城市水景的生态设计与综合治理研究

城市水景的生态设计与综合治理研究-----nars：长期清澈秀美的自然水景系统金元欢（浙江大学环境与发展研究所，浙江，310000）摘要：本文对传统城市水景设计和治理方法作了一个系统的回顾，并指出了其存在的问题，并对城市水景的生态设计提出了基本的设计思路和原则。在多年多学科交叉研究和实践的基础上，提出了景观水体的根本解决方法------nars(naturalaquascaperestorationsystem)自然水景系统。该方法师法造化，采用生态设计和综合治理的方式，可以营造出一个自然生动的水体景观，并能长期保持清澈秀美，养护成本很低。nars自然水景系统的研究成果，可以广泛应用于住宅小区、城市、园林、风景区等的水景设计和治理中。关键词：城市水景nars水景自然水景城市水景治理城市水景设计生态水景Nars：ASolutionToMakeWaterClearAndBeautifulJinYuanhuan,Ph.D（InstituteForEnvironmentAndDevelopmentResearch,ZhejjiangUniversity）Abstract：basedontheexperimentsandmodelsofaquascapestudiesinmanyyears,anewsolution---NARStechnique----tomakethewaterbodyofriversandlakesveryclearandbeautifulhasbeenworkedout.WithapplyingtheNARStechnique,thepollutedwaterbodycouldbekeptclearunderalowermaintenanceprice.NARScouldbeusedforwaterbodytreatmentandlandscapedesigninvariousfieldssuchasurbanplanning,landscapedesign,residentialquartersandscenicspotsetc.Keywords:narsaquascapewaterscapewaterprocessinglandscapedesign1城市水景项目可能产生的问题由于一般景观水体（如人工湖、池塘等）大多没有按自然水理设计，基本上是一个几无自净能力的封闭系统，且其内部组构不合理，加上外来物质输入，随着时间的推移必将产生富营养化，最终水体变得浑浊不堪，后果严重者甚至会导致水体发黑、变臭，影响景观水体的美观，所以大多城市水景已完全没有自然中的那种美丽生动的景观了。城市水景的设计，其实需要用许多巧思，如驳坎的处理等。城市水景的应用，若无法好好设计和治理，即会变成浊水和污水，对景观本身产生极为不利的影响。如果河道受到不同程度的污染，不但起不到改善自然环境的功能，反而会对周围的环境造成一定的不利影响，甚至会影响附近居民的正常生活。因此，如何保证水体的清澈已成为政府和百姓关心和头痛的话题。2传统城市水景设计方法及存在问题众所周知，目前城市水景问题不少，主要表现在两个方面：即设计和治理。目前城市水景设计的问题主要有：(1)设计与治理缺少同步考虑由于专业不同，目前景观或园林的城市水景设计，一般考虑景观效果和文化表现较多，而中国城镇水网考虑水质治理问题较少。因此，设计与治理很少同步考虑，也为将来水质问题埋下了隐患。(2)防渗处理问题要不要做是个问题，如何作也是个问题。相当多的防渗处理设计成硬质如钢筋混凝土等，事实证明，这种设计问题多多，其防渗效果是也有诸多问题，如底板容易断裂和渗漏，且不易发觉和补救。(3)驳坎与亲水像水利防洪做堤岸那样做驳坎可算是目前在城市水景设计中最大的败笔。它彻底地破坏了水岸的生态功能，减少了亲水性，同时使水质受到严重影响。驳坎不是不可以做，关键是如何设计。我们可以将必须做的驳坎设计得很具亲水性，而现在设计的有些所谓亲水平台，其实往往远离水面，并不亲水。(4)水生态系统由于硬质的底质、生硬的驳坎等，造成了水生动物栖息地和水生植物系统的致命破坏，生动自然美丽的水景似乎离我们越来越远。因此，我们更强调城市水景的生态设计。3城市水景的生态设计我们知道，就自然界生态水景之循环过程中有四个基型态存在：流、落、滞、喷。水景也可以设计为上喷、下落、流动、静止，是乃师法造化。3.1城市水景生态设计的基本原则3.1.1外在观赏性景观中若没有了水景。就会显得呆板缺少生气，而动静结合、点线面变化、有时加上有人文含义的水景，往往能给人带来美感，使人看后赏心悦目，是为水景的美观性设计。3.1.2内部功能性水景除供人观赏外，还有小气候的调节功能。小溪、人工湖、各种喷泉都有降尘净化空气及调节湿度的作用，尤其是它能明显增加环境中的负氧离子浓度，使人感到心情舒畅，具有一定的保健作用。同时，nars水景设计，还特别强调水质的净化功能设计。3.1.3环境整体性水景是工程技术与艺术设计结合的产品，它可以是一个独立的作品。但是一个好的水景作品，必须要根据它所处的环境氛围、建筑功能要求进行设计，并要和建筑园林设计的风格协调统一。3.1.4技术可靠性水景设计分为几个专业：①土建结构、②给排水、③电气、④水质的控制。各专业都要注意实施技术的可靠性，为统一的水景效果服务。水景最终的效果不是单靠艺术设计就能实现的，它必须依靠每个专业具体的工程技术来保障。3.1.5运行经济性在总体设计中，不仅要考虑最佳效果，同时也要考虑系统运行的经济性。不同的景观水体、不同的造型，它所需提供的能量是不一样的，即运行经济性是不同的。nars自然水景系统基本不需要换水，这就大大地节省了运营成本。3.2城市水景的生态驳岸的设计的确，我们更愿意强调城市水景的生态设计，如水景的生态驳岸的设计，主要要考虑以下内容：3.2.1不同河道断面的选择河道断面的处理和驳岸的处理有密切的关系。河道断面处理的关键是要设计一个能够常年保证有水的河道及能够应付不同水位、水量的河床，既能提供城市中理想的开敞空间环境，具有较好的亲水性、适于休闲游憩。如美国加州山裘斯格达鲁普河滨公园、维也纳的多瑙支河，即在中国城镇水网河道断面处理上采取了多种形式，景观自然宜人。3.2.2生态驳岸的选择(1)自然原型驳岸对于坡度缓或腹地大的河段，可以考虑保持自然状态，配合植物种植，达到稳定河岸的目的。如种植柳树、水杨以及芦苇等具有喜水特性的植物，由它们生长舒展的发达根系来稳固堤岸，加之其枝叶柔韧，顺应水流，可增加抗洪护堤的能力。我国传统的治河六柳法即是这方面的总结。(2)自然型驳岸对于较陡的坡岸或冲蚀较严重的地段，不仅种植植被，还采用天然石材、木材护底，以增强堤岸抗洪能力。如在坡脚采用石笼、木桩或浆砌石块等护底，其上筑有一定坡度的土堤，斜坡种植植被。实行乔灌草相结合，固堤护岸。(3)台阶式人工自然驳岸对于防洪要求较高、而且腹地较小的河段，在必须建造重力式挡土墙时，也要采取台阶式分层处理。临水可种植芦苇、菖蒲等水生植物，可生长得繁茂葱绿。4传统城市水景治理方法及存在问题目前城市水景治理的方式主要有：4.1物理方式景观水体净化的物理方法有机械过滤、疏浚底泥、光调节、水位调节、高压放电、超声波等方法，这些方法有时虽一时有一定效果，难以大规模长期实施。4.1.1引水换水一部分清水汇流到整个污染的水体中的“冲淡效应”还远远没有藻类的繁殖速度快，因此换水无法解决根本问题。此方式目前尚无成功案例，就犹如一个人的健康怎能靠输血来维持？此外，由于一次性换水会造成水源的大量浪费，在经济上是不可行的。水资源在我国是相当的匮乏，这样做不利节水。4.1.2循环过滤与引水换水效果类似，部分过滤后的清水汇流到整个污染的水体中的“冲淡效应”不明显。与引水换水方法相比较，循环过滤方法虽然减少了用水量，但日常的电能耗费增加了，同时也增加了设备的日常维护保养的费用。4.1.3底泥疏浚疏浚是指挖泥增深，并不能达到水质更加清澈的预期目标。西湖曾花巨资疏浚并承诺水质变清，但没有任何效果。目前世界上没有一个清澈的湖泊是靠疏浚而成的。4.1.4曝气充氧目前曝气的方式主要有自然跌水曝气和机械曝气，自然跌水曝气充氧效率低，但能耗低，维护管理简单，在要求充氧量较大时一般很难满足；而机械曝气充氧效率高，选择灵活，被广泛应用于湖泊或水塘的充氧。曝气方法只能延缓水体富营养化的发生，也不治本。4.2化学方法化学方法主要指投加化学药剂来杀死藻类。虽一时效果较明显，但久而久之，水中会出现耐药的藻类，灭藻剂的效能会逐渐下降，导致投药间隔会越来越短，而投加量会越来越多，灭藻剂的品种也要频繁更换，对环境的污染也在不断地增加，而这种污染会影响我们的下一代。且投加的化学药剂，使得水生植物无法生长，也就无法营造生动美丽的水景。所以说用化学的方式处理水质，虽然是立竿见影的，但它的危害也是显而易见的。4.3微生物方法在景观水水质恶化的时候，投加适当的适量的微生物（各类菌种），加速水中污染物的分解，起到水质净化的作用。微生物的繁殖速度惊人，呈几何级增长，每一次繁殖都或多或少的会中国城镇水网产生一些变异品种，导致微生物处理水质能力下降，而且很难控制其数量，同时微生物的分解物，会造成藻类的大量繁殖，再次导致水质变坏。如投加PSB是一种新颖的处理方法，对微污染水或废水中的有机污染物的去除率较高，但对氮、磷等植物营养物只能以COD:N:P=100:5:1的比例去除，祛除率相对较低。因此用微生物处理水质，必须定期进行微生物的筛选培育、保存、复壮等等一系列专业处理过程，而且不能保证水质状况长期处于良好的状态之中。4.4水生动植物系统修复水生动植物系统在控制藻类的过渡繁殖，对防止水体富营养化的发生起到的作用尚需进一步试验，若处理不当，反而会因此造成水体的污染和富营养化。许多景观水体养鱼类和种植一些水生植物后，鱼类的排泄物和水生植物的腐殖质落叶等，造成的大多是混浊、发臭的水体。4.5生物浮岛生态浮岛是一种应用于封闭水域水体净化新型工艺，其上部可种植花草，一方面吸收和降解水中的污染物，另一方面还有美化湖面景观的作用，具有立体景观效果。生物浮岛方法对水体污染治有一定的作用，但并不治本。5城市水景的治本方法----nars自然水景系统5.1原理----师法造化，综合治理水景治理其实是一个世界性的难题，大量科学试验表明，上述引水换水、循环过滤和底泥疏浚、投药等物理化学方法都是从污染后的结果再治理的，而没有从成因即水体富营养化生成机制上治理，故不用多久势必会引起重新污染。我们考虑的思路是截断造成污染的成因源头，从而来维持水景的清澈。事实上，自然界是一个十分复杂的系统。要营造这样一个长期清澈、自然的水体景观，较为科学的方法应采用综合设计和治理的办法-----即nars(naturalaquascaperestorationsystem)自然水景系统。运用nars自然水景系统，可营造出清澈美丽生动的自然水景。nars的治理主要包括以下几个子系统：nars底质综合治理、nars水质综合治理、nars微生物菌群、nars水生动植物系统和其它措施（如突变事件而导致的水质变化等）。图1水生态系统示意图中国城镇水网如微生物在自然界大量而广泛的存在，是生态系统的重要组成之一。微污染生物处理一般采用生物接触氧化法，生物接触氧化法处理的机理是使细菌和真菌类的微生物和原生动物、后生动物一类的微型动物附着在填料或某些载体上生长繁育，形成膜状生物污泥，污水与生物膜接触时，污水中的有机污染物、植物营养物氮、磷等，作为营养物质，被生物膜上的微生物所摄取，使微污染水得到净化，微生物自身也得到繁殖。这种处理方法能够有效的去除污水中有机污染物，对微污染水体的COD、NH3-N的去除率可分别达到20—30%和80—