城市湿地改造理论研究

城市湿地改造理论研究（共7篇）

城市湿地改造理论研究 篇1

湿地在广义上为地球上除海洋(水深6 m以上)外的所有大面积水体,是位于陆生生态系统和水生生态系统之间的过渡性地带。按照广义定义,湿地覆盖地球表面仅有6%,却为地球上20%的已知物种提供了生存环境,具有不可替代的生态功能,因此享有“地球之肾”的美誉。湿地是地球上具有多种独特功能的生态系统,它不仅为人类提供大量食物、原料和水资源,而且在维持生态平衡、保持生物多样性和珍稀物种资源以及涵养水源、蓄洪防旱、降解污染、调节气候、补充地下水、控制土壤侵蚀等方面均起到重要作用。由于湿地资源的开发和利用原因,需要对湿地道路进行改造,在这一过程中要减少对湿地生态系统的破坏和扰动,必然应用到各种监测技术,变形监测技术就是其中重要的一种。

1 变形监测技术

变形监测是指测定建筑物及其地基在建筑物荷重等各种因素的外力作用下随时间而变形的工作,它是对建筑物上的一些观测点进行重复观测,从这些观测点位置的变化中了解建筑物变形的空间分布和随时间等因素变化的情况,从而获取建筑物对周边环境的影响信息。道路是一条狭长的带状建筑物,为掌握其异常变形的危害和发展规律,在实践中,除了对其力学机理进行探讨外,对其施工和运营期间的位移进行变形监测、分析,已经成为工程建设领域的一项十分重要的工作内容。下面以唐海县湿地旅游路(迁曹线—蟹园段)为例,叙述湿地道路改造过程中的变形监测技术。

2 工程概况

唐海县湿地旅游路(迁曹线—蟹园段)地处唐海湿地和鸟类自然保护区,保护区位于河北省唐山市曹妃甸新区唐海县境内,总面积1.1万hm2,是由沿海滩涂、湖泊、鱼塘、河流等组成的滨海复合型湿地,除了大面积的天然湿地外,区域内还有很多平原水库、稻田等人工湿地。该道路是通往曹妃甸论坛永久会址——渤海国际会议中心的必经之路,起点位于省道迁唐线,下穿唐曹高速公路后,一直向西,终止于双龙河东岸的县道唐南线,路线全长4.5 km,工程总投资0.6亿元。

唐海县湿地旅游路(迁曹线—蟹园段)穿越区属山前倾斜平原前缘和沿海滨海平原,地势较平缓,大部分为冲淤积平原,海拔在-2～2 m之间,略有起伏。沿线沟渠较多,地表水分布广,多为坑塘,水位较高,遍布虾池、蟹池、鱼塘、盐池。地貌单元为滨海相,沿线地基存在软土路基、盐渍土及局部轻微液化现象。沿线地层土除表层局部为素填土外,分别为第四系全新统和第四系更新统海陆相交互沉积物,各地层土壤性质大多为高液限黏土、低液限黏土、粉土、砂土等。根据工程勘查资料,在软土地基分布区,广泛发育着冲积相和滨海相的沉积层,陆海相交互沉积,多为淤泥质低液限黏土和淤泥质高液限黏土,埋深8.3～17.8 m,厚度6～16 m,从北向南递增,呈连续或断续分布。该软土层沉积时间短,呈软塑一流塑状,工程性能差,标准贯入实验击数低,含水量大,孔隙比大,压缩性能高,地基承载力较小,属不良工程地质,必须进行施工和运营过程的变形监测。

3 变形监测方案设计与技术优化

为了有效地掌握施工过程中和路基荷载作用下地基变形的特征,及时了解地基受力特性,控制加荷速度,对该工程在施工及运营过程中进行了1年的变形监测。

3.1 变形监测方案设计

为准确全面地控制路基在施工过程中的变形状态,为施工提供可靠的监测数据,根据工程地质资料和设计要求,结合以往的变形监测经验,监测方案采用地表沉降仪监测方法和地表位移桩监测方法。这2种变形监测方法符合交通运输部有关规范规定,各监测方法所用仪器及精度见表1。

3.2 观测点放样和监测标埋设

由施工单位提供观测点样点,监测项目组对样点进行校验,以确定监测点点位,然后埋设监测标。

3.3 监测点的埋设

3.3.1 地表沉降仪安置

地表沉降仪由沉降板和沉降杆组成(见图1),设置于路基左右两侧路肩部位,埋设在地表上及各路基结构层内。沉降板采用60 cm×60 cm×1 cm的钢板,中间垂直点焊一节直径为4 cm的钢管,管头有丝口,钢管随路堤填筑高度的增加而接高,外用水泥管保护,并在其附近稳定区域设置固定点,以固定点为基准,用水准仪测量管顶端的标高,从而计算沉降量。

3.3.2 地面水平位移桩布设

地面水平位移桩垂直于路基方向布设(见图2),根据地形情况,每组设1～2根规格为15 cm×150 cm的螺纹钢,埋设于路基坡脚处,间距为2.0 m,入土深度1.0～1.5 m,桩顶的标高相同,且在一条直线上。另外,在不受路基影响的范围以外,同一直线上设置一个固定桩(固定桩为边长20 cm的素混凝土方桩,其顶面中心设置钢筋并做标记),通过固定桩测量每根桩的相对位移。

3.4 监测方案技术优化

根据工程的实际情况,有几段软土地基处在很深的水塘中,水域面积较大,无法按常规方法埋设位移桩,需采用特殊手段进行埋设。例如K2+200—K2+850段,在路基坡角处打入一根长4 m、直径15 cm的木桩作为位移桩,入土深度2 m,在距离位移桩10 m远的水中用同样的方法打入木桩作为固定桩,在桩顶钉一细钢钉作为测量标记,用钢尺测量位移量。为保证固定桩不被破坏,特别设置了醒目的标志,提醒施工人员注意。

根据该项目《变形监测方案》中有关软土地基施工监测的要求及工程地质变化情况,施工中由于地形地物的影响,对部分监测点的点位作了调整,有的位置无法埋设监测点(由于旧路的影响,只能在单侧埋设监测点),有的位置增加了监测点,本工程共埋设沉降板30块、位移桩19组。点位埋设情况均有详细的监测点布置表和监测点位图。

4 现场观测和数据整理

4.1 地表沉降仪的水准测量

沉降板及其相应的固定点埋设好后,让其先经过一段时间稳定,再对全路段固定点进行联测,使各固定点在同一基准高程上,联测闭合差满足二等水准要求。为保证测量数据的可靠,减少误差,根据实际情况,每隔6个月或必要时对固定点的高程校正一次。各固定点联测工作结束后,即可进入沉降观测阶段。测量时用水准仪测量固定点和沉降板上沉降杆的相对高差,从而计算沉降板的相对高程,得到地面沉降情况。首先提取初值(即进行2～3次的沉降观测,视具体情况以加权平均作为初值),然后进行沉降测量,直至工程结束。

4.2 地面水平位移桩现场观测

位移桩及其相应的固定桩埋设稳定后,先提取初值,再进行位移测量。测量时用钢尺测量固定桩到每个位移桩的距离,计算位移量。

4.3 监测数据质量控制和监测频率

对监测内容严格按设计要求进行观测,保证观测数据的可靠性,而且随时计算、校核、汇总并整理分析,发生问题及时复查或复测。当变形速率过大,有可能造成路堤失稳时,及早通报建设单位和监理单位,以采取必要的措施,避免路堤遭受破坏。

在施工和部分运营期间对沉降和位移进行跟踪观测,以控制软土地基给施工带来的不利影响为前提,做到合理利用监测信息指导施工。一般每填筑一层观测一次,如果两次填筑间隔时间太长,每4d观测一次,如遇连续雨天,适当调整为每5～6d观测一次,直到监测项目结束。

4.4 监测数据资料整理与提交

(1)每次监测资料以报表的形式提交建设单位、监理单位各2份,通常,监测资料隔天提交。具体内容有工程进度情况说明、监测报表和小结。其中监测报表包括:各沉降板的沉降量,每个地面水平位移桩的位移量。

(2)按施工阶段提交阶段监测工作小结,内容包括:工程进度及监测情况说明;沉降变化情况简要分析;具代表性点的沉降变化曲线;全监测路段的沉降剖面图。

(3)全部工作结束后提交总结报告。内容包括:测点实际布置情况、埋设方式、监测手段、所用仪器及型号;各测点实测沉降随施工过程的变化曲线;路基沉降情况分析;必要的建议。

5 变形监测的注意事项

由于湿地道路改造的特殊性,变形监测的基准点、工作点、监测点都呈条带状分布,并且有环境保护的要求,这都有别于一般的建筑物变形监测。一般需要重视以下几点。

5.1 监测点布设方案的科学设计和优化

监测点的布设原则是从整体到局部,先设计后施工。即先纵观施工的整个路段,从整体上控制建筑物变形的特殊性,后根据局部特征调节、加密;先在图纸上规划设计,然后进行实地踏勘、对照、修改、确定和埋设,主要设在监测点地质条件差、地形变化大、设计问题多的部位和土质调查点附近。

5.2 制定确实可行的监测工作要点

编制工作要点时,要充分考虑精度要求、作业特点及数据处理方法。如果道路路线长,各路段的情况变化复杂,一般采用分段实施的作业方式。加强工作要点的编制和审定要坚持“五个统一”(监测基础依据统一、精度要求统一、基准点布设统一、外业手簿和报表格式统一、观测条件统一),从而规范变形监测工作。

5.3 加强对观测点的保护

在监测期间,对各种测点均必须采取有效措施加以保护或安排专人看管,建立警示标志,测量标志一旦遭受破坏应立即复位并复测,以确保观测成果的连续性。

5.4 加强仪器检查和校验

在每次(周期性)出测之前或者完成测段之后,对用于变形观测的仪器均需进行仪器全性能的检查和校验,以保证测量仪器的正常使用和观测数据的可靠性。

摘要：文章通过唐海县湿地旅游路(迁曹线—蟹园段)具体工程实例,提出了在湿地道路改造中变形监测的方案设计与技术优化方法。

关键词：湿地,道路,改造,变形监测,技术优化

参考文献

[1]陈永奇.变形监测分析与预报[M].北京:测绘出版社,1998.

[2]李相然,宋华山,岳同助,姚志祥.公路工程现场勘察与测量技术[M].北京:人民交通出版社,2003.

[3]吕宪国,等.湿地生态系统观测方法[M].北京:中国环境科学出版社,2003.

[4]陶思明.湿地生态与保护[M].北京:中国环境科学出版社, 2003.

城市湿地改造理论研究 篇2

1.1 湿地

湿地是自然界生物多样性和生态功能最高的生态系统, 在调节气候、蓄洪防旱、控制土壤、降解环境污染、维持生物多样性等方面发挥着巨大作用。拉姆萨尔公约 (Ramsar Convention) 将湿地定义为:不论其为天然或人工、常久或暂时之沼泽地、湿原、泥炭地或水域地带, 带有或静止流动、或为淡水、半咸水或咸水水体者, 包括低潮时水深不超过6m的水域。

1.2 城市湿地

城市湿地公园是一种独特的公园类型, 是指纳入城市绿地系统规划, 具有湿地的生态功能和典型特征, 以生态保护、科普教育、自然野趣和休闲游览为主要内容的公园[1]。随着城市化的进程加快, 城市湿地大量消失, 城市每天制造着庞大数量的生活垃圾和生活污水, 影响并威胁着湿地动植物。目前, 我国湿地公园多偏向于某一层面建设, 缺乏“平衡”思想的融合。面对城市湿地公园的开发现状, 要建成真正意义上的城市湿地公园, 需要将多方面因素综合考虑形成平衡理论体系进行指导。

2 城市湿地公园规划中的平衡理念

2.1 平衡理念

平衡, 是指两物齐平如衡。用入城市湿地公园规划上的“平衡理念”主要启发于同济大学刘滨谊教授, 在参考了国际景观规划设计理论与实践的发展, 提炼出景观规划设计“三元论”的重要理论。其主要包含如下3个方面[2]: (1) 景观感受层面:通过视觉效果所体现的自然与人的形态关系, 即狭义景观设计。 (2) 环境、生态、资源层面:包括自然资源 (土地利用、地形、水体、动植物、气候、光照等) 的调查、分析、评估、规划及保护。 (3) 人类行为以及与之相关的文化历史与艺术层面:包括潜在于园林环境中的历史文化、风土民情、风俗习惯等与人们精神世界息息相关的文明内涵。

2.2 引入城市湿地公园规划的“平衡理念”

城市湿地公园是一个复杂的综合体, 其涉及的理论是多方面的, 因此, 湿地公园景观研究具有融合性、交叉性、边缘性、非中心性等特点。正是基于城市湿地研究的理论多样化, 在生态和景观规划理论指导下, 从多方面将“平衡理念”的核心因素 (感官环境、生态因素、人文情怀) 融合, 提出城市湿地公园景观规划的平衡理念。

3“平衡理念”在湿地公园设计中的应用

株洲枫溪城市湿地公园总体规划, 是基于“平衡理念”研究基础之上作出的概念性规划, 通过在开发策略、服务对象、意境营造、文化植入等方面融入“平衡理念”的思想, 建立城市湿地公园营建多元化的理念。同时结合株洲枫溪城市湿地现有的发展状况, 分析其存在的主要问题, 依托理论的研究指导其生态城市湿地景观规划, 并以此论证城市湿地公园景观设计“平衡理念”的指导意义。

3.1 项目概况

株洲枫溪城市湿地公园位于株洲市南端枫溪港的老港处, 株洲枫溪区位优势良好, 是株洲市最能体现大江风貌及山水城市特色的区域之一。东与芦淞区五里墩乡相接, 西临湘江, 北通市区商业中心, 南紧临自然山体, 枫溪港系湘江一级支流, 既是上游大京水库的泄洪排水渠道, 也是下游若干村组的灌溉用水来源。基地南北向长约1.5km, 总面积约54hm2。基地现状为大面积农田, 地势较为低洼, 枫溪港老港蜿蜒穿越其中, 地形平缓、水量充足。

3.2“平衡理念”的应用

本规划特别将“平衡理念”的感官环境、生态因素、人文情怀三因素与株洲枫溪城市湿地的实际情况相结合, 本着“生态宜居原则、功能拓展原则、人文和谐原则、区域统筹原则”的设计理念, 利用基地良好的现状条件, 结合低势低洼的场地特征, 打造一座区别于传统设计模式的湿地公园。

3.2.1 开发策略的平衡———保护与开发。

根据株洲枫溪城市湿地公园的性质、发展目标, 以维护湿地系统生态平衡、保护湿地功能和生物多样性, 实现资源的可持续利用为基本出发点, 坚持以下几点原则: (1) 让自然做功, 让生态系统做功, 充分发挥阳光、雨水、风力、地球引力等自然要素的作用。 (2) 最少量的人为干预, 让湿地系统按原有轨迹成长。 (3) 尊重场地固有行为准则, 场地内现状已形成较为完整的食物链, 场地内生长繁衍的物种也有其固有的生活习性。 (4) 共生共荣, 公园及周边街区的建设应以保护湿地生态环境为前提, 公园的建设应定位为有利于湿地更加健康成长的适度干扰, 科学的城市湿地公园规划建设和保护, 能带来场地周边城市土地价值和城市品位的持续提升。

枫溪城市湿地应用“圈层结构”将其划分为3个区域, 分别为: (1) 原生湿地为主;严格保护区;自然的繁衍生息环境, 面积约10hm2。 (2) 人工湿地区 (可参与) , 湿生物种基因库为主 (人工湿地生存环境) , 湿地娱乐休闲。 (3) 湿地缓冲区域, 半湿生物种基因库为主, 种植高大乔木, 缓冲周边地块。如此分区, 体现出对保护区的重点保护和对合理利用区的重点利用, 将保护与开发有机融入规划中, 充分体现了开发策略的“平衡”思想。

3.2.2 服务对象的平衡———动植物与人。

城市湿地公园规划设计体现人与自然和谐相处, 服务对象是自然和人。通过对湿地动、植物的有效保护, 从而在大众心理上做出对湿地的保护和表率。株洲枫溪城市湿地公园在设计时充分考虑了环境容量的承载能力, 通过对游人数量的限制达到人与自然的相互平衡。同时重点在湿地野生动物体验区采用栈道和拟真动物演示的形式, 从而把城市居民带入了大自然, 提升了科普宣教力度, 增强游人对湿地动植物的了解和保护意识, 使动植物与人和谐相处。

3.2.3 意境营造的平衡———动态与静态。

株洲枫溪城市湿地公园的内部游览线路, 主要以人行和自行车陆路游览为主, 同时结合水上乐园游玩。游览组织突出线路顺畅、移步换景的特点, 凸显了动静结合, 便于游人游览, 并形成清晰而丰富的生态游览感受。动态游览以湿地体验项目为主, 集中在公园的西南部, 湿地野生动物集结于此, 游人可以与其互动, 感受它们的生活环境, 趣味休闲的同时提高保护湿地, 爱护动植物的意识;静态游览以湿地景观观赏为主, 成片的水杉和舒适的草地, 给人们提供了亲水, 亲近自然的空间;动静的结合使得游客可全方位体验湿地的神韵与美妙。

3.2.4 文化植入的平衡———传统与现代。

文化是一个地方的灵魂, 通过对当地文化的沉淀、提炼和升华, 从而形成独具特色的文化品位和价值。如何通过合理规划使湿地公园成为当地历史文化的展示地, 目前已成为湿地公园设计过程中应当重点考虑的问题[3]。株洲枫溪港曾是个老渔港, 形成渔村, 在采石挖沙兴起后渐渐没落, 在株洲枫溪城市湿地公园中融入渔村元素, 唤起人们的记忆, 更好地传承渔村文化, 也为湿地公园提供了丰富的文化元素。在文化商业街中, 下沉餐厅的肌理由“鱼塘”的形状演变而来, 在文化商业街的细节装饰以及湿地中的小品上, 采用了鱼塘、渔网、斗立蓑衣等元素, 将传统的渔村文化用现代的表现手法来诠释, 株洲枫溪湿地公园的立意与主题也更为鲜明。

4 结语

城市湿地公园的建立是生态系统完善与更新的有效途径之一, 它合理地将生态保护、生态游憩和生态教育结合在一起, 实现了人与自然的和谐共处。枫溪城市湿地公园总体规划正是将“平衡理念”很好地应用其中, 通过多元化的角度构思, 营建出符合生态理念、突出特色主题的城市湿地公园。而湿地公园的建设规模与设计应因地制宜, 针对湿地资源的优势和特色, 提出最具生态美学价值和科学原理的景观资源保护方法。只有通过多种层面, 将平衡理念融入城市湿地公园规划设计中, 才能真正实现城市———湿地———人类的和谐共存。

参考文献

[1] 城市湿地公园规划设计导则 (试行) [J].风景园林, 2006 (1)

[2] 刘滨谊.景观规划设计三元论——寻求中国景观规划设计发展创新的基点[J].新建筑, 2001 (5)

国内外城市湿地研究进展 篇3

湿地是地球上水陆交接形成的独特生态系统,与人类的生存、发展息息相关,在世界自然和自然资源保护联盟、联合国环境规划署和世界自然基金会共同编制的《世界自然保护大纲》,将湿地与森林、海洋并称为全球三大生态系统[1]。城市湿地作为城市生态系统的重要组成部分,具有丰富多样的物种、很高的物质生产力和其他生态系统不可替代的多种生态服务功能,被认为是陆地生态系统最佳的利用方式[2]。

1 城市湿地的概念及特点

城市湿地是位于城市区域内或城市边缘的各类湿地,包括人工湿地、半人工湿地和自然湿地,是城市生态系统重要的组成部分。

由于受人类活动影响较大,城市湿地面积较小,分布不均,完整的湿地往往被分成若干斑块,各个湿地斑块间连接度低,内部生境破碎化程度高;城市湿地具有明显区别于城区的小气候,集生态服务、休闲娱乐和科普教育多功能于一体。

2 国外城市湿地研究进展

国外湿地研究是从湖沼学和沼泽学开始的。早在公元46年,德国日尔曼人初步认识了沼泽湿地。到16世纪中期,欧洲人对沼泽湿地已经有了较为深入的认识。如莱兰德的旅行游记就是一部较早反映湿地的著作,他提出沼泽是由森林演变而来。到20世纪80年代,美国是世界上湿地分布非常广泛的国家之一,也是当今世界湿地研究较为系统详尽的国家。早在二十世纪七八十年代,Teal,Pomroy等就开始运用现代生态系统理论开展湿地研究工作。随着1971年在伊朗签署了《Ramsar公约》,即《关于特别是作为水禽栖息地的国际重要湿地公约》,湿地研究由开发利用进入到保护修复新阶段[3]。在1985年,美国国会批准400万美元资助“国家河口湿地计划”。1986年,W.J.MITSEH和J.U.GOS-SELINK合著的《Wetlands》出版,是当前对湿地研究介绍最为全面系统的一部著作,该书提出许多湿地研究方面的新理论,对世界湿地科学影响很大[4]。随着对湿地研究的深入,人们逐渐认识到自然湿地在调蓄洪水方面的作用,因此在河流的规划整治过程中有意识的以因循自然的生态原则进行规划与设计。

世界各国对城市湿地研究相对比较薄弱。到了19世纪90年代,人们才开始将湿地与城市结合在一起研究。到了20世纪60年代,随着人们对湿地的认识和了解,湿地的应用已开始从环境科学领域逐步扩展到地理学科、水利科学、景观生态学、旅游科学等领域。一些发达国家在20世纪70年代就开始注重城市湿地环境的建设和恢复,将湿地景观作为城市景观规划的一项重要内容,如美国、澳大利亚、瑞士、日本、英国等国家在城市湿地研究方面均具有领先地位。到20世纪末,湿地和人工湿地逐渐被引入城市湿地公园的规划中[5]。目前,世界上越来越多的国家逐渐认识到湿地对城市生态建设的重要性,各种关于城市湿地合理保护、恢复重建、规划建设等方面的研究项目和科研组织相继出现,并取得了一定的研究成果。尤其是运用人工湿地处理城市污水方面成就斐然,一些发达国家已将城市人工湿地作为处理城市污水的一种必要手段。

总体而言,城市湿地的研究已逐渐获得国际社会的普遍重视和关注,但尚未形成综合性很强的研究成果,许多基础理论也尚在讨论之中,缺乏系统的城市湿地专著。

3 国内城市湿地研究进展

我国对湿地的认识可以追溯至商周时期,曾在《礼记·王制篇》《禹贡》《水经注》《徐霞客游记》等地理古籍中有湿地的记载,并赋予不同的名称。其中在《礼记·王制篇》中就把水草丛生之处称为“沮洳”或“沮泽”。

中国的湿地研究是从20世纪60年代对沼泽研究开始的。东北地区的一些地理学家、土壤学家以及植物学家开始对泥炭沼泽湿地进行研究,在这些学者中应首推东北师范大学地理系沼泽教研室的柴岫[6]。直至80年代初,沼泽泥炭研究一直是我国湿地研究的特色。至80年代中期,我国学者开始关注湿地问题,并使“湿地”这一概念广泛流行。1995年,由中国科学院陈宜瑜院长主编的《中国湿地研究》的出版和中国科学院湿地中心的成立,标志着中国湿地研究已经提到议事日程,《中国湿地研究》是国内较为重要的一部有关湿地研究的论著。

新世纪以来,我国加强了对湿地的保护工作。国家相继出台了《中国湿地保护行动计划》和国办发[2004]50号关于加强湿地保护管理的通知,其中规定“对不具备条件划建自然保护区的,也要因地制宜,采取建立湿地保护小区、各种类型湿地公园、湿地多用途管理区或划定野生动植物栖息地等多种形式加强保护管理”;2005年,国家建设部和国家林业局相继出台了《城市湿地公园规划导则(试行)》与《国家城市湿地公园管理办法(试行)》,为指导城市湿地公园规划设计与管理提供了重要依据。

相对于湿地的研究,我国对城市湿地的研究才刚刚起步,相对比较薄弱,对于城市湿地的理论研究著作较少。近年来,随着中国社会经济的全面发展,国内湿地景观研究的学者逐步增多,城市湿地的研究逐渐深入,在城市湿地领域也有了初步的理论研究基础[7]。我国城市湿地研究呈良好开端,关于城市湿地方面的专业文献也随之大量涌现,2004年在唐山召开了国内首次城市湿地保护学术讨论会,关于城市湿地的研究、利用与保护全面开展起来,越来越多的专家、学者开始致力于对这方面的研究工作。

4 结语

国际上对城市湿地的研究已经相当活跃,城市湿地已成为湿地学术界讨论较多的话题,是一个关系到生态、植物、地理、旅游、景观等多学科的新的研究领域。但遗憾的是城市湿地尚未形成综合性很强的研究成果,许多基础性理论还尚在讨论之中,缺乏系统、全面的城市湿地专著。与此同时,城市湿地的建设也越来越受到世界各国的重视,很多国家通过大量的研究和实践,已将城市湿地建设作为保护城市生态系统、改善城市环境、维护生物多样性、为城市居民提供休闲娱乐空间的重要途径。在国际大环境的影响下,我国对城市湿地的研究与探讨不断深入,人们逐渐认识到城市湿地的重要价值,试图从不同的角度对城市湿地的结构、功能、过程、动态等各个方面进行深入的了解与认识。从目前的研究进展来看,大多数专家、学者都是从城市湿地的现状情况以及城市湿地的功能分析入手,从而提出相应城市湿地有效利用与合理保护的对策和途径。归纳起来主要有以下几方面:

1)合理规划城市土地利用,健全、完善城市湿地管理体制,编制城市湿地总体规划和加强湿地保护的宣传教育;

2)控制污染,修复生态环境,保护生物多样性;

3)营造城市湿地公园和建设湿地保护小区等[2]。

目前世界各国对环境尤其是对湿地环境的重视以及我国采取的湿地保护措施和政策,为寻求城市湿地保护与利用相协调的有效方式提供了机遇。

摘要：着重分析了国内外城市湿地研究的进展,寻求有效保护和合理利用城市湿地的解决方案,对发挥城市湿地的生态、社会和经济效益进行了一些初步探讨,指出城市湿地是陆地生态系统最佳的利用方式。

城市湿地改造理论研究 篇4

1 调查研究方法

此次湿地资源调查采取现场实地普查、结合咨询访谈和资料查阅的调查方法。通过实地测量观察滩、堤岸、水面等,进行记录分析,并进行周边环境现状的普查,现场填写表格。同时,进行咨询访谈和资料查阅,了解城市规划区内的湿地分布和保护现状。

此次调查范围覆盖济宁市城市总体规划图(2008—2030年)划定的城市规划区内的所有湿地。城市规划区位于全市中心地带,含市中区、任城区、高新区和北湖新区4个区,12个乡镇(街道办事处)、130多个村、330多个国有、集体及个体企业、厂矿等,面积904.5 km2。

2 济宁市城市规划区湿地现状

2.1 湿地现状

此次济宁城市规划区内的湿地资源调查面积为2 962.65hm2(不含稻田湿地),占城市规划区面积的3.28%,其中按湿地类型分类:天然湿地1处,面积1 333 hm2,占城市规划区湿地面积的45%;人工湿地(主要指河流湿地和采煤塌陷湿地)共9处,面积1 629.65 hm2,占湿地面积的55%。济宁市城市规划区内的天然湿地1处,主要指北湖新区所辖北湖北部水域,人工湿地9处主要指京杭大运河、洸府河、蓼沟河、泥沟河、老运河、小洸河、府河、越河、杨家河和任城二号井采煤塌陷区湿地等(表1)。

2.2 湿地生物资源

2.2.1 湿地水生植物现状。

规划区内有各种植物654种,其中藻类植物115种,维管束植物539种。水生维管植物分布最广的为黑藻、菹草、光叶眼子菜、水花生和金鱼藻,其次是微齿眼子菜、篦齿眼子菜、竹叶眼子菜(马来眼子菜)、莕菜、芦苇、菰,再次是莲、芡实和菱。

2.2.2 动物资源。

规划区按照动物地理区划该区属古北界、华北区、黄淮平原亚区,规划区动物区系属鲁西南平原湖区,区内动物资源以古北界动物为主,东洋界动物次之,其余为广布种。根据普查规划区内湿地有各种脊椎动物247种。其中:鱼类56种、两栖类6种、爬行类11种、鸟类156种、兽类18种。规划区内还有浮游动物、底栖动物、昆虫等多种无脊椎动物。

2.3 湿地资源保护存在的问题

2.3.1 宣传力度小,社会各界对城市湿地的保护利用认识不足。

长期以来,由于对湿地保护宣传不够,政府和社会各界对湿地的价值和重要性认识不足,重利用、轻保护湿地资源的思想在社会中普通存在。城市湿地保护利用的重要性和必要性尚未引起地方领导的重视,尚未形成全社会关注支持城市湿地保护利用的舆论氛围,这对城市湿地保护利用是十分不利的[2]。

2.3.2 生态安全问题突出。

城市湿地受城市建成区扩张的影响,形成了在城区中面积较小、分布不均匀、孤岛式生境的斑块,斑块之间的连接度低,湿地内部生境的破碎化较为严重。泥沙淤积,湖泊围垦,垃圾填埋,以及城市建筑和交通建设等对湿地的填埋、占用和改造,致使湿地不断萎缩,生态功能持续退化,生态安全问题日趋严重。

2.3.3 城市湿地污染严重。

主城区湿地大部分水质较差,如府河、洸河、越河、老运河,由于承接大量的城区污水排放的负荷,排污处理不达标或者工业污水和生活污水未经完全处理,直接排入河流湖泊中,致使水体水质整体较差。部分湿地富营养化严重,水体呈深绿色甚至发黑,极大地破坏了原有的生态平衡;自净能力日趋减弱,自然景观逐步消失。

3 建议

3.1 科学规划湿地,将其纳入未来的城市规划体系

合理地规划保护城市湿地资源,进行合理的城市土地利用规划,在城市开发建设过程中充分考虑城市湿地的保护,全面加强城市规划区内湿地的生物多样性保护,维护该湿地生态系统的生态特性和基本功能,最大限度地保持和发挥湿地生态系统的各种功能和效益,在城市建设过程中,坚持重在保护、生态优先、合理利用、良性发展的方针,使城区湿地持续健康发展。

3.2 加强水体污染防治,促进湿地保护恢复

在源头上控制污水排放,注重规划区厂矿企业的污水排放监督工作,争取实现工业用水量和废水排放量的零增长和含有毒、有害污染物污水的零排放,全面达到达标排放。提高污水处理能力,结合湿地的水系建设、植物配置,同时通过湿地的生物措施、工程措施等净化措施,进行水质净化工程建设,再经过水体的流动,保证湿地水质,促进湿地保护恢复。

3.3 结合规划区内湿地资源状况,做好湿地公园的建设工作

在湿地公园建设过程中要充分结合规划区内的人口、资源、生态和环境的特点,以维护城市湿地生态系统生态平衡、保护城市湿地功能和湿地生物多样性,避免湿地的盲目开发,减少对城市湿地破坏。只有这样,城市湿地公园才能够更好地合理利用城市湿地具有的各种资源,充分发挥湿地的经济效益、社会效益和在美化城市环境中的作用,更好地推动城市湿地的保护利用工作的开展。

3.4 加强宣传,提高全民湿地保护意识

利用各种媒体,采取多种渠道,开展形式多样和喜闻乐见的宣传方式,如科普讲座、制作专题片、环保志愿者等活动,广泛宣传保护湿地的重要意义,进一步提高全民的湿地保护意识。让人们认识到湿地的各种效益、价值,认识到破坏生态环境、危及生态平衡的危害,形成全社会支持湿地保护事业的良好氛围[3,4,5]。

参考文献

[1]王建华,吕宪国.城市湿地概念和功能及中国城市湿地保护[J].生态学杂志,2007,26(4):555-560.

[2]何丽芳.城市湿地的生态文化价值与保护利用[J].北方经济,2012(9):23-24.

[3]张斌.福建沿海湿地保护现状与可持续利用[J].福建林业科技,2004,31(2):97-100.

[4]朱春阳.城市湖泊湿地研究综述[J].今日国土,2013(1):33-35.

城市湿地改造理论研究 篇5

关键词：城市湿地,保护规划,研究

湿地作为世界三大生态系统之一, 具有不同于森林和海洋的生态功能与效益, 同时湿地又是自然界中生物多样性最丰富的生态系统之一[1]。其在城市水土保持、气候调节、防洪防旱、促进生物多样性等方面都起到了区别于其他生态系统的特色作用。由于我国城市湿地在城市化加速、城市人口猛增的大背景下, 城市湿地的面积正在被一点点的蚕食缩减, 出于各种利益的驱使, 越来越多的湿地被改建为商业、民居等用地, 导致城市湿地出现了严重的支离破碎现象, 呈斑点状分散分布于城市中。在此背景下, 城市湿地的保护规划开发也被越来越多的人重视起来。

1城市湿地的概念

城市湿地是城市生态系统的重要组成部分, 具有丰富物种的同时拥有高效的生产力和其他生态系统不可代替的生态服务功能。对城市湿地的定义, 孙广友[2]认为城市湿地是人工湿地与半人工湿地及自然湿地的复合体, 是分布于城市的湿地。吴丰林[3]等又指出, 在城市中, 因为受城市建设等因素的影响, 与自然湿地、半人工湿地以及因为城市建设而残留的湿地, 在生态特性和功能服务等方面有很大的不同, 这些湿地就叫城市湿地。

2国内外研究进展

2.1 国外关于湿地保护规划研究进展

国外关于城市湿地的保护是从20 世纪70 年代开始的, 比如欧美、日本这些城市化程度很高的国家, 是对城市湿地的保护和规划最先开始的国家, 并且已经开始对遭到破坏的城市河流湿地进行恢复重建。美国圣保罗市政府在1998 年将原来的按姆斯湖重建为湿地公园, 使湿地公园与密西西比河联接的同时, 可以恢复野生动物的生物走廊, 也改善了当地居民的居住环境。此外, 还包括费城的德拉瓦河岸开发计划, 纽约曼哈顿哈得逊河畔的滨水游步道景观设计等。英国在2000 年向大众正式开放了伦敦湿地中心, 该湿地由世界湿地区、水生生物区以及一个现代化的游览中心组成, 湿地中心的大面积水域和植被有效的塑造出一个丰富的生物多样性生态环境, 湿地中心的存在有力地调节了地区环境小气候以及城市居住环境的空气质量, 成功形成了城市人们和自然环境和谐联接的景观模式。另外, 还有西班牙巴塞罗那的海滨“1992 奥运村Novalcaria”, 日本的富士山21 世纪水公园神通川综合整治计划、“中之岛”改建与滨水游廊设计、钏路湿地公园、东京湾的野鸟湿地公园规划, 以及马来西亚1997年的Putrajaya湿地公园景观规划等均为国内外城市湿地保护规划的研究规划做出了重要贡献。

2.2 国内关于湿地保护规划研究进展

牛少凤、李春晖等从城市湿地的功能及目前存在的问题出发, 概述了目前城市湿地修复的一些可行技术、研究进展及今后的研究方向[4]。潮洛蒙等认为城市湿地环境功能和社会功能为最重要的功能[5]。徐迎等从人工支撑系统、生态环境系统、社会经济体系和文化休闲系统5 个方面提出了城市湿地对城市居住环境的影响[6]。韦明杰、洪涛在对国内外研究进展调研与分析的基础上, 首先辨析了城市湿地的概念, 并对城市湿地系统的各种效能进行分析与筛选, 随后对城市湿地系统规划方法及规划评价方法进行了探讨与研究, 以北京为案例, 进行了规划研究, 得到了各类型湿地的面积数量及空间分布情况[7]。李庆华通过对城市湿地景观设计的探索, 提出湿地生态和景观相结合的方式在现代城市景观中的重要作用, 充分发挥湿地的生态和社会效益, 保持湿地系统的生态完整性[8]。任丽燕、吴次芳从资源管理的角度, 总结了湿地可持续利用研究、湿地变化研究、湿地评价、湿地退化与恢复、3S技术的应用5 方面的湿地资源研究前沿问题, 并对未来发展方向进行了展望[9]。吴丰林、周德民等通过对城市湿地景观格局演变的研究和城市湿地景观生态规划研究进展, 对城市湿地进行了前瞻性的景观生态规划[10]。王丽华从概念的解析到国内外城市湿地公园的发展, 湿地规划建设的理论研究到最后城市湿地公园的规划建设, 系统而完整地阐述了城市湿地公园的保护性规划建设的理论, 同时对湿地保护区利用的规划技术作了的阐述[11]。杨倩通过借鉴世界发达国家保护和可持续利用不同类型湿地的成功经验, 为国内湿地的保护和利用提出建议:制定湿地保护规划, 划分湿地功能区;保护湿地生物资源, 施湿地生态恢复与重建工程;探索可持续利用湿地资源的新思路, 当开发利用泥炭资源;加强湿地资源保护与利用的科学研究, 湿地知识的宣传、教育与公众参与意识[12]。

3结语

综上所述, 国内外对湿地保护的研究领域较为广泛。在城市建设中, 人们虽然逐渐意识到城市湿地的重要性, 人们对湿地的研究趋于单一方向, 没有系统的综合考虑, 并且国际上都没有统一的城市湿地基础理论知识。对于城市湿地研究, 大多数专家侧重对城市湿地的结构、功能等方面研究, 主要针对城市湿地存在的现实问题提出有效对策。目前国际上已开始把城市湿地资源保护规划纳入到城市总体规划中, 从管理、政策、制度、技术等方面进行综合研究。而我国对城市湿地资源的保护规划过分侧重城市湿地生态功能、城市湿地景观设计、人工湿地建设技术、城市湿地恢复技术等湿地技术, 对整个城市的湿地资源保护和管理指导意义不大。从整个城市湿地资源保护管理规划现状来看, 城市湿地资源的保护管理规划范围侧重城市湿地自然保护区、城市湿地公园、城市重要湿地等, 对县城的湿地资源保护没有做相关的研究。城市湿地保护是当今生物多样性的研究热点, 世界上很多国家都意识到城市湿地保护对生态城市建设的重要性, 保护、规划等方面的研究项目和研究机构已接踵出现, 通过研究国内外关于湿地资源保护规划的研究进展, 为今后湿地资源的保护与利用提供有效和合理的城市湿地保护措施。

参考文献

[1]国家林业局等编制.中国湿地保护行动[M].中国林业出版社, 2000.

[2]孙广友.城市湿地研究进展[J].地理科学进展, 2004, 21 (2) .271-279.

[3]吴丰林.基于景观格局演变的城市湿地景观生态规划途径[J].长江流域资源与环境, 2007, 16 (3) :368-372.

[4]牛少凤, 李春晖等.城市湿地保护研究进展[J].中国环境科学学会学术年会优秀论文集, 2008:1139-1147.

[5]潮洛蒙.城市湿地的合理开发与利用对策[J].规划, 2003, 19 (7) :75-77.

[6]徐迎.城市湿地对城市人居环境可持续发展影响机制初探[J].资源与产业, 2007, 9 (3) :84-86.

[7]韦明杰, 马洪涛.城市湿地系统规划研究——以北京为例[J].规划50年, 2006:631-635.

城市湿地改造理论研究 篇6

2000年10月,杭州西溪湿地首先作为风景区的概念进入保护的进程[1];2004年1月《杭州市西溪湿地保护区总体规划》完成,同年一期保护工程启动。一期保护工程2005年竣工并同时被国家林业局批准为首个国家湿地公园,即“西溪国家湿地公园”。2007年,针对西溪国家湿地公园的要求,《杭州西溪国家湿地公园总体规划》进行了修编,其中将保护范围确定为公园保护区、外围保护带、周边景观控制区三个圈层(图1),同时确立了“与‘和谐杭州示范区’建设有机衔接”的规划原则和“建立与城区和谐共美、互利互依的共生关系” 的发展目标。

本文研究涉及的区块在外围保护带的东翼(以下简称“东翼”),东至紫金港河道(外围保护带边界),西至西溪国家湿地公园边界,南至天目山路,北至文二西路,总面积约0.99平方公里。“东翼”与城市联系紧密,是迄今在外围保护带中建设投入最大、建设强度最高的区块(图2)。历时14年的建设,该区块的开发已基本完成。本文对该区块14年来开发建设演进过程进行研究,期望揭示出城市建设与湿地保护之间的博弈与纠结,同时也揭示其中存在的问题。

2.“东翼”开发建设演进过程分析

本文借用景观生态学中“斑块”和“廊道”的概念,对“东翼”开发建设演进的过程进行分析。

“斑块”指与周围环境在外貌或性质上不同,并具有一定内部均质性的空间单元[1]。斑块又分自然斑块与人工斑块两种类型 [2],本文分析中的“斑块”凸显的是建筑在区块中的图底关系(图3)。

“廊道”指线性或带状结构的空间单元, 如道路与线性的景观 [2]。廊道又分自然廊道和人工廊道两种类型 [3],本文分析中的“廊道”凸显的是道路与线性的景观在区块中的图底关系(图4)。

2.1斑块的演进过程

“东翼”区块内的自然斑块主要是池塘、 绿地等。从图5的比较中可见,在该区块开发建设的演进过程中,自然斑块已基本被人工斑块所取代。

“东翼”区块内的人工斑块根据建筑功能的不同,可分为居住、文教、会展、商业、 酒店、办公和其他市政配套等不同性质的斑块。图6和图7显示的是2000年以来根据建设项目的演进状况。前者显示了不同性质的斑块的构成比例;后者显示的是各种斑块的形态与分布状况。由此可以得到如下的结论:

(1)2000年建设之初,首先出现的斑块是居住建筑,且其构成比例始终在斑块的演进中是最高的。

(2)紧随居住建筑的开发出现的是文教与其他市政配套的斑块,2006年之后,这两种斑块的演进基本停止。

(3)2009年的斑块图显示,酒店、会展、商业的高强度开发,导致区块内斑块的类型明显增多。出现这样的状况主要是由于 “西溪天堂”项目的建设。“西溪天堂”项目2008年初启动,短短两年时间内,因该项目的建设新增的斑块占到“东翼”斑块总量的20% 以上。

(4)至2013年,办公斑块成形,其形成最晚,且构成比例最小,仅占“东翼”斑块总量的1%。

2.2廊道的演进过程

“东翼”区块内的自然廊道包括带状水体与公共绿地,多数是由早期湿地斑块和廊道嬗变而来(图8)。目前区块内的自然廊道呈现以下特征:带状水体与湿地公园内的水系和周边的城市河道(紫金港、沿山河) 相连,宽度一般不超过20m;公共绿地主要沿城市道路和水系两侧分布,宽度在10M至60M不等,主要分布在紫金港河西岸、天目山路北侧和紫金港路两侧。

“东翼”区块的人工廊道主要是各级城市道路和小区内部的道路。其中对区块的建设开发影响较大的城市道路有天目山路、紫金港路、文二西路、文三西路和紫荆花路等, 它们共同构成了“三横两纵”的人工廊道结构(图9)。

图10显示,区块内人工斑块的蔓延与这些人工廊道的建设时序高度关联。人工廊道“三横两纵”结构的演进时序进程是:

(1)天目山路为城市快速路,最早与该区块连接。

(2)文三西路与文二西路均为城市次干道,延伸至区块内部。

(3)紫荆花路为城市支路,与“东翼” 一河之隔,并通过文二西路、文三西路、天目山路和4座小桥与“东翼”联系,廊道的接口数量多、通达性好。

(4)紫金港路为城市快速路,宽度较大, 建设较晚。湿地公园规划初期以紫金港路作为湿地公园东侧边界。2007年湿地公园规划修编对这一边界进行调整,将道路西侧的“西溪天堂”地块从湿地公园范围中排除。

3.“东翼”开发存在的主要问题

通过上述斑块与廊道的演进过程的分析,我们得出该区块开发建设存在两个问题:

3.1“突破边界”——人工斑块的蔓延

西溪国家湿地公园建设初期,规划利用紫金港路作为湿地公园东侧的边界,紫金港路及其两侧公共绿地共同形成的廊道宽度较大,具有一定的阻隔作用,可作为城市与湿地公园之间的缓冲带,控制城市建设向湿地公园蔓延。但是,2008年后“西溪天堂” 的建设,造成人工斑块“突破”这一廊道进一步向湿地公园延伸,最终吞噬了面积约为26公顷的自然斑块。这样的结果是城市建设破坏了湿地保护初始确立的红线要求(图11),原本廊道的既是景观通廊又是保护屏障的作用并未得到充分的保证,城市开发进入了湿地保护的核心区。

3.2“硬化边界”——人工斑块的冲撞

14年的开发建设,造成该区块与湿地公园之间的边界由自然柔软的状态逐步演变为规整生硬的状态,边界原本调节城市与湿地的柔性作用逐渐丧失。例如,作为湿地公园边界之一的紫金港路东侧,快速建成大量的居住建筑,条形均质建筑布局和较高的建筑密度,使湿地公园的东侧边界出现了封闭、 单调、僵硬的建筑界面(图12、图13); 再如,这些新建的居住建筑高度不断增加,在湿地公园东面形成僵硬高耸的城市天际线 (图14)。这一系列的城市建设对湿地公园的周边景观带来巨大的知觉冲击,对湿地公园与城市空间的渗透性都造成无法挽回的巨大破坏,严重削弱了湿地公园的景观品质。

4.结语

通过以上对“东翼”开发建设演进过程及其中显现的问题的分析,我们可以发现: 杭州西溪国家湿地公园当初确立的“与‘和谐杭州示范区’建设有机衔接”的规划原则和“建立与城区和谐共美、互利互依的共生关系”发展目标并没有得到有效的贯彻和落实,城市建设与湿地保护的博弈最终前者占了上风,人工要素对湿地资源的侵蚀和冲撞始终贯穿在“东翼”建设的全过程。如果在西溪国家湿地公园外围保护带的建设中任由这样的状况继续存在,西溪湿地自然灵动的景观格局和独特的价值将在未来逐步被削弱,后果不堪设想!

13. 湿地公园东侧封闭、单调的建筑界面

摘要：本文选择杭州西溪国家湿地公园外围保护带的东翼作为实证研究的对象,借鉴景观生态学中“斑块”和“廊道”的概念,对湿地公园外围保护带开发建设的演进过程进行研究,揭示西溪国家湿地公园外围保护带开发存在的问题。

城市湿地改造理论研究 篇7

清华大学吴晓磊认为湿地中物理、化学及生物的共同作用及湿地植物输氧造成的湿地基质中好氧、缺氧、厌氧状态的交替出现是保证湿地对氮磷及有机物具有较强处理能力的原因, 但并没有把各种植物及基质结合起来研究湿地的净化效果, 该试验构建了两组不同形式的人工湿地来探究人工湿地对各个水质指标的去除机理及净化效果, 本文主要阐述了不同类型的湿地对滏阳河污水的净化能力, 探寻适合华北地区对污水去除效果最佳的湿地模型, 并针对水体的污染情况将其应用到岳城水库水源地水生态环境综合治理中。

1 试验介绍

1.1 人工湿地设计

该试验在河北工程大学水利馆进行初步实践, 试验设计了并列的2组复合型人工湿地, 均是矩形砖混结构, 规格均为12 m×3 m×1.5 m, 湿地设计均为5个单元, 基质是粒径在0.2~5 cm之间的沙土和砾石[2]。在稳定运行期间该复合型人工湿地HLR为0.17~1.39 m3/m2·d, HRT为0.92~8.91d。每组试验湿地每个单元沿程布设上中下3个采样点, 进水口处一个采样点, 出水口处各一个采样点, 总计33个采样点 (进水点在蓄水池, 图中无法标注, 出水在排水口, 图中没有标注) 。通过放水试验, 在各区的进出水口处和沿程各采样点取样。

湿地选择对水中污染物降解能力强、根系发达、经济价值高且适宜华北地区环境气候种植的植物[3], 因此第一组栽种的植物依次为香蒲、芦苇、莲子草、芦苇、水葫芦;第二组栽种的植物依次为水葫芦、菖蒲、金鱼藻、美人蕉、芦苇。

下图为两组人工湿地的剖面图。

1.2 试验方法

该复合型人工湿地模型于2013年6月建设完毕, 试验用水来自滏阳河, 其河水主要是城市污水, 试验移栽了香蒲、菖蒲、美人蕉、水葫芦、莲子草、金鱼藻、芦苇等植物, 试验前期间歇进水, 系统培育半个月, 植物生长状况良好, 于7月开始连续进水进行实验。

该试验检测了p H、浊度、TN、TP、NO3--N、NO2--N、CODMn、NH4+-N等水质指标, 在试验期间定期捞取枯枝死叶以减少其对湿地水质的影响, 于每个池子三个采样点采集水样, 测得的数据取平均值, 为该单元的最终测量结果, 每周采样一次, 根据系统运行情况适当增加或减少水质检测次数[4]。

试验中的各水质指标则根据《水和废水监测分析方法 (第四版) 》进行水质的检测[5]。用分光光度法测量计算水样浊度;CODMn采用酸性法;TN采用过硫酸钾氧化、紫外分光光度法;TP采用过硫酸钾消解、钼锑抗分光光度法;p H采用便携式p H计测定;NH4+-N采用纳氏试剂光度法;NO2--N采用乙二胺光度法。试验中主要用到的仪器有紫外可见分光光度计、水浴锅、压力锅。

2 试验结果与讨论

2.1 TN的净化效果比较

湿地系统中氮的去除机理是多样的, 包括氨化、硝化、反硝化、挥发、基质吸附和植物摄取等, 其中, 微生物的硝化及反硝化作用被认为是湿地脱氮的主要途径[6]。图4是TN在湿地单元中的沿程变化图。

从图4可以看出, 人工湿地对于TN的去除总体上沿程在降低, 第一组湿地对TN的去除率为40%, 第二组湿地对TN的去除率达26%。在刚进水的第一二单元内两组湿地对TN的去除相当, 但第一组湿地从第三单元开始TN的质量浓度开始不稳定, 经过年末检查发现是由于生物塘中腐殖质的影响, 导致水质变差, 由图可以看出, 第一组湿地对TN的净化效果较好。TN去除的主要发生在香蒲和两个芦苇单元单元。

由于硝化和反硝化作用是TN去除的主要途径, 而植物根系的充氧作用和自由表面的大气复氧作用才能够保证硝化作用的顺利进行, 人工湿地试验中采用砾石作为基质, 不能够保证水中有足够氧气, 使得TN的去除效果欠佳。

2.2 TP的净化效果比较

湿地除磷的的主要机理是土壤或颗粒介质的吸附、植物吸收和沉淀储存, 湿地对磷的去除能力与土壤类型有关。迄今还没有资料表明对磷去除能力的准确估计。图5是TP在湿地单元中的沿程变化图。

从图5可以看出, 两组湿地对TP的去除效果良好, 第一组较好, 去除率达96%, TP的出水质量浓度达到0.005 mg/L, 第二组湿地去除率也达到了83%, TP的出水质量浓度为0.02 6 mg/L。TP质量浓度在第一第二单元降低速率较快, 降低到一定浓度后速率减慢。试验过程中污水进水TP的质量浓度波动较大, 但是出水质量浓度基本保持稳定, 不受进水浓度影响, 可以保持较好的出水水质, 两组湿地出水水质均达到Ⅱ类水标准。TP的去除主要发生在香蒲和芦苇单元。

2.3 浊度的净化效果比较

浊度是由于水体中含有泥沙、黏土、有机物、无机物、浮游生物和微生物等悬浮物质所造成的, 可经过混凝、沉淀和过滤等方法来去除。图6是浊度在湿地单元中的沿程变化图。

从图6可以看出, 两组湿地对水中浊度的去除效果均很好, 去除率分别为93%、90%, 出水质量浓度分别为0.1NTU、0.15NTU, 相差不大。人工湿地浊度的去除主要是潜流湿地中基质对于泥沙、有机物、无机物、黏土等起到了拦截的作用。

2.4 CODMn的净化效果比较

高锰酸盐指数是指在酸性或碱性介质中, 以高锰酸钾为氧化剂, 处理水样时消耗的量。因此, 高锰酸盐指数也常被作为地表水受还原性无机物质和有机污染物污染程度的综合指标。图7是CODMn在湿地单元中的沿程变化图。

有研究表明, 人工湿地中的CODMn的去除主要是通过植物吸收、湿地系统内部微生物的吸附降解以及填料的物理化学作用。从图7可以看出, 第二组湿地比第一组对CODMn的净化效果要好, 主要原因是由于第二组湿地个别单元受植物腐殖质影响, 导致单元水体变差, 高浓度水体有利于植物生长, 从而影响植物净化能力。两组湿地对CODMn的去除率分别为53%、60%, 出水平均浓度分别为2.95 mg/L、2.5 mg/L, 两组湿地出水水质均达到Ⅱ类水标准。美人蕉能够有效去除CODMn。

3 结论

通过两组不同形式的人工湿地对城市污水净化能力的试验研究, 两组人工湿地对水中各个指标均有较好的去除能力。第一组湿地单元对TN、TP、浊度的净化效果优于第二组湿地单元, 而CODMn的去除效果劣于第二组湿地单元, 因此可将两组湿地单元中植物进行合理搭配, 提高湿地单元对受污水体的去除能力, 试验中两组湿地对TN的去除效果均未能达到城镇污水污染物排放标准。砾石基质的人工湿地适合处理磷含量高的污水, 但不适合处理氮含量高的污水, 建议引入沸石基质, 和砾石基质一起作为组合基质。

摘要：为了研究在实际应用中使得污水净化效果最佳的湿地形式, 对两组不同形式的人工湿地对城市污水的净化能力进行了比较。通过对两组湿地中各个水质指标的检测发现:两组人工湿地对TN、TP、浊度、CODMn的去除率分别为40%、96%、93%、53%和26%、83%、90%、60%, 除了TN外, 其他出水水质指标均达到GB 18918—2002的二级排放标准;砾石基质的人工湿地适合处理磷含量高的污水, 但不适合处理氮含量高的污水, 为使得氮含量达到城镇污水污染物排放标准, 建议引入沸石基质, 和砾石基质一起作为组合基质, 或者引入去氮能力强的植物。

关键词：净化能力,去除率,基质,沸石

参考文献

[1] 刘汉湖, 白向玉, 夏宁.城市废水人工湿地处理技术.徐州:中国矿业大学出版社, 2006Liu Hanhu, Bai Xiangyu, Xia Ning.Constructed wetland treatment technology of municipal wastewater.Xuzhou:University of Mining Press in China, 2006

[2] 国家环境保护总局, 《水和废水检测分析方法》编委会.水和废水检测分析方法 (第四版) .北京:中国环境科学出版社, 2002State Environmental Protection Administration.Monitoring and analysis methods of water and wastewater (forth edition) .Beijing:Environmental Science Press of China, 2002

[3] 张翔凌, 张晟, 贺锋, 等, 吴振斌.不同填料在高负荷垂直流人工湿地系统中净化能力的研究.农业环境科学学报, 2007;26 (5) :1905—1910Zhang Xiangling, Zhang Sheng, He Feng, et al.Effect of different filter media on the treatment performances of vertical flow constructed wetlands at high hydraulic loading.Journal of Agro-Environment Science, 2007;26 (5) :1905—1910

[4] 李旭东, 周琪, 张荣社, 等.三种人工湿地脱氮除磷效果比较研究.地学前缘, 2005;12 (Z1) :73—76Li Xudong, Zhou Qi, Zhang Rongshe, et al.A comparative study on nitrogen and phosphorus removal performance for three types of constructed wetlands.Earth Science Frontiers, 2005;12 (Z1) :73—76

[5] 汤显强, 李金中, 李学菊, 等.间歇曝气对人工垂直潜流湿地氮磷去除性能的影响.环境科学, 2008;29 (4) :896—901Tang Xianqiang, Li Jinzhong, Li Xueju, et al.Effect of intermittent artificial aeration on nitrogen and phosphorus removal in subsurface vertical-flow constructed wetlands.Environmental Science, 2008;29 (4) :896—901