生植物。水生動物是生態系統中的消費者，離開它，整個生物鏈不能很好地循環。如果數量過多將導致生態系統中的生產者（水生植物）大大減少，生物鏈出現斷裂；如果數量過少，生產者（水生植物）大量繁殖泛濫，生態系統也不會穩定；這些都會影響生物鏈的正常運行。水生動物的數量一定要經過科學地計算，并結合實踐經驗確定。所有這些都要綜合考慮。

　　4 應用實例

　　百步亭花園是一個大型居住區，百步亭5期4#地項目規劃總用地面積11.95萬平方米。其中居住凈用地面積8.54萬平方米，公共綠化面積3.41萬平方米，水景面積約4,244平方米。小區設計主要由多層、高層住宅、商業建筑及公共服務設施等組成，規劃總建筑面積16.65萬平方米，居住戶數1567 戶，居住人數5487人。

　　4.1 水環境分析

　　百步亭5期4#地項目規劃小區的水景采用水體循環維持水質清潔，收集雨水作為小區水景觀補水水源。依據規劃，小區內水域面積約4,244平方米，每年需補充水量為4600m3。

　　景觀水質首先要求清澈無色無異味。水景觀如果沒有良好的水質作保證，就談不上美感。為此，在夏季日照正常的地區，一般7－15天需換水清理一次。其原因一是塵土飄落導致濁度升高，更重要的是因為藻類滋生使濁度與色度影響觀感，以至達到感官難以接受的程度。

　　研究表明，當水中總磷濃度超過0.015mg/l，氮濃度超過0.3 mg/l時，藻類便會大量繁殖，從而成為水質惡化的首要原因。抑制藻類有效的方法一般是向水中投加硫酸銅，但效果并不顯著。問題的根本解決仍是如何去除N 和P，以降低水中N、P濃度，就可以較好地解決這一問題。

　　根據一般景觀水體運行水質分析，景觀水體的水質維持主要是需要控制藻類的過度生長以及水體中的SS、COD、BOD5、TN、TP等污染物的含量，保持水體水質的低有機物和N、P濃度。根據國內外類似水體水質保持的經驗，一般按每十天循環一次，基本上可以實現水體水質的清潔程度不變。

　　4.2 工藝選擇

　　對于控制藻類，可重點去除水中的磷。去除P的方法有生物法、氧化法、化學沉淀法以及物理膜處理方法等。其中投資和運轉費用最低的是生物法，但在水景旁建造一座生物處理構筑物一般是不可能的。

　　水質凈化的措施一般主要包括活性污泥法、生物膜法和人工濕地法等。與人工濕地法相比，活性污泥法與生物膜法的優點是占地面積少，但缺點是投資成本高，無論是前期的基礎建設的投資還是后期系統運行成本都比較高，平均處理成本為0.8～1.0元/立方米左右。而且活性污泥法與生物膜法類的生物處理不可避免有氣味散發，同時運行管理水平也要求較高。

　　人工濕地法相對于活性污泥法與生物膜法，雖然它的占地面積相對要多一些，但建設投資成本比較低，特別是后期系統運行成本非常低廉。在土地條件許可的情況下，人工濕地法是一種可以優先選擇的水質凈化方法。

　　人工濕地是由植物等組成的污水處理系統，建成之后，除了具有污水處理功能外，表面上它還是一個十分漂亮的生態景觀。人工濕地能和百步亭5期4#地小區周圍的其它綠化生態環境相互融合。建成后的人工濕地，不僅僅是一個污水處理系統，它還可以成為一個旅游生態景觀、環保教育基地、鳥類繁養的棲息地，也可以成為人們的休閑娛樂場所。

　　根據小區規劃以及室外景觀總體設計與環境管理要求，百步亭5期4#地小區景觀水體的水質維護處理選用人工濕地污水處理系統比較適宜。

　　人工水景觀水質采用生態工程為主的水質凈化技術，維持景觀水體的水質達到《景觀娛樂用水水質標準》，水質凈化工藝選擇復合垂直流人工濕地+水生植被構建。

　　4.3工藝設計

　　1 工藝介紹

　　復合型垂直流人工濕地是近年來興起的一種新型技術，它由一下行流池和一上行流池組成，其中下行池比上行池略高。下行流池中表面有布水管，下鉆小孔；上行池填料表面有集水管，下鉆小孔用來收集出水，兩池之間設隔墻，池底相通。污水經布水管首先進入下行池形成下行流，通過池底進入上行池形成上行流，最后進入上行池集水管排出。復合垂直流人工濕地有如下特點：

　　（1）使用布水管進水，水流不易短路，分布均勻。

　　（2）多了一個比上行流池略高的下行流池，不僅使污水在濕地中的停留時間延長，處理得更充分，復氧更迅速，而且通過植物作用增加了氧的供給，有利于根區好氧微生物的活動，加強了硝化作用，使出水沒有異味。

　　（3）由于隨著氧化還原電位的升高使得磷的釋放緩慢，使營養鹽的去除效果較好，同時因底層氧化充足，從而使氮的去除效果好。

　　2 工藝流程

　　針對小區主要水質特點，采用預處理?人工濕地系統處理工藝，即雨水經管網收集，匯集至調節池，調節池前部設置格柵，出水經過濕地配水井渠進入復合垂直流人工濕地，然后通過出水最終達標排放，工藝流程如下：

　　景觀水體也可以按照上述工藝進行循環，達到去除水體污染，維持水質清潔。

　　3 工藝參數

　　復合垂直流人工濕地占地面積約為800m2，將其分為4套單元并聯組成，每套單元面積為200 m2，上下行池各為100m2，設計濕地池深1.0m，同時池底采用防滲處理。濕地日處理水量300噸，十天對景觀水體完成一次循環凈化。

　　4 濕地植物

　　綜合考慮到小區環境和水質凈化要求，復合垂直流人工濕地植物選擇美人蕉、菖蒲、風車草、紫莎草、鳶尾等植物。

　　5 水生植物

　　為維持景觀水質以及美化環境，在小區水體內構建水生植物群落。采用的水生植物有：香蒲、花葉水蔥、菖蒲、千屈菜、紫莎草、風車草、鳶尾、觀賞荷花等挺水植物以及不同品種的睡蓮等浮葉植物。

　　4.4人工濕地布置

　　百步亭5期4#地小區人工濕地處理系統布置如圖1。人工景觀水體與垂直流人工濕地之間通過水泵，進行連續循環凈化處理，低成本維持景觀水體水質。

　　4.5 投資估算

　　百步亭5期4#地小區人工景觀水體垂直流人工濕地凈化工程投資包括以下項目，其中：

　　1 復合垂直流人工濕地構建工程800m2，單價450元/m2，投資總價36萬

　　2 水生植被構建工程1000平米，投資總價12.5萬；

　　3 設計及其它費用合計5萬

　　以上垂直流人工濕地凈化工程投資合計53.5萬。未計算管網建設等費用。

　　5 結論

　　居住區人工景觀水體的低成本維護，設計是關鍵。一個好的水景設計方案，從科學、合理的生態原則出發，為低成本的維護提供可能，這種生態水景設計方案一開始建造成本可能高一點，但從長遠來看它是持續經濟的。生態水處理的優越性體現在無需過濾，大大減少設備投資，降低設備的運行費用和設備的維修保養費；無需專人管理，也能達到水質要求；整個水體自身調節能力增加，對水質的波動可以通過自身的生態來進行調整；生態濕地與水景水體結合，可以營造出一個更自然更優美的人工水景。

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