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人工水景觀的生態(tài)處理與應用研究
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(tài)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(shù)與工藝流程，闡述生態(tài)處理的低成本特點及其優(yōu)越性。生態(tài)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(tài)濕地與水景水體結合，可以營造出一個更自然更優(yōu)美的人工水景。
關鍵詞：生態(tài)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(huán)境景觀提出了更高的要求，越來越講究環(huán)境的舒適、美觀。水景居住區(qū)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(qū)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(yǎng)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(jié)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(qū)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(yè)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(qū)水景在前期設計與后期養(yǎng)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(tài)系統(tǒng)。然而，絕大多數(shù)小區(qū)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(fā)業(yè)主和物業(yè)之間的費用爭議，甚至淪為“積水養(yǎng)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(tài)規(guī)律的高耗能小區(qū)水景本來就是一種難以持續(xù)的假景觀，只有在小區(qū)規(guī)劃和設計之初便把生態(tài)、節(jié)能和可持續(xù)性考慮在內，小區(qū)水景成“美麗負擔”的尷尬才有望避免。
一般居住區(qū)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(yōu)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(qū)建筑真正融合在其中。
人工水景：其優(yōu)點是能夠與居住環(huán)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(qū)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(huán)境的生態(tài)性。而且符合安全的水域人們還可以參與其中，真正體現(xiàn)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(yǎng)護成本。
對于一般居住區(qū)人工水景，出于成本考慮，大多設計為裝飾水景，因此居住區(qū)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(fā)酵也快，澡類生長自然也是要加快的。
目前居住區(qū)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(yè)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(xiàn)，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(tǒng)，幾無自凈能力，且其內部結構不合理，加上外來營養(yǎng)物質的輸入，隨著時間的推移必將產生富營養(yǎng)化，最終使水體變得混濁不堪，甚至發(fā)臭、發(fā)黑，嚴重影響水體美觀。
居住區(qū)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(qū)，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?jié)岫扰c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(qū)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(tài)效應。特別是倒影池，為了節(jié)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(tǒng)的水質處理方法，必然成本較高，在物業(yè)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(tài)處理
居住區(qū)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(yè)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?shù)卣块T政策方面的限制，如許多地方政府規(guī)定，住宅小區(qū)景觀環(huán)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(xù)上漲也使業(yè)主難以承受，物業(yè)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(jié)日水景”，長期閑置甚至廢棄，結果是得不償失。
簡單地說，生態(tài)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(tài)系統(tǒng)，無需人類的外在干預，整個生態(tài)系統(tǒng)能適應外界環(huán)境對它的影響，處在原始的生態(tài)平衡狀態(tài)，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(guī)劃設計。
與以往單一目的的水體治理不同，現(xiàn)代水景空間規(guī)劃要以生態(tài)理論作為規(guī)劃的指導思想，將涉及水景生態(tài)的所有問題，如堤岸、濕地、湖泊、集水區(qū)、植被、水生植物等加以考慮，制定綜合規(guī)劃，從而達到水域生態(tài)穩(wěn)定的目的。水景空間是一個復雜的系統(tǒng)，它既包括河流、湖泊等水體本身的空間，也包括與水體生態(tài)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(tài)角度出發(fā)，應當是多學科相結合的結果，要求水文、水利、生態(tài)、環(huán)境、景觀、植物、動物等不同學科的融合，共同實現(xiàn)生態(tài)建設的目標。
生態(tài)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(huán)境土壤學、環(huán)境地質學、環(huán)境毒理學、環(huán)境化學、環(huán)境經濟學、環(huán)境社會學、環(huán)境微生物學、環(huán)境最優(yōu)化、植物學、動物學、生物生理學、環(huán)境概率統(tǒng)計學、環(huán)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(jù)當?shù)氐奈锓N，選擇適合培養(yǎng)的生物，能適應當?shù)氐纳姝h(huán)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(tài)系統(tǒng)中生態(tài)功能，不僅能使整個生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)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(tài)系統(tǒng)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(jù)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(tài)系統(tǒng)中的消費者，離開它，整個生物鏈不能很好地循環(huán)。如果數(shù)量過多將導致生態(tài)系統(tǒng)中的生產者（水生植物）大大減少，生物鏈出現(xiàn)斷裂；如果數(shù)量過少，生產者（水生植物）大量繁殖泛濫，生態(tài)系統(tǒng)也不會穩(wěn)定；這些都會影響生物鏈的正常運行。水生動物的數(shù)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(qū)，百步亭5期4#地項目規(guī)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(qū)設計主要由多層、高層住宅、商業(yè)建筑及公共服務設施等組成，規(guī)劃總建筑面積16.65萬平方米，居住戶數(shù)1567 戶，居住人數(shù)5487人。
4.1 水環(huán)境分析
百步亭5期4#地項目規(guī)劃小區(qū)的水景采用水體循環(huán)維持水質清潔，收集雨水作為小區(qū)水景觀補水水源。依據(jù)規(guī)劃，小區(qū)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(qū)，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?jié)岫扰c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(jù)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(jù)國內外類似水體水質保持的經驗，一般按每十天循環(huán)一次，基本上可以實現(xiàn)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(yōu)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(tǒng)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(fā)，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
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