顺其自然合理确定景观水系——以镇江新区北湖为例
  发布时间:2020-09-23 12:44   来源:城市怎么办

前言:亚里士多德说,“人们来到城市是为了生活,人们居住在城市是为了生活得更好。”从城市诞生时起,塑造城市之美、创造美好生活就一直是人类追求的主要目标之一, “城市,让生活更美好”也是上海世博会的主题。综合国内外研究成果和中国特色新型城镇化发展实际,我们认为,中国特色“美丽城市”是指全面彰显生态自然美、人文特色美、经济活力美、社会和谐美、政治清明美、生活幸福美,具有自身特色,能够满足人的全面发展需求的城市。

城市之美研究院即日起与战略合作单位共同推出案例深度解析,分享实操经验,共同助力美丽城市建设。

近20年来,水体景观在各种城市环境、园林及景区中普遍发展起来,然而如何寻找低价优质的补充水源以及如何保证水体水质却成为园林设计与管理中的一大难题。本文结合镇江新区北湖公园对人工水体景观的设计理念、生态学水处理原理、以及水源补充、水质净化进行了有效的实践。

镇江新区北湖公园位于镇江大港片区未来城市CBD核心,大港北湖路以南,团结河以北,银山路以西,赵声路以东。公园有近800亩生态湖面,融合中心商贸区配套建筑,构成了新区城市中心商贸区。

一、水源分析

1.1三处水源

公园中北湖生态水系是景观的核心,水面约17公顷,水系最深6米。水体总保有水量约为80万立方米,由于北湖为新开挖湖,年补水量约130万立方米。北湖年补水量大,作为景观用水,使用方对水源要求较高,寻找合适补水水源成为景观湖设计的关键。根据工程现场条件,能够为北湖补水的水源有三处:

(1)长江:北湖距离长江约4km,这是本工程最初优先考虑的补充水源,长江水源供应稳定,水质较好,引入时只需要在头部设沉砂池沉沙后就可以作为水源,但是将长江水引至北湖亦有几点问题:

1)需要动力将江水提升至北湖,管道长度4km,初期投资较大。

2)长江水需要交纳水资源费。

3)江水泥沙较大,需要在头部设置沉砂池。

(2)北湖附近的团结河,团结河为城市排洪河,平时水质较差雨天时水量较大。团结河与北湖隔一条马路,提升方便,无需缴纳水资源费,动力费用也会比长江水大大减少,但是其水质很差,平时河水会散发出臭味,若采用团结河水作为水源,需要在头部建比较复杂的水处理设施。

(3)用过环湖附近市政雨水管网收集的雨水。北湖附近有完善的雨水收集管网,附近道路较高,市政雨水可以自留入湖。

1.2水源存在的问题

雨水作为水源优点是天然的水源,无需水资源费及动力费用。但是雨水水源存在以下几个问题:

1)补充水源不稳定,雨水只在雨天才能汇流。

2)泥沙较多,水流不稳,水流在较短时间内汇入,容易将湖底泥沙冲起,造成降雨期湖水变浊。

3)水质不稳定,特别是汇流初期,水质较差。

1.3改善现有水源

备选的三处水源各有优缺点,经过经济比较,综合各种水质处理技术,最终确定北湖采用雨水作为水源。采用雨水作为主要补充水源,在经济上初期投资最少,技术上可行,但是必须采用相应的技术措施,量克服雨水水源的各种不利条件,才能够使北湖变成一处”碧波荡漾,鱼鸟成群”的美湖美景。针对雨水水源的各种问题,在工程上采取各种措施,降低了雨水带来的各种不利影响。

首先,针对雨水水源不稳的问题,只需要引入备用水源即可,备用水源可以采用江水,也可以采用团结河河水。鉴于江水一次性投资太大,故经过详细比较后决定采用团结河河水作为备用水源。虽然团结河水质较差,但作为备用水源,后续采取适当技术措施,处理后可以作为北湖补水水源。

为减少泥沙,防止雨天入湖雨水冲击湖底淤泥,在雨水管网入湖的头部,结合景观设置较长喇叭口式的卵石滩缓冲带,沿迎水面大量种植挺芦苇、菖蒲等挺水植物,可以有效沉淀过滤雨水中的的杂质。经过挺水植物区的阻缓,大大减缓入湖的水流速,减少对湖底泥沙冲击。

二、改善水质

2.1影响水质的因素

对北湖来说,水源的选择主要是投资大小的影响,但是能否保证湖水水质才是景观湖成功与否的关键。不管是市政雨水管入湖作为水源还是团结河河水作为水源,对于景观要求较高的北湖来说,水质都达不到要求。

除了补充水源中含有较多的污染物另外,景观湖自身特点也会使湖水水质变坏,可能的途径包括:

1)区内的植被施肥和喷洒农药,会在植被和土壤中残留污染物质,最后随地面径流或地下渗流带入景观水体。

2)雨水(特别是初期雨水)在洗涤和溶解了空气中和地表面上的污染物质进入人工湖。

3)植物残体(如树叶等)进入景观水体腐烂造成的污染。

4)在人工湖中养鱼,投入过多的食料和鱼类排泄物。补充水体中含有较多的污染物。

过度的有机污染超过水体的自净能力将造成水体黑臭,N、P污染将导致水体富营养化,产出大量的藻类。根据本项目的实际情况,北湖位于镇江新区,雨污水分流比较完善,水体受有机污染发生黑臭的可能性基本可以排除。主要是水质富营养化问题,表现为在合适的条件下,出现藻类爆发性生长(俗称水华),或在硬质驳岸和池底上将附着生长大量的青苔。

针对富营养类型的水体进行净化处理,重点应该去除其中的藻类,并尽量降低水体中的氮、磷含量,才能确保景观水水质。目前国内外大量的研究和工程实践表明,要有效治理好这种富营养化类型水质,应该采取多管齐下的方法。通常采取的方法有:水体循环流动、生态系统建立和采取一定的人工净化措施。通过这样的方法,才能对湖水进行标本兼治,将短期治理和长期治理相结合,达到去除N、P和少量有机物,维持湖水的生态平衡的目的。

2.2 ANCS水处理方式

为了保证湖水水质,对北湖的水质处理决定采用人工干预式生态水处理的方式(简称ANCS)。“ANCS”的净化思路,就是以构建生态圈为主,使水体进行自然净化,但是由于水体中生态圈比较脆弱,容易受到外界污染的破坏。当水体水质无法达到生态圈自然净化的要求时,使用综合净化装置使水体中的污染物质降低到生态圈能够承受的地步,然后再依靠自然净化(水生动植物),有效维持和改善水质。

ANCS系统首先在水系中构建生态净化系统:

污染物进入水体后其中的有机物被细菌分解成无机物,无机物(包括N、P等营养物质)又被水生植物通过光合作用转化成植物细胞;水生植物又可成为鱼虾贝等浮游动物的食物;浮游动物又被一部分鱼类捕食;鱼、虾的排泄物及死亡的水生生物的尸体又可被细菌分解成无机物,然后再继续循环下去,构成一条食物链。河水经过生态系统营养成份的循环后得到净化,称为水体的“生物自净”。

建生态净化系统,遵循了近自然原则、多样性原则、景观性原则、经济性原则,综合考虑所有当地自然因素,包括气候、水文、植被、动物、土壤等,尽量采用适应当地自然条件的土著物种配置,充分利用周围得天独厚的自然条件,结合景观的要求营造一个生物多样性的生态系统,生态系统中食物链复杂化,有助于使整个生态系统持久稳定,从而增加水体自净能力。

当湖水水质产生变化,北湖自身的生态系统被扰乱,无法满足水质要求时,ANCS系统对水系下游取水,进入气浮及过滤设备对湖水处理后进入水街后回流至北湖上游,完成水系的循环净化处理,去除水中的藻类和过量的污染物质,保证水质清澈,辅助恢复植物的生态自净系统。这样既保持了优良的水质,又可以节省运行成本。当雨水不满足湖水的补充水源时,ANCS系统利用高效的水处理设备抽取外河水净化后作为补充水源。

ANCS系统中的高效水处理设备采用“气浮-生化-过滤”三合一技术,有效去除藻类、有机物和泥沙。

“ANCS”系统中存在着三种对氮、磷和去除机理:

1)水生植物对氮、磷的吸收,并随收割被从水中去除;

2)综合净化装置中气浮对藻类的有效去除,也可以大量去除水中氮和磷(因为藻类中富集了大量的氮和磷),相当于植物的收割。

3)生化系统对于溶解性有机污染物的去除。

通过各种工程措施及“ANCS”系统的实施,使北湖水质有了一个可靠的保证,经过建成后实测,平时湖水水质能见度0.5米以上,岸边清澈见底。雨天时入口处水流平缓,仅入口附近水质较浑,主要湖面处水质基本不受影响。

三、预计后期效益

北湖不仅取得低价有效的水源,而且取得了可观的经济及社会效益,取得了良好的经济及社会价值:

1)降低雨水径流量,建成后的北湖营建了一个低影响雨水排放系统。降雨时,雨水管网中雨水首先进入北湖进行储存、延缓,然后溢流入下游排洪渠,可以起到类似湖泊的蓄水及错峰排水的效果,有效减少下游的排洪量。

2)大大节省自来水,符合当今节能节水的社会潮流。作为浇灌的其他类非饮用水的水源,北湖周边绿化及广场面积22万平方,干旱时每天浇洒用水需要880立方。北湖设置了完善的水质保证措施,湖水水质完全满足广场及绿化浇洒用水。故区内所有绿化及广场浇洒用水不采用自来水而是全部采用湖水,每年绿化浇灌就可以节省自来水量10.6万立方。

3)良好的景观效果,北湖及周边景观建成后,效果良好,风景优美,水质清澈,成为镇江商贸新区的主要休闲公园,成为新区以及镇江市健身休憩、摄影拍照、旅游休闲的美好去处。

参考文献:

1.傅伯杰,陈利顶,马克明,王仰麟,等.景观生态学原理[M].北京:科学出版社,2001.

2.黄玉瑶.内陆水域污染生态学-原理与应用[M].北京:科学出版社,2001.

3.柳骅,夏宜平.水生植物造景[J].中国园林,2003(3):59-62.

4.任南琪,周大石,马放.水污染控制微生物学[M].哈尔滨:黑龙江科学技术出版社,1993.

本文作者:铁志收 杭州园林设计院股份有限公司建筑设计研究院副院长

城市之美研究院是杭州城市学智库重点打造的协同创新平台,发端于2014年生态文明贵阳国际论坛,成立于2019年中国城市学年会,旨在通过“政、产、学、研、用、资”六位一体推动“美丽中国”、“美丽城市”建设。

“环境立市”战略与杭州手法、生态类基础设施保护和利用的“POD模式”等相关理论与实践培训。

联系人:王老师,0571-85236593

以POD+PPP+EPC综合开发模式为特色,为各级党委政府、企事业单位提供战略定位策划、生态环境规划编制、土地一级开发、生态类基础设施保护和利用、产业导入及运营管理等一揽子解决方案的全过程咨询。

联系人:邱老师,0571-85851510

供稿:吴雨馨

审核:蔡峻

  作者:  编辑:陈俊男