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撰文：盛梅
资料提供：美国ATA设计公司
原文发表于《景观设计》杂志2012年第1期（总第49期）
城市发展是否意味着自然的衰落？我们与自己所栖息的生态环境如何达成和解与共存？这是设计师在参与城市建设工作时，或早或晚会遇到的问题。本项目中，设计者和建造者面对这些问题，寻找着自己的解决方案。项目地处居住区中心，既是一个大型社区区公园，也是一个100%独立运行的雨水收集与处理系统，环境的可持续性始终是设计的首要目标。在实践中，设计师进行了许多生态环境建设的思考与尝试，希望这里的资料能够为其它发展项目提供有价值的参考。
项目概况
万科东丽湖湿地公园位于天津市东北方郊区，紧邻东丽湖水库。它所在的东丽湖社区，是一个273公顷新城开发，拥有独栋别墅、多层至高层住宅、商业、学校等多种功能，预计居民3至5万人。此地原本是大片的芦苇荡和规整的鱼塘，在平缓的天际线下，一个高密度的综合居住区慢慢呈现，各式新建筑与开阔的自然环境形成鲜明对比。在这里，建造者意在创造一个城市色彩浓厚的“世外桃源”，使其与坐落在城里的许多开发项目有所区别。
社区的一个重要特色是以人工湖、湿地、河道组成生态水系，其中核心便是湿地公园：一个27公顷人工湿地和人工湖环绕住区岛屿，与原有水体连通，来收集和净化从建筑和地表排放的雨水。由于场地条件的限制，湿地必须是一个封闭的自循环系统，几乎不向外排水，而自然雨水是唯一的水源。该地区年降水平均500至600毫米，集中在7、8月份。和中国很多北方城市一样，由于城市发展导致硬化表面迅速增加和自然绿地骤减，新城建成后，这里将面临长期缺水和雨季洪涝的双重问题。湿地公园则用来储存、净化雨水，让水回流至自然生态系统，以缓解上述矛盾，并提供一个雨水积蓄利用的示范。
设计的挑战与目标
由于项目所处位置，湿地公园必须既具备天然生态系统的可持续性，又有足够优美的景观效果。作为社区内公园，它将为居民和访客提供安全、宜人的室外活动空间，因此被定义为“城市型湿地公园”。设计的目标锁定为：1、利用湿地进行水处理（降磷和降浊性污染物）；2、建立可持续生态系统；3、为社区提供优美的自然环境。简言之，湿地公园需要负担项目整体水系的水质保障，并为其所属的开发项目创造具有市场价值的环境。
作为纯观赏性和生态功能的场所，湿地公园本身不会给社区开发带来直接经济效益，因此实施过程中，它面临时间和预算的双重限制。项目基地在过去50年间被用做鱼塘，为了减少工程土方量、控制造价和缩短工期，设计利用现有鱼塘围堰做湿地边界，由此保留下一部分过去的记忆。设计尽可能减少水体运行对水泵和电力的依赖，将管道铺设最小化。只要可能，湿地中的水循环都通过竖向变化导致的自然水流而不用人工推动。
基地本身的高地下水位（（1.5-2m）和盐碱化土壤（PH值在7.1至9.1之间）也对湿地构成非常大的挑战。由于项目水体是一个自循环系统，而湿地本身不具备除盐功能，盐分会逐渐积累到水和土壤中。如果含盐量持续增加，湿地的运行、水质保障和景观效果都会下降，同时也会影响人工湖的水质和景观效果。此外，蚊虫是另一个湿地建设中需要关注的问题，该地区的蚊虫本身已非常活跃，对人形成干扰。湿地建成后将住宅包围，蚊虫的控制成为设计和后期管理的要点。
工作方法
设计的第一步工作是展开深入的场地调研和可行性分析，全面收集并分析气候、水文、地质和周边建筑的资料。项目之初，设计团队进行了为期一周的现场设计，和业主的管理人员、技术顾问和施工方进行全面接触和沟通。为了明确设计方向，准确理解工作要点，设计团队组织所有相关人员进行项目的“功能分析”：将所有可能的目标、问题和障碍分组列出，由大家逐一打分并给出原因，最后根据分数对问题的重要性进行排序。实践表明，这个看似简单直白的分析和讨论过程，能够发现容易被人忽略的本质问题、为设计提供突破点。
以功能分析为基础，设计团队组织了一次讨论会（头脑风暴），提出一系列达到目标的可能方法。在这个过程中，任何人提出的新奇想法都可能启发其他人的思路，从而产生有创造性的建议。这个环节的目的，是要帮助业主的管理团队放弃那种“我们一直这么做”的思维定势，真正激发出团队的创造性。
随后，湿地工程师和水利工程师将各项数据和讨论结果进行计算和分析，得出一个初步的水利模型和湿地结构要求；与此同时，景观设计师根据工程师提出的初步要求，展开湿地公园的各项设计。最终确定的湿地公园形态与布局和居住区、场地条件和水利结构融为一体，现有地面结构和地形被充分利用。
人工湿地设计
人工湿地是一套模拟自然的生态系统，为转移和减少水中的污染物，提供一个有利于生化反应的环境。从技术上讲，人工湿地可分三种类型：1、自由表面流湿地(FWS)；潜流湿地(SSF)；3、浮水植物湿地（FAP）。浮水植物湿地系统（FAP）是用浮水植物来去除污染物（主要是营养素，和其它水溶性成份）。各个系统的水处理能力和特点不同。其中，浮水植物的生长情况决定了其处理污染物的能力；潜流湿地系统（SSF）则为湿地提供了一个合适的环境，它使设计的水流在地下畅通无阻。在雨季，水流通速度较快并携带大量的固体物质，容易使浮水植物湿地（FAP）的水压负担过重，或者令潜流湿地系统（SSF）堵塞。因此，浮水植物吸附污染物所需要的时间可能不够，但若在浮水植物湿地系统（FAP）里增大植物表面积，又有可能大幅度提高成本。因此，选择一个正确、适合的系统对湿地的成功至关重要。
由于以雨水为水源，本项水质相对好，故选择自由表面流湿地(FWS)作为水处理系统。在这个系统中，一年的大部分时间内水流在地表可见，能够保证水体的景观效果。系统内部有湿地浅水区、深水区、湿地内岛和湖心岛，为不同植物和动物提供生长环境，达到水质保障和建立良性生态平衡的目标，并有较为丰富的观赏元素。
湿地中设置了2个泵站，协助水体循环，补给的水通过管道输送到各个湿地单元。各湿地单元输水量的设定，考虑了蒸发量、将水力负荷率(HLR)保持在1.5cm/天。水力负荷率(HLR)由水流总量除湿地底面积获得，可行性阶段的研究表明，为了达到降磷的目的，湿地水力负荷率不能大于1.5cm/天。各单元的供水量经过工程师的严格计算和设计，以确保湿地单元水力负荷率相同。
表一 湿地单元入水口的流速要求，按1.5cm/天的水力负荷率，并综合最大蒸发量考虑
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湿地单元序号
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立方米/天
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Qin (cfs)
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加仑/每分钟
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1
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112.10
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0.046
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20.57
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2
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133.10
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0.054
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24.42
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3
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525.21
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0.215
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96.36
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4
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71.35
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0.029
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13.09
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5
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49.44
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0.020
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9.07
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6
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167.35
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0.068
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30.70
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7
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132.92
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0.054
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24.39
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8
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86.40
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0.035
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15.85
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9
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42.90
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0.018
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7.87
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10
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103.86
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0.042
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19.06
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11
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101.67
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0.042
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18.65
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12
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88.89
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0.036
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16.31
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总计
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1615.21
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0.66
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296.34
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湿地的水处理能力依赖于一定比例的种植区和开放水域，因此对种植面积和水深有具体要求。简单地说，如果水位变化超过0.1米的范围，湿地植物的可持续性就降低很多。因此，设计中安置了许多湿地中的小丘和岛屿。水位变化在不同季节对不同物种影响程度不同，设计要求：春季（四，五，六月），湿地植物区的水位应当保持土壤潮湿至水深0.1米范围。这可使湿地土壤能够重新获得氧气，促使植物再生。当植物开始发芽，水位就可以升高。理想情况下，水位上涨后，到八月底时可达到运行水位最大值0.5米。只要植物生长旺盛，湿地便可以进行蓄水（雨水），使水位可达1.0米。这种情况可一直持续到秋季第一次结冰。冰层一旦形成，运行水位就应降至0.1到0.3米之间，使冰层以下留出适当的空间。在冰雪开始消融的时节（二、三、四月），水位应降到湿土至0.1之间。一年的循环又重新开始。
湿地是依赖于土壤、水和太阳能支持植物生长的开放生态系统。如上所述，因为四季变化带来的不同反应，对湿地进行全年的水位控制可有助于建立一个可持续发展的基础。同时，由于主要的洁净（不含盐、污染物低）水源来自六、七、八月的降雨，为减少湿地与相连湖体可能出现的盐积累，有必要尽量收集和储存全年的雨水。在概念设计阶段考虑了一个后期的调蓄区，秋季储存雨水以增加当时和过后的水位。当需要降低水位到冰层以下时，储蓄的水可以再流回湖中。
湿地故事---生态教育路线
在湿地公园中，需要通过有组织的景观设施，为公众与本地居民提供生态教育、展示和休闲的机会。因此，在水利和生态结构之上，景观设计师引入了一个湿地步行系统，作为人与自然互动的场所。这个系统就是在湿地周边和内部设置的人工栈道、和围绕公园的湿地观察站和休息点，为人们提供进入湿地、体验并了解湿地的机会。和空间功能配合，一套为湿地设计的标识系统安装在栈道和湿地观察站旁，标识上有关于湿地的基本知识、相关生态群落的介绍等内容，令人们在湿地公园中的体验更丰富、充实、有趣味。
考虑到场地的规模，生态教育路线分为三个主题区域展示，以形成有趣味的体验。主题区分别为：湿地原理，湿地植物和湿地动物，沿湿地与人工湖交接的围堰布置。穿插在当中，有针对各主题展开的湿地展示点位与湿地观察站，为人们提供近距离研究与接触湿地的机会，构成完整的“湿地故事”。
湿地公园的发展与实施
根据项目的开发计划，由12个湿地单元构成的水处理系统和人工湖作为公园一期在2007年实施。湿地单元相互串联，围绕人工湖而建了；各单元同时独立运行，与人工湖进行水体交换。湿地单元之间由一条水渠联通，实现水循环和必要的补水。这种布局可对水面利用最大化，并且保证湿地的运行效率和水处理效果。
湿地公园的景观形象和周边建筑相匹配，在大片的湿地植物中，呈现出简洁、几何化的轮廓。由于造价的限制要求，设计采用了非常便宜的本地材料装饰湿地中的观察站和休息亭，既满足了预算要，又创造出有特色的景观小品。
为保证周边住宅的安全感和私密性，湿地和居住区的岛屿由水渠和人工湖隔开。而湿地单元中的水由围堰与湖水分离，以此进行水位控制和水质保障。湿地单元的设计尽量减少新增加的围堰与沟渠、以及管道铺设。在湿地深水区和人工湖是鱼类生态区，其中内岛和湖心岛则为鸟类和昆虫等提供栖息地。在湿地种植区是经过挑选的本地植物，经过成组布置呈现出有趣味的效果。
设计和实施中采用了多种方法进行水质保障，如：利用耐盐植物吸收土壤中的盐分、将雨水积蓄最大化来稀释水中和土壤里含盐量。同时，社区内大部分场地都采用了综合雨水治理措施，如对雨水在排入湖之前经过小型过滤池进行预处理，对改善水质很有帮助。同时，设计团队为湿地的后期运行和管理专门制定了一个操作手册，提供给业主的物业人员，方便对湿地运行进行监控和管理（水位控制、蚊虫控制、种植护理），保证后期的运行效果。
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