龐 珺，王秀峰

(山東農業(yè)大學園藝科學與工程學院，山東 泰安 271018)

1 引言

在濕地的功用越來越受重視的今天，濕地也漸漸變成了時髦的詞匯，被眾多設計師青睞，越來越多的運用到景觀設計中。近年來，通過對濕地進行科學監(jiān)測和研究，發(fā)現(xiàn)其存在著多方面的社會、經濟和生態(tài)價值，是一個完整的生態(tài)系統(tǒng)，具有很強的自我調節(jié)能力［1］。在世界自然資源保護聯(lián)盟(IUCN)、聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署(UNEP)和世界自然基金會(WWF)編制的世界自然保護大綱中［2］，濕地與森林、海洋被一起并列為全球三大生態(tài)系統(tǒng)，被譽為“地球之腎”［3］。但人們對濕地的理解仍然相當匱乏，需要更加深入地解讀濕地、解讀人工濕地。

2 研究現(xiàn)狀

在大自然長期的發(fā)展變化過程中，濕地本身已經具備了自我凈化、自我完善的強大能力，使自然界得以持續(xù)而有序地運行［4］。按自然界自身規(guī)律去恢復其本來面貌，強化其自身的自凈能力去治理被污染水體，是人與自然和諧相處的合乎邏輯的治污思路，也是一條創(chuàng)新的技術路線［5］。如今，在環(huán)境科學方面和景觀規(guī)劃方面，國內外對人工濕地的研究與應用正逐步深入，并已收到了很好的效果。

2.1 國外研究現(xiàn)狀

2.1.1 環(huán)境科學應用中人工濕地研究現(xiàn)狀及進展 人工濕地處理污水工藝在世界各地受到重視并被運用，是在20世紀70年代Kickuth 提出人工濕地污水處理系統(tǒng)“根區(qū)法”理論后開始的。該理論的提出掀起了人工濕地研究與應用的熱潮，標志著人工濕地作為獨具特色的新型污水處理技術正式進入水污染控制領域［6］。美國、英國在20世紀中葉以后，相繼展開人工濕地的調查、研究，提出了有關機理和一些設計規(guī)范和數(shù)據(jù)，標志著人工濕地處理系統(tǒng)作為一種獨特的污水處理技術進入環(huán)境科學技術領域［7］。

到20世紀末，世界各國各領域的專家學者開始從不同的角度研究濕地，希望從結構、功能、過程、動態(tài)等方面對濕地進行深入分析了解，探索保護與利用協(xié)調發(fā)展的模式。北美、歐洲等發(fā)達國家濕地方面研究成果涉及范圍較廣，從濕地生態(tài)系統(tǒng)的保護及管理、濕地開發(fā)利用、微量元素的遷移、生境特點及效率、濕地效益分析、濕地污水處理功能分析、濕地植被的因子分析、濕地損失原因分析、濕地生物多樣性等方面均有較為深入的研究［8－15］。

人工濕地應用于環(huán)境科學領域已有近百年的歷史。利用自然濕地處理污水的方法多年前就已經被多個國家使用，而有意識、有目的地利用濕地系統(tǒng)進行污水處理則始于20世紀70年代。而人工濕地在污水處理等方面的不可替代性已經通過幾十年的研究探索得到證實，最早運用人工濕地處理污水可追溯到1903年，這個被認作世界上第一處用于處理污水的人工濕地建在英國約克郡Earby，直到1992年仍在連續(xù)運行［16］。自其建成后，人們對濕地的污水凈化機理展開了廣泛的研究，逐漸從“黑箱理論”深入到包括污染物去除機理、影響因素、工藝結構等各方面的研究［17］。1974年在西德Othfrensen進行了第一個完整的人工濕地試驗，運行結果相當理想［18］。在北美，20世紀70年代就已經開始對不同設計的人工濕地進行實驗，觀察到濕地具有同化能力。隨后各種不同的濕地在世界各地己被用來處理大量不同的廢水，并且取得很顯著的效果。截止到1998年美國有600 多處人工濕地工程用于處理市政、工業(yè)和農業(yè)廢水［19］。在丹麥、德國、英國各國家均至少有200 多處在運行［20］，在新西蘭也有80 多處人工濕地投入使用［21］，北美2/3 的濕地是自由表面流濕地，其中一半是自然濕地［22］。地下潛流系統(tǒng)在歐洲應用較多，特別是在一些東歐國家［23－27］。

2.1.2 景觀規(guī)劃設計中人工濕地研究現(xiàn)狀及進展 從奧姆斯特德(Olmsted)中央公園談起，1880年由景觀設計師奧姆斯特德在波士頓主持制定了以“自然濕地”為名稱的濕地規(guī)劃［28］。這是美國城市線性濕地公園思想和實踐的起源，成功地把濕地自然過程與城市公園體系相聯(lián)系，促進濕地空間的活力。設計師在規(guī)劃時，對查爾斯河流域進行了景觀規(guī)劃和改造，恢復了自由彎曲的河流體系，并按自然規(guī)律重新構造了灘地和濕地，成為早期對人工濕地景觀利用的典范［29］。隨后，美國等發(fā)達國家對人工濕地的作用又有了進一步的認識，發(fā)現(xiàn)濕地植被和土壤可以凈化污水，從而探索將水域空間的治理、地下水蓄積等與城市公園結合起來的方法［30］。例如，1998年美國圣保羅市對安姆斯湖(AMES)的改造。

從20世紀50年代末，發(fā)達國家興起了濱水濕地景觀設計的復興，在大部分大城市內都進行了濕地景觀建設和改造［31］。其中最為著名的有英國倫敦的濕地中心、德國漢堡市“輪渡終點站”、波士頓的羅爾碼頭濱水濕地項目、芝加哥的海軍碼頭。亞洲的日本，濕地開發(fā)也是建設熱點，著名的東京濱水開發(fā)(1989年)，大阪的濱水濕地整治(1988～2000年)等項目，都是濕地建設項目，并取得了較好的綜合效益［32］。

2000年夏天，泰晤士河畔的倫敦濕地公園正式向大眾開放，緊鄰繁忙的希思羅(Heathrow)國際機場，距離倫敦市中心不到6 km，它為城市濕地的保護和開發(fā)提供了一個成功的利用模式，并被譽為“展示在未來的世紀里人類與自然如何和諧共處的一個理想模式”［28］、“一個讓人驚異的、奇跡般的地方，使得人類和野生生物在我們美好的城市中相聚”，是現(xiàn)今歐洲最大的人工濕地生態(tài)系統(tǒng)［33］。

隨著生態(tài)設計理念在景觀規(guī)劃領域的逐步滲透和影響，世界各國開始加強對人與自然交流共生空間規(guī)劃設計的關注，著重開發(fā)景觀的社會功能性，探索延伸出新的設計理念，如以濕地景觀為主題的日本的YATSU 自然濕地觀察中心及香橙公園，用生態(tài)設計的方法，營造優(yōu)秀的城市濕地公園［34］。瑞典的T.Senderkus 指出了濕地景觀的重要性，并提出了“景觀透視”(landscape perspective)的概念［35］。目前在濕地公園建設與管理等方面，美國、英國、日本、澳大利亞、馬來西亞等國均已積攢了較成功的經驗。

總體來看，國際上對濕地景觀的技術理論研究及實踐應用相當積極和廣泛，積累了豐富的經驗，研究成果涉及各個領域。但是，尚未從廣度上形成各學科聯(lián)系綜合性強的研究成果，也未形成全面的理論體系。

2.2 國內研究現(xiàn)狀

2.2.1 環(huán)境科學應用中人工濕地研究現(xiàn)狀及進展 目前，人工濕地生態(tài)系統(tǒng)凈化廢水的研究，已涉及到濕地生態(tài)系統(tǒng)的結構、濕地生態(tài)系統(tǒng)凈化廢水的原理、功能及其限制條件、濕地生態(tài)系統(tǒng)多個單元的組合、濕地生態(tài)系統(tǒng)的參數(shù)設計、濕地生態(tài)系統(tǒng)處理廢水的經濟效益分析、濕地生態(tài)系統(tǒng)中的大型水生植物以及濕地生態(tài)系統(tǒng)的調控等等各個方面［36］。

人工濕地凈化廢水的機理十分復雜，迄今還留有許多問題尚待澄清。根據(jù)其不同利用目的和方式，現(xiàn)階段國內對人工濕地基礎理論的研究集中側重在工藝流程、水質污染凈化、生態(tài)環(huán)境評價、植物配置等幾個方面。

趙大傳等在文章中研究得出厭氧折流板反應器(ABR)與人工濕地(constructed wetland)的組合工藝可作為農村生活污水的處理工藝推廣使用的結論［37］。鄭蕾等分析了人工濕地設計涉及的動力學和水力學，對比了傳統(tǒng)污水處理技術和人工濕地技術的特點，列舉實例分析了人工濕地的優(yōu)化工藝組合［38］。陸琦等在總結國內外人工濕地傳統(tǒng)設計方法的基礎上，引入了Monod 反應動力學模型和離散型水流流動模型，提出了復合垂直流人工濕地的優(yōu)化設計方法［39］。

張瓊華等從設計規(guī)模、水質標準、濕地平面和堤壩設計、進水方式以及防滲結構和濕地植物等方面，介紹了用于景觀水體水質凈化的人工濕地系統(tǒng)及設計方案［40］。程鳳林對建立的人工濕地數(shù)學模型在兩種情況下進行了計算和討論，從而得到不同情況下，給出初值及邊值污染物的相對濃度，為提高人工濕地污水處理提供了有力的理論依據(jù)［41］。

焦璀玲等結合平陰濕地實際情況，采用MIKE 21 模型對濕地示范區(qū)進行了二維水動、水質模擬，給出了水體中污染物隨時間和空間遷移變化規(guī)律，分析了濕地在改善當?shù)厮h(huán)境方面的作用［42］。田海龍等通過分析影響我國區(qū)域人工濕地建設的幾個重要因素，建立了人工濕地適宜性評價的指標體系，對人工濕地建設的適宜性進行了定量化判定［43］。謝放尖等于2008年建立了健康評價指標體系，改進了原有評價標準，構建了模糊綜合評價模型，對蘇州太湖國家旅游度假區(qū)一期人工濕地生態(tài)系統(tǒng)進行了健康評價，識別了健康制約因子，并提出了相應的調控措施［44］。李春艷等以哈爾濱松北區(qū)城市濕地為研究對象，應用人工神經網(wǎng)絡建立生態(tài)環(huán)境質量評價的BP 網(wǎng)絡模型，選擇6個因子作為松北濕地生態(tài)環(huán)境質量的評價指標，用訓練好的BP 網(wǎng)絡進行評價［45］。

陳明利等將15 種景觀植物引入人工濕地，用于構建景觀型人工濕地污水處理系統(tǒng)，對植物在各處理單元中的氮積累特征及植物氮吸收對系統(tǒng)脫氮貢獻率進行研究［46］。朱啟紅等為篩選適應畜禽養(yǎng)殖廢水處理的人工濕地新物種，豐富濕地植物庫，選擇滴水觀音、花葉萬年青、馬蹄蓮、綠蘿、白掌共5 種觀賞植物進行水培試驗［47］。徐光來等闡述了植物在濕地系統(tǒng)中的重要作用，分析了濕地植物在人工濕地處理污水中起作用的影響因素［48］。劉洋等通過對栽種有蘆葦和美人蕉的水平潛流人工濕地進行兩年多的試驗研究，分析人工濕地去除效果隨運行時間變化的規(guī)律，探討不同季節(jié)和溫度對COD、TN和TP 去除率的影響［49］。

雖然我國利用人工濕地進行污水處理的嘗試起步較晚，但近年來取得了一定成效。我國在“七五”期間開始了人工濕地的研究。首例采用人工濕地處理污水的研究工作始于1988～1990年在北京昌平建造的自由表面流人工濕地，對城市污水進行處理［50］。1990年，國家環(huán)保局在深圳白泥坑建造了第一個規(guī)模較大的人工濕地作為城市污水處理試驗場，處理3100 t·d－1的城市人工濕地示范工程，占地面積12.6 hm2［51］。1992年，天津市環(huán)保所在實驗室建立了人工濕地的研究系統(tǒng)，對人工濕地處理廢水的規(guī)律進行了系統(tǒng)的研究［52］。

此外，對人工濕地的營建有許多成功案例，深圳“洪湖公園”中興建了一處人工濕地，這是中國首次在城市綠地中應用人工濕地的嘗試［53］。之后，中國在成都興建了“活水公園”，它展示了人工濕地系統(tǒng)處理污水新工藝的以水為主體的環(huán)境科學公園［54］。沈陽市于2003年采用人工濕地生態(tài)技術治理城市污水，并在沈陽渾南新區(qū)建設了一塊占地約10×104m2的人工生態(tài)濕地，為人工濕地技術在北方地區(qū)的應用提供了一個很好的借鑒［55］。

2.2.2 景觀規(guī)劃設計中人工濕地研究現(xiàn)狀及進展 20世紀70年代我國才開始注重人工濕地的建造與利用，起初主要關注工藝流程、植物選取、處理效果等方面，對濕地景觀設計研究相對較少。近年來，隨著生活水平提高，人們對環(huán)境質量的要求也在不斷增強，環(huán)保意識提高的同時要求污水處理技術的進一步完善，濕地系統(tǒng)作為一種集合了功能和景觀于一體的生態(tài)環(huán)境景觀資源，逐漸成為城市景觀的必要組成要素。

濕地作為城市稀有的自然資源，是城市綠地生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，許多學者對濕地的景觀規(guī)劃、保護以及開發(fā)利用等方面都進行了不同程度的研究，為更好地保護和利用濕地提供了重要的科學依據(jù)。

俞孔堅、李迪華、孟亞凡于2001年以北京中關村生命高科技園區(qū)規(guī)劃為例，介紹了濕地生態(tài)系統(tǒng)在高科技園區(qū)規(guī)劃中的應用。分析表明，建立濕地生態(tài)系統(tǒng)不僅可以帶來顯著的生態(tài)效益和經濟效益，同時還能夠大大節(jié)約使用水資源［56］。隨后，吳維芳以深圳“海上田園”為例，從生態(tài)、文化、經濟方面分析了設計和施工中需要關注的問題，并對以生態(tài)文化為主題的大型旅游區(qū)的建設提出了一些獨到見解［57］。沈實現(xiàn)等介紹了濕地生態(tài)系統(tǒng)的概念及定義，指出濕地生態(tài)系統(tǒng)恢復的重要意義，并以浙江富陽鹿山濱江景觀規(guī)劃設計為例，提出了建設城市濕地公園是保護和恢復濕地生態(tài)系統(tǒng)的有效手段和濕地生態(tài)旅游資源開發(fā)的重要模式［58］。濕地國際中國辦事處主任陳克林提出了濕地公園的特點和建設工程以及管理中應注意的問題［59］。牛曉君通過介紹人工濕地的主要植物體系，并對其進行了環(huán)境生態(tài)效益、社會經濟效益、景觀效益等分析，推薦了人工濕地中常用的一些植物［60］。駱林川等對南京秦淮河濕地公園潛在生態(tài)經濟效益進行了分析，總結了濕地公園與城市生態(tài)安全和生態(tài)環(huán)境的關系［61］。屈海燕等通過對沈陽世界園藝博覽會人工濕地景觀設計的分析，闡述了在人工濕地景觀中模擬生態(tài)空間建設的幾點設計要求，并指出了人工模擬生態(tài)空間中還需注意的問題［62］。岳樺、孫文通過設置樣方的方法調查黑龍江省植物園濕地專類園植物群落種類與構成，結合公眾對濕地景觀特征的美感度偏好的心理問卷調查研究，探討人工濕地景觀公眾的認可程度［63］。

1998年，美國“水的保護者(Keepers of The Waters)”組織的創(chuàng)始人貝西·達蒙(Betsy Damon)女士及中、美、韓各國專業(yè)人士共同設計的成都活水公園是我國城市公園規(guī)劃設計建設中首次把人工濕地技術作為景觀要素運用在城市公園中，并成為城市人工濕地景觀的成功范例，是我國城市人工濕地景觀運用在城市景觀中的開山之作，它是我國人工濕地景觀設計興起的重要標志和里程碑［64－65］。

最近幾年，隨著我國改革開放的深入和社會經濟的全面發(fā)展，為滿足人們日益增長的物質文化生活的需求，我國許多城市進入了人工濕地景觀的營造摸索階段，一些經濟發(fā)達的地區(qū)開始建設濕地公園，較為成功的有:杭州錢塘江濱江濕地、太原市汾河河流沿岸濕地地段開發(fā)、廣州肇慶濕地公園、浙江西溪濕地公園、福建烏龍江濕地公園、山東榮城濕地公園、香港米蒲濕地公園等等。與此同時，在小區(qū)居住環(huán)境規(guī)劃設計中，人們也充分發(fā)揮濕地的功能和優(yōu)勢，將傳統(tǒng)的生活小區(qū)建成更適合人居住的生態(tài)小區(qū)。

目前，濕地保護己不再局限于僅僅建立濕地保護區(qū)和進行濕地管理，而是從景觀和生態(tài)系統(tǒng)角度考慮，進行跨區(qū)域全球范圍的相互合作。

3 存在問題

綜上所述，目前世界上越來越多的國家都認識到濕地建設與保護的重要性。各種關于濕地保護、恢復、重建、規(guī)劃等方面的研究項目和研究組織相繼出現(xiàn)，濕地研究趨向于綜合化，開展生態(tài)、環(huán)境、水文和資源科學的協(xié)同研究，尤其在解決區(qū)域性的濕地理論和實踐問題上，跨學科的綜合研究越來越多，研究也越來越深入，并取得了一定的研究成果。但在人工濕地的生態(tài)景觀研究方面仍存在許多問題。

(1)與環(huán)境科學方面對人工濕地處理污水方面的研究相比，景觀規(guī)劃設計方面的人工濕地研究較少，且并未形成完整的體系理論。

(2)國際上對人工濕地的研究已相當活躍，涉及到各個領域。發(fā)達國家濕地研究居國際濕地研究的領先地位，發(fā)展中國家濕地研究水平也有大幅度提高，在某些方面發(fā)達國家與發(fā)展中國家研究水平的差距正在不斷縮小。但總體來說，我國的濕地研究起步較晚，人工濕地景觀規(guī)劃的理論研究與具體實踐還十分薄弱，與發(fā)達國家之間的濕地研究水平有一定的差距，人工濕地公園的建設也處于初始階段。

(3)對人工濕地的研究及保護策略多從生態(tài)學角度進行，只局限于保護為主的方案，對經濟、政策、資金等考慮較少，可操作性差。

4 展望

人工濕地營建景觀的功能符合自然發(fā)展規(guī)律，也符合人類可持續(xù)發(fā)展的要求。人工濕地營造的生態(tài)環(huán)境景觀作為一種獨特的水景形式，從社會、經濟、生態(tài)、環(huán)境和景觀幾個方面來講，都具有可行性和創(chuàng)新性。目前，在生態(tài)景觀領域的應用研究還處于起步階段，今后應在人工濕地營造生態(tài)環(huán)境景觀的基礎理論、結構功能、規(guī)劃設計、營造形式、構成要素及生態(tài)環(huán)境景觀的和諧統(tǒng)一等方面加強研究和探索，充分發(fā)揮人工濕地的綜合效應。

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