人工湿地中水生植物生态设计运用--中国期刊网

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人工湿地中水生植物生态设计运用

发表时间：2021/6/8 来源：《基层建设》2021年第2期作者：杨雅岚

[导读] 摘要：水生植物的景观是构建人工湿地的一个重要的关节点，也是构建人工湿地的一个重要景观要素。

        四川旅游学院四川成都 610199
        摘要：水生植物的景观是构建人工湿地的一个重要的关节点，也是构建人工湿地的一个重要景观要素。但如今在大多数的城市的人工湿地当中，其水生植物的景观的发展面领着很大的挑战。不论是在植物的选择、运用上有着很大的研究方向，在植物的生态设计上也给研究人员思考的方向。
        关键词：人工湿地、水生植物、生态设计
        1 研究背景
        在我国，湿地的面积就占世界的湿地面积就有10%，目前位于亚洲第一并且在世界中排名第四，人工湿地作为了城市景观的一部分载体，能够有效地改善水资源环境，以及城市生活中现有的生态资源，从而实现人居的环境以及自然的生态环境和谐共生。在最初人工湿地出现的时候，它的功能只限于污水的处理，随着时代的变化，以及人们日益对于生活质量的追求，人工湿地不仅要在污水的处理上面做到极致，也要起到景观美化的作用。因此，在植物的运用上就有了很大的讲究，从而在对于人工湿地后期的维护与治理当中也有了很大的研究空间。水生植物的景观是构建人工湿地的一个重要的关节点，也是构建人工湿地的一个重要景观要素。但如今在大多数的城市的人工湿地当中，其水生植物的景观的发展面领着很大的挑战。不论是在植物的选择、运用上有着很大的研究方向，在植物的生态设计上也给研究人员思考的方向。
        2 研究目的
        随着时代的发展，城市的建设发展，绿色生活在当今的城市生活中成了相对重要的话题。人工湿地是城市公园中一个重要的组成部分，水生植物是生态设计的一个关键要素，但是正确的选择并且合理的配置水生植物是人工湿地功能作用得以实现的一个前提。本课题就于水生植物在人工湿地当中的生态设计搭配进行分析，从各个角度进行阐述，从而对于城市的人工湿地中的水生植物配置进行进一步的优化，形成美观、高效率的自然演替水生植物的群落。
        设计目标和原则：城市的人工湿地中的水生植物生态设计不能够脱离了城市的人工湿地这个环境来进行。经过调研发现，人工湿地的功能分区不同，水体的环境以及配置的方式也会有所不同，植物种类在各个方面也会具有相当大的差异。除了要考虑到水生植物的自身的形态特征以及生态学的特征以外，还要考虑到城市的人工湿地的功能、结构以及类型之间的关系还包括在湿地环境中的绿岛、驳岸、基底以及水体等于其他的景观要素之间的相互配合。在任何的环境当中都要考虑到水生植物的一个适应性的原则。植物所需要的环境的条件就包含了自然的环境以及人工的环境，因此在城市的人工湿地当中与其他的人工湿地又有着很大的区别，前者中，城市的景观功能就占有了很大的主导地位湿地的空间要与交通、商往等与城市有关的城市空间相结合。在不同的节点中的土壤以及水质也会有很大的差异性。因此在水生植物的设计与搭配当中，我们不仅要考虑到当地的水源条件以及气候条件，同时也要考虑到水文的变化等相关条件因素。同时也是要结合到人文经济以及社会的背景等相关综合要素。最后再进行充分的调研来分析人工环境中的节点差异性，从而使得水生景观具有很好的观赏性以及生态的功能。城市的人工湿地作为城市空间的一个生态廊道，可持续的发展成为了重要的海绵基地。如果在设计之初缺少对于水生植物的生态与其他生态因素之间关系的相关思考，忽略掉城市周边的环境因素，大面积的使用硬质的驳岸以及基底，水资源净化的能力就会相对下降，并且水体也会富营养化，水生植物就会疯长从而造成很严重的经济以及生态的损失。可持续的发展就在于要协调好城市的景观功能以及生态的功能的关系，合理的利用到水生植物，从而构建出高效率低维护的人工湿地生态系统，从而实现城市的社会效益以及生态的效益。在水生植物当中，其具有生活型的多样性、物种的多样性以及色彩的多样性，并且也与周边的景观环境形成了多层次等。同时，每一个多样性都要达到了和谐型才能够发挥到景观的作用，要在视觉上形成丰富的视觉观感，要综合考虑各个因素，来丰富水生植物变化从而增加景观的多样性。
        （1）在城市的人工湿地当中，本身是处于的水路交替的环境当中，因此它的生态的稳定以及自身的恢复能力比不上自然的人工湿地。水环境是一个具有流动性的环境，并且它的温度变化相对陆地环境是稍平缓，光照强度也稍弱。根据生态位的相关理论，水体中的植物的生态移动以及生态重叠更容易发生。在引入外来的物种时要综合考虑到该水体的具体情况。
        （2）.在实际的运用当中，要适度引进外来的特色植物，以地带性的植物为主要的素材，从而构建出具有当地特色的植物体系。也要结合到生态位和群落演替的理论把握住物种的繁殖、以及污染易控制生态安全的相关原则来进行植物的种植设计，来实现城市的人工湿地中水生植物群落的一个长期的发展。
        3 水生植物与人工湿地的相关设计
        3.1 水体中的设计
        据研究显示，水体的自净能力与污水的负荷有着密切的关系，能够影响到水生植物的对于水质的净化能力有环境的负荷、水力停留的时间以及污染源的种类等。首先污染源表现为其主要的污染物不相同，不同的水生植物对于不同的污染物有着不同等级大小的敏感度，因此表现出来的净化水的能力也会有所不同。其次污染的负荷或者是水力的负荷均指的是在景观上能够承受的一定范围内的最大的污染水量。而最后水力的停留时间在景观上体现为水体和水生植物之间作用的时间长。
        水生植物在不同的水源中会有着不同的效果，水生植物的群落生长对水质的要求相当高，在笔者的资料搜集中得出地面水的使用的目的以及保护的目标可以分为五类，其主要的参数为BOD、TP、TN、COD、SS以及氨氮等。在城市的人工湿地当中，其水源主要是分为了三类，即雨水、江河水系以及城市中的水再利用。雨水是目前作为建设海绵城市最为重要的一个部分，雨水的相关利用也成为了其重要的一环。关于雨水的收集和处理与水生植物的运用有效的结合能够丰富其湿地的景观，同时也会减少洪涝灾害。在不同的地区，雨水的污染物不同，若在其中配置到具有高净化力的水生植物的群落，综合考虑到管理的需求，我们首当选择到耐当地低温的植物种类。江河水系类的水体资源是相对比较稳定并且清洁的水资源，由于这类水源的污染负荷相对比较低，从而促进了耐性稍弱的景观水生植物的相关运用。，从而提高了其湿地植物的多样性稳定。城市中的水种类相对来说比较丰富，例如工业以及生活排水也就属于这一类。着类水的污染性相对来说较大，就目前来说，在城市的人工湿地当中，利用着类水来作为水源，其条件是相当苛刻的，要综合利用到相关的处理形式以及构筑物来使用，但一般来说这类湿地的水生植物观赏性较差，水生植物在这中就以生态防护为主。针对于不同的污染源，水生植物的选择也应该不同，若要提高其人工湿地的去除污染物的能力，就不仅要选择耐污能力强的植物，也要求植物的净化能力要足够，这主要就从两方面来进行思考：植物体内的同化污染物浓度高以及植物生物量大。若水源的水体过于恶劣，则会导致水生植物的死亡。不同的植物对于不同的污染物的效果会有所不同，例如在COD污染物类型的水体当中，灯心草、再力花、花菖蒲等这类浮水植物就可以起到很好的作用，沉水类的植物对该类污染物的效果不佳。
        水生植物在不同的水体流速当中的效果也会有所不同。在不同的水体流流速当中，水生植物会有不同的适应性。一般来说在城市的人工湿地当中，其水体的流速就与水体的形态、降雨量以及主岛风相关。在城市的人工湿地当中为了保证原有湿地的自然面貌，一般其形态多为面状水系或带状水系。通常都是这两类的水系相辅相成。有一部分的人工湿地会因为船舶的通航需求来设计部分规则的水体，这类的水体水生植物面积就会受到一定的限制。
        水生植物在不同的深度的水体当中也具有了不同的效果。这类效果主要是影响到了水生植物的生长效果。同时能够影响到水体的深度主要因素是降水量以及人为的抽调，因此在部分水为变化相对明显的地方应该配置水体深度适应性较强的水生植物。同时也可以根据水文的变化来进行适应性的生态位的移动，使得能够在沉水于挺水之间相互转化。

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在城市的人工湿地当中，一般来说，要结合到水文土地的香瓜规划要求，保持到全年的水为通常在20cm之内浮动，最低的枯水期时间不能够太长，两周之内谁最佳范围，也要尽量减少大于15cm常水位的浮动次数，这样能够有利于维持其城市人工湿地植物功能的一个运转[3]。
        水生植物在不同的驳岸当中也有不一样的搭配设计。一般常见的驳岸就有自然缓坡式驳岸、人工硬质的驳岸、以及生态可持续的工程式驳岸。在城市的人工湿地当中，仍然要以自然式的驳岸为主，来确保湿生植物于水生植物的联系。自然式驳岸能够很好的适应水位的变化，在丰水期的时候能够将水体渗到地下水当中去。想对于硬质的驳岸来说，自然式的驳岸再增加了和陆地的物质相互交换的同时也会在一定程度之上减缓水流的速度，来减少河流对于驳岸的冲刷，从而有利于水生植物的根系的生长和植物的生化作用发挥以及水中的植物以及其他的微生物得到了很好的生存环境。另外一种驳岸叫做可持续的生态工程式的驳岸，主要分为了两种形式，第一种是采用了人工的可持续材料另外一种是通过树桩以及枝条结合到可降解有机材料的相关土壤来对驳岸进行适当的固定。还有一种驳岸称为人工硬质的驳岸，利用了砖、块石以及现浇的混领土来产生稳定性强，坡度较大的城市滨水环境，在人工的维护方面更加的便利，但是生态性略差。
        3.2 城市的人工湿地中水生植物空间配置
        在湿地当中构建群落的生态稳定性是水生植物的设计目标，无论是在景观的层次上还是在植物季相上，都要做到合理规划，从而增加植物群落的抵抗力以及恢复力。在具体的配置上也是相当有讲究。水生植物可以划分为沉水植物、浮水植物以及挺水植物，根据各类植物的不同性质，将其综合搭配设计，即可搭配出完美的植物群落。在造景上，要结合到不同的海岸线的形式以及故丰水期水位线和坡度的设置来协调配置。因此，在设计之初，就要考虑到各类的植物材料三维的生长状态，对植物后期的发展进行预估，主要是要考虑到不同季节的景观变化。
        3.3 水生植物平面配置
        目前的一些城市的人工湿地当中，水生植物的配置相对来说比较单一，在平面的配置上面，水生植物可以分为组团配置以及线性配置。首先是组团配置，即垂直于岸线组团状的配置，每一个的组团均沿海岸线50cm以下及以内，以植物的层片作为了主要配置单位就是同意生活类型的水生植物。这类的配置形式适用于水面稍小，岸线稍短或者是水生植物的种植区受到了限制非生态的核心区。第二个平面性的配置指的是平面上的平行于海岸线，且呈带状的配置的水生植物的形式。从群落演替上面来说，从平面上来说，从水体到陆地以此分为了沉水植物、浮叶植物、漂浮植物、挺水植物、湿生植物以及陆生植物。这类的配置方式只要是适用于自然的海岸线长且基底条件较好。
        3.4 水生植物竖向配置
        这类方式主要是着重于使用不同的生活型植物沿水文的梯度从而形成带状的分布格局，优势种群就占领了相当大的生态位，劣势则会被迫向浅水区或者是深水区转移，因此在物种之间，其竞争就能够影响到水生植物的群落分布。水体的深度是水生植物在生长中最为重要环境因子，通过其合理水深梯度，能够有效地将丰富的水生植物的群落隐定性以及完整度，但是不同的水深梯度也会导致其神态位的重叠，从而造成物种的挤压。但是不是所有的植物种群都是按照传统的群落来进行配置，也要考虑到相互之间的影响。大部分的湿地植物都对水的深度有一定的要求范围，不同生活类型的植物就有着不同的水深度的要求。一般水生植物竖向空间的配置就需要考虑到三方面的内容需求：
        （1）划分层次：据调查显示，可以将其分为四个层次，分别是第一层次（0-10cm）、第二层次（5-50cm）、第三层次（20-150cm）、第四层次（20-300cm）、
        （2）调整：可以根据到当地的丰水期以及枯水期的水位水深来进行配置调整。
        （3）配置：围绕界限的浮动来进行垂直的尺度植物配置，在每一个不同的层次上选择水深度适应性较强的水生植物。
        水深的适应性的不同要对水生植物的种植前后生长量来进行三维上的预估计，什么样的植物在某些城市的人工湿地当中是运用较为广泛的，要综合考虑到该类植物的生长速度与水位上涨之间的关系，要做到与水为的上升保持到一至，从而较小的影响该植物的生长。
        3.5 水生植物季相配置
        水生植物的生长周期较短，一般是以多年生或者一年生的水生草本以及水生的花卉为主，所以水生植物在景观上的变化会有很明显的动态性，我们需要通过规划设计保证季相的景观完整性以及连续性。例如在城市的人工湿地当中，路网密集、功能复合、以至于水生植物花期设计相当的重要。一般来说水生植物花期是在4-10月份左右，当然，根据到各个城市的气候不同，其水生植物的花期也会有所浮动，例如遂宁市的花期主要是集中在5-9月份的样子。不仅如此，也要考虑到在低温或者高温时水生植物的生长情况，并且针对这类情况做出合理性的管理，可以选择一些相对来说较为耐寒的植物，从而维持到水生植物的生态平衡性。
        4 水生植物施工管理
        4.1 前期与后期准备
        首先是基底的准备，主要的工程内容为病原体的消杀工作以及土壤的整理工作。该构建的作用在于能够提高水生植物的稳定性以及成活率，从而有利于水生植物的种植以及成长。一般来说实施的区域是在水生植物的种植区以及要进行病原体的消杀就要在全湖的范围进行。其次是水生植物收割，如果在植物枯萎期时不进行适当的收割就会造成水体的污染，不仅如此，及时的收割可以促进植物的再次生长。再则时监测管理，要对水生植物的生长环境进行监测管理，结合到群落演替以及生态位的理论对非正常的长势植物来进行移栽。最后是病虫害的管理，也是属于后期管理的一部分内容，要给水生植物提供良好的生存环境。在种植面积以及密度要综合考虑到污染削减以及群落间的相互作用的同时也要保证景观视觉上的美感。
        种植季节
        只要包括了两方面的内容
        （1）种植温度的适应性
        其种植主要是分为了休眠期的种植以及生长期的种植，一般适宜生长期种植的植物相对来说较多，即包括了一年生的水生植物以及多年生的水生植物，还包括了部分的耐寒性相对差的植物种类。一般来说休眠期的植物只要是一些耐寒的植物品种。例如水毛花、睡莲、芦苇、黄菖蒲等等。
        （2）水生植物水分的平衡
        在各个不同类型的水生植物的移栽当中都要保证到水生植物的水分供给，尤其是在长距离的移栽当中，要保证到植物的表面湿润性，并且在种植之后就要进行充分的灌溉，保持其土壤水分状态以及过饱[4]
        参考文献：
        [1]尤长俊.城市湿地公园生态修复设计研究[D].西南交通大学，2017.
        [2]徐新洲.城市湿地公园植物景观研究[D].南京林业大学，2008
        [3]钱畅.城市人工湿地景观设计原则及方法研究[D]. 天津大学，2012
        [4]陈煜初，付彦荣.基于园林造景的水生植物应用关键技术解析[J]. 中国园林，2016，（12）：16-20