城市公园水体的生态设计手法
2022-06-09
摘要：随着城市化进程的发展，国内很多城市面临着生态危机，由于缺乏有效的实施方式，很多生态设计理论难以起到很好的效果。通过对北京市14个公园中水体生态设计手法的调研，进一步探讨了生态设计在城市公园水体中的实践方式，总结出了一套具有可操作性的水体生态设计理论。
关键词：公园；水体；生态设计
随着中国城市化进程的发展，国内很多城市面临着生态危机，城市逐渐出现水资源不足、洪涝灾害频发与水环境恶化共存的现象。为了应对城市发展中出现的此类危机，国内学者纷纷提出各种生态设计理念。目前关于水体生态设计的理论还不完整，一方面局限于宏观而缺乏实践性，另一方面关注于细部而缺乏整体性。在实践方面，为了迎接在京举办的奥运会，响应党的十八大生态文明的号召，北京先后在一些公园中进行了水体的生态设计探索，成效明显但缺乏后期的理论总结。
1北京地区14个城市公园水体现状调查
为了总结出一套完整的可操作性强的水体生态设计框架，笔者查阅相关资料，并对北京地区14个城市公园中的水体现状进行了调查，其中有11个综合公园以及3个以水体生态设计为主题的公园，调查内容包括雨水和中水利用情况、水体状况、水生动植物使用情况、绿地设置方式及灌溉方式。调查结果如表1、表2所示。
2城市公园水体的生态设计理论探讨
通过对文献资料的研究，以及对北京市公园水体的现场调研，从以下3方面探讨城市公园水体的生态设计理论。
2.1公园规划尺度
2.1.1突出水系的连通性，注重生物的多样性。有学者提出，通过城市公园与城市河道水系之间的联系来达到生态廊道与斑块的连接，从而使水体发挥更好的生态效益。此外，可以通过营建曲折多变的岸线，为水生动植物创造各种适宜的生境，配置丰富多彩的水生动植物，从而增加生物多样性。通过公园水系的贯通，以确保水质清洁。从表2看出，除西海子公园，这些公园中的水体都是连通的。
2.1.2雨水收集与利用。调查中有10个公园使用了雨水收集技术，主要包括硬质地面、建筑屋顶和绿地中的雨水收集。
硬质地面包括透水性和不透水性2类，渗水地面的雨水可通过下渗的方式汇入地下水，多余的水则通过透水毛管最终到达雨水收集池。而不透水铺装则可以采用下凹式的绿地设计方案，将雨水汇集于周边的渗透型排水沟，最终到达雨水收集池。
公园建筑屋顶雨水的收集，主要通过屋顶花园的设计，将雨水截留就近使用，或将雨水通过管道引入滤水槽，并最终到达蓄水池，亦可让雨水最终与植物的种植槽相连，用于浇灌植物。
公园中绿地具有面积大、植物覆盖广等特点，多位国内外学者的研究表明：绿地能储存大量雨水资源。公园中绿地可结合地形的设计，将水汇集于地势低洼处（如海淀公园），在低洼处设置坑塘或水系，配植水生植物形成雨水花园，或是在其地下设置蓄水池，最终用于补充湖水或浇灌植物等用途。
2.1.3中水利用。中水是指废水经处理后达到某种使用要求的水，其在公园中还处于应用初期，调查的14个公园中有7个公园利用了中水。近年来，也陆续出现了一些中水就近利用的实例，如北小河公园、南馆公园、奥林匹克公园等，其中南馆公园更是生活污水就近使用的北京第一例，有良好的示范作用。奥林匹克公园则为了保证水源的清洁，在水源处使用人工湿地系统将水逐级净化，丰富了公园的供水来源，克服了大多数公园面临的水景维护成本昂贵的问题。
2.1.4水质的控制。在水质的保持方面有物理法、化学法、微生物法和生态法，前3种虽然成效快，但不能达到持久的效果，需要经常反复；而生态法利用水生植物的净化功能，不仅具有景观效果，还能使水质持久清洁。目前公园中主要通过物理法和生态法的途径净化水体。物理法主要是通过人工泵站使水体流动，增加水中含氧量，如青年湖公园。生态法则主要采用人工湿地的方式，如调查中的奥林匹克公园。人工湿地中表流型人工湿地维护成本低，但效率不高，适用于地广人稀的区域；潜流型湿地效率高但维护成本也高，在我国使用较少；而垂直流人工湿地综合了两者的优点，在公园中的应用最为广泛。在实际项目中这3种湿地类型可以叠加使用或与其他水质净化方式相结合，以奥林匹克公园为例，经过垂直流湿地深度处理后的水体，顺次流入跌水景观、表流湿地、植物氧化塘和生态氧化塘等将水质进一步稳定，然后应用于公园水体。
2.1.5节水型设计。调查发现，在公园的维护成本中，水占据了大部分比例，而在实际的项目设计中，我们应做到因地制宜，例如在水资源缺乏的地区，水景可只起到点景作用，采用旱溪等形式。在大量使用水景的公园中，则需要设计水的循环利用系统，以提高水的使用效率，节约水资源。在植物的配置方面，应优先选择节水型植物进行群落的搭配，例如北小河公园中采用了耐旱的观赏地被“景天科植物——小菊——苔草”组合进行造景。此外，还可以利用中央控制管理系统通过雨量传感器检测土壤的墒情，利用电脑设备调控喷灌、滴灌及微灌设备，从而节约水源。
2.2设计与施工层面
2.2.1硬质设计。主要表现为透水性铺装和管渠的使用。人工铺筑的雨水能透过铺装，直接渗入路基的铺装材料称为透水性铺装。常用的透水性铺装有：植草砖、透水沥青、透水砖、透水混凝土、嵌草石板、植草板和木塑地面等。透水性管渠包括硬质聚氯乙烯双螺纹集水暗管和U行透水渠，其管壁上的孔洞在不同情况下具有集水或渗水的作用。
2.2.2软质设计。软质设计主要是由水景形态、水生动植物、生态基底、生态驳岸和生态岛屿的设计构成。
在水景形态方面，主要利用生态学原理中的边缘效应及生物多样性观点，模拟自然界的水景形式，营造丰富多样的水岸空间，在平面上讲究曲折有致，在立面上追求层次丰富的水生植物景观。
生态基底设计指让水体保持自然基底的蓄水性和渗透性，同时提供适宜水生动植物和微生物生存的场所。为使其具有一定的蓄水性和渗透性，可在原始基底中加入膨润土防水毯。为了建立良好的水生生态系统，可对池底种植土进行活性处理，并接种微生物。公园驳岸应尽量模仿自然界的驳岸形态，在维持公园正常水位，保证驳岸不受水侵蚀的同时，使水体参与到整个公园的水循环之中。目前公园中常用的生态型护岸包括植物护岸、卵石缓坡护岸、块石护岸、覆土石笼护岸、山石护岸、生态砖护岸、生态袋护岸及仿木桩护岸。植物护岸因其坡度较缓，经受不住激流的冲刷，只适用于面积较大的水体。而块石护岸和卵石缓坡护岸具有防冻、安全、利于动物出行的特点，常在景观中使用。新改良的山石驳岸能够减缓水对堤岸冲刷，并且能利用植物丰富水体景观，该类型的驳岸多应用于溪流和跌水等景观。对于具有防洪要求的公园河道可采用覆土石笼护岸、生态袋护岸和仿木桩护岸，既能满足大坡度的要求又能抵抗激流对水岸的冲刷作用。
水生植物和动植物具有净化水体的功能，故其选择与水质密切相关，如在富含氮磷的水体中种植三白草（Saururuschinensis）、黄菖蒲（Mspseudacoms）、水罂粟（Hydroeleysnymphoides）、黑藻（Hydnllavertieillata）等能起到很好的净化作用。除此之外，水生植物的选择还与水的深度、面积、形式和地域等因素相关。在开阔的水岸可选择大体量的植物如芦苇（Phragmitesaus-tralis）、芦竹（Arundodonax），在小面积的水面宜选择睡莲（Nymphaea alba）、水葱（scirpustabernaemontani）等小体量植物。在水深不超过lm处可选择挺水植物，如千屈菜（Spiked Loosestrlfe），荷花（Nelumbonucffera）等，而在深水区可选择睡莲、芡实（Euryale feroxSalisb）等浮水植物用于水面的分割。
生态浮岛，又可称为人工生物浮床，主要是利用无土栽培的原理，在由无机非金属和高分子材料组成的浮床中种植水生植物，然后置入受污染的水体，通过植物根系的吸收和吸附作用将水体净化。我国的生物浮岛技术目前尚处于试验阶段，材料还需要进一步改良，但大量的研究表明：生物浮岛的放置对水质的提高具有显著的作用，比如在水中栽植美人蕉（Canna glau-ca）、菖蒲（Acoruscalamusl、旱伞草（Cyperusalternifolius）和香根草（Vetiveriazizanioides）能有效去除氮磷等营养物质。
2.3管理方面
以上生态设计手法能否发挥作用，还取决于公园管理人员的意识和责任心。首先，应普及雨水和中水的利用技术，特别是让公园管理人员对中水有正确的认识，减少他们的顾虑。其次，要提高管理人员的责任意识，定期对管网进行维护，同时要加强对灌溉设施的管理，避免浇灌用水喷向道路，影响行人出行。再次，不管是湿地还是一般水体中的水生植物，都需要通过人工管理才能更好地发挥其净化作用，例如，定期的杂草清除有利于水生植物的生长；沉水植物要及时清理以免堵塞进出水口；芦苇、香蒲、大漂等植物要及时收割或打捞以免形成水的再次污染。 本文由wWw.DyLw.NeT提供，第一论 文 网专业代写教育教学论文和论文代写以及发表论文服务，欢迎光临dYlw.nET
3结语
城市公园中水体的生态设计对于缓解城市生态危机，落实生态文明的建设具有十分重要的意义，但具体怎样落实水体的生态设计，还需我们更多的探讨和试验。城市公园水体的生态设计手法只有从规划尺度到具体设计施工层次得到充分落实，加上后期的养护管理，才能充分发挥其生态效益。
关键词：公园；水体；生态设计
随着中国城市化进程的发展，国内很多城市面临着生态危机，城市逐渐出现水资源不足、洪涝灾害频发与水环境恶化共存的现象。为了应对城市发展中出现的此类危机，国内学者纷纷提出各种生态设计理念。目前关于水体生态设计的理论还不完整，一方面局限于宏观而缺乏实践性，另一方面关注于细部而缺乏整体性。在实践方面，为了迎接在京举办的奥运会，响应党的十八大生态文明的号召，北京先后在一些公园中进行了水体的生态设计探索，成效明显但缺乏后期的理论总结。
1北京地区14个城市公园水体现状调查
为了总结出一套完整的可操作性强的水体生态设计框架，笔者查阅相关资料，并对北京地区14个城市公园中的水体现状进行了调查，其中有11个综合公园以及3个以水体生态设计为主题的公园，调查内容包括雨水和中水利用情况、水体状况、水生动植物使用情况、绿地设置方式及灌溉方式。调查结果如表1、表2所示。
2城市公园水体的生态设计理论探讨
通过对文献资料的研究，以及对北京市公园水体的现场调研，从以下3方面探讨城市公园水体的生态设计理论。
2.1公园规划尺度
2.1.1突出水系的连通性，注重生物的多样性。有学者提出，通过城市公园与城市河道水系之间的联系来达到生态廊道与斑块的连接，从而使水体发挥更好的生态效益。此外，可以通过营建曲折多变的岸线，为水生动植物创造各种适宜的生境，配置丰富多彩的水生动植物，从而增加生物多样性。通过公园水系的贯通，以确保水质清洁。从表2看出，除西海子公园，这些公园中的水体都是连通的。
2.1.2雨水收集与利用。调查中有10个公园使用了雨水收集技术，主要包括硬质地面、建筑屋顶和绿地中的雨水收集。
硬质地面包括透水性和不透水性2类，渗水地面的雨水可通过下渗的方式汇入地下水，多余的水则通过透水毛管最终到达雨水收集池。而不透水铺装则可以采用下凹式的绿地设计方案，将雨水汇集于周边的渗透型排水沟，最终到达雨水收集池。
公园建筑屋顶雨水的收集，主要通过屋顶花园的设计，将雨水截留就近使用，或将雨水通过管道引入滤水槽，并最终到达蓄水池，亦可让雨水最终与植物的种植槽相连，用于浇灌植物。
公园中绿地具有面积大、植物覆盖广等特点，多位国内外学者的研究表明：绿地能储存大量雨水资源。公园中绿地可结合地形的设计，将水汇集于地势低洼处（如海淀公园），在低洼处设置坑塘或水系，配植水生植物形成雨水花园，或是在其地下设置蓄水池，最终用于补充湖水或浇灌植物等用途。
2.1.3中水利用。中水是指废水经处理后达到某种使用要求的水，其在公园中还处于应用初期，调查的14个公园中有7个公园利用了中水。近年来，也陆续出现了一些中水就近利用的实例，如北小河公园、南馆公园、奥林匹克公园等，其中南馆公园更是生活污水就近使用的北京第一例，有良好的示范作用。奥林匹克公园则为了保证水源的清洁，在水源处使用人工湿地系统将水逐级净化，丰富了公园的供水来源，克服了大多数公园面临的水景维护成本昂贵的问题。
2.1.4水质的控制。在水质的保持方面有物理法、化学法、微生物法和生态法，前3种虽然成效快，但不能达到持久的效果，需要经常反复；而生态法利用水生植物的净化功能，不仅具有景观效果，还能使水质持久清洁。目前公园中主要通过物理法和生态法的途径净化水体。物理法主要是通过人工泵站使水体流动，增加水中含氧量，如青年湖公园。生态法则主要采用人工湿地的方式，如调查中的奥林匹克公园。人工湿地中表流型人工湿地维护成本低，但效率不高，适用于地广人稀的区域；潜流型湿地效率高但维护成本也高，在我国使用较少；而垂直流人工湿地综合了两者的优点，在公园中的应用最为广泛。在实际项目中这3种湿地类型可以叠加使用或与其他水质净化方式相结合，以奥林匹克公园为例，经过垂直流湿地深度处理后的水体，顺次流入跌水景观、表流湿地、植物氧化塘和生态氧化塘等将水质进一步稳定，然后应用于公园水体。
2.1.5节水型设计。调查发现，在公园的维护成本中，水占据了大部分比例，而在实际的项目设计中，我们应做到因地制宜，例如在水资源缺乏的地区，水景可只起到点景作用，采用旱溪等形式。在大量使用水景的公园中，则需要设计水的循环利用系统，以提高水的使用效率，节约水资源。在植物的配置方面，应优先选择节水型植物进行群落的搭配，例如北小河公园中采用了耐旱的观赏地被“景天科植物——小菊——苔草”组合进行造景。此外，还可以利用中央控制管理系统通过雨量传感器检测土壤的墒情，利用电脑设备调控喷灌、滴灌及微灌设备，从而节约水源。
2.2设计与施工层面
2.2.1硬质设计。主要表现为透水性铺装和管渠的使用。人工铺筑的雨水能透过铺装，直接渗入路基的铺装材料称为透水性铺装。常用的透水性铺装有：植草砖、透水沥青、透水砖、透水混凝土、嵌草石板、植草板和木塑地面等。透水性管渠包括硬质聚氯乙烯双螺纹集水暗管和U行透水渠，其管壁上的孔洞在不同情况下具有集水或渗水的作用。
2.2.2软质设计。软质设计主要是由水景形态、水生动植物、生态基底、生态驳岸和生态岛屿的设计构成。
在水景形态方面，主要利用生态学原理中的边缘效应及生物多样性观点，模拟自然界的水景形式，营造丰富多样的水岸空间，在平面上讲究曲折有致，在立面上追求层次丰富的水生植物景观。
生态基底设计指让水体保持自然基底的蓄水性和渗透性，同时提供适宜水生动植物和微生物生存的场所。为使其具有一定的蓄水性和渗透性，可在原始基底中加入膨润土防水毯。为了建立良好的水生生态系统，可对池底种植土进行活性处理，并接种微生物。公园驳岸应尽量模仿自然界的驳岸形态，在维持公园正常水位，保证驳岸不受水侵蚀的同时，使水体参与到整个公园的水循环之中。目前公园中常用的生态型护岸包括植物护岸、卵石缓坡护岸、块石护岸、覆土石笼护岸、山石护岸、生态砖护岸、生态袋护岸及仿木桩护岸。植物护岸因其坡度较缓，经受不住激流的冲刷，只适用于面积较大的水体。而块石护岸和卵石缓坡护岸具有防冻、安全、利于动物出行的特点，常在景观中使用。新改良的山石驳岸能够减缓水对堤岸冲刷，并且能利用植物丰富水体景观，该类型的驳岸多应用于溪流和跌水等景观。对于具有防洪要求的公园河道可采用覆土石笼护岸、生态袋护岸和仿木桩护岸，既能满足大坡度的要求又能抵抗激流对水岸的冲刷作用。
水生植物和动植物具有净化水体的功能，故其选择与水质密切相关，如在富含氮磷的水体中种植三白草（Saururuschinensis）、黄菖蒲（Mspseudacoms）、水罂粟（Hydroeleysnymphoides）、黑藻（Hydnllavertieillata）等能起到很好的净化作用。除此之外，水生植物的选择还与水的深度、面积、形式和地域等因素相关。在开阔的水岸可选择大体量的植物如芦苇（Phragmitesaus-tralis）、芦竹（Arundodonax），在小面积的水面宜选择睡莲（Nymphaea alba）、水葱（scirpustabernaemontani）等小体量植物。在水深不超过lm处可选择挺水植物，如千屈菜（Spiked Loosestrlfe），荷花（Nelumbonucffera）等，而在深水区可选择睡莲、芡实（Euryale feroxSalisb）等浮水植物用于水面的分割。
生态浮岛，又可称为人工生物浮床，主要是利用无土栽培的原理，在由无机非金属和高分子材料组成的浮床中种植水生植物，然后置入受污染的水体，通过植物根系的吸收和吸附作用将水体净化。我国的生物浮岛技术目前尚处于试验阶段，材料还需要进一步改良，但大量的研究表明：生物浮岛的放置对水质的提高具有显著的作用，比如在水中栽植美人蕉（Canna glau-ca）、菖蒲（Acoruscalamusl、旱伞草（Cyperusalternifolius）和香根草（Vetiveriazizanioides）能有效去除氮磷等营养物质。
2.3管理方面
以上生态设计手法能否发挥作用，还取决于公园管理人员的意识和责任心。首先，应普及雨水和中水的利用技术，特别是让公园管理人员对中水有正确的认识，减少他们的顾虑。其次，要提高管理人员的责任意识，定期对管网进行维护，同时要加强对灌溉设施的管理，避免浇灌用水喷向道路，影响行人出行。再次，不管是湿地还是一般水体中的水生植物，都需要通过人工管理才能更好地发挥其净化作用，例如，定期的杂草清除有利于水生植物的生长；沉水植物要及时清理以免堵塞进出水口；芦苇、香蒲、大漂等植物要及时收割或打捞以免形成水的再次污染。 本文由wWw.DyLw.NeT提供，第一论 文 网专业代写教育教学论文和论文代写以及发表论文服务，欢迎光临dYlw.nET
3结语
城市公园中水体的生态设计对于缓解城市生态危机，落实生态文明的建设具有十分重要的意义，但具体怎样落实水体的生态设计，还需我们更多的探讨和试验。城市公园水体的生态设计手法只有从规划尺度到具体设计施工层次得到充分落实，加上后期的养护管理，才能充分发挥其生态效益。