多级人工湿地在风景园林中的应用研究以西德维尔友谊学校为例

中图分类号：TU986

文献标识码：A

文章编号：1673-1530（2015）06-0039-07

DOI：10.14085/j.fjyl.2015.06.0039.07

收稿日期：2014-08-12

修回日期：2014-12-26

多级人工湿地在风景园林中的应用研究

以西德维尔友谊学校为例

Research on the Application of Multi-stage Constructed Wetlands in Landscape Architecture

A Case Study of Sidwell Friends Middle School

李倞 徐析 陈瑶

LI Liang XU Xi CHEN Yao

作者简介：

李倞/1984年生/男/河北人/北京林业大学园林学院副教授/研究方向：现代风景园林设计理论与实践、景观基础设施（北京100083）

徐析/1984年生/女/重庆人/北京市石景山区园林绿化局，科员/研究方向：生态景观（北京100043）陈瑶/1983年生/女/黑龙江人/北京花乡花木集团有限公司工程师/研究方向：生态景观、植物景观设计（北京 100043）

摘要：伴随着城镇化进程的不断加快，城市水资源短缺和水质恶化已经影响到我国可持续发展。与传统水处理基础设施相比，人工湿地作为一种生态水净化措施，由于其优美的景观特性和有效的水质改善功能，已成为研究和应用的热点，正日益受到重视。本文重点对多级人工湿地的概念、特征、优劣势和基本技术流程进行介绍，并以此为基础从多学科合作的视角重点探讨多级人工湿地与风景园林的结合，研究风景园林师在合作设计过程中的主要任务，并以西德维尔友谊学校中央湿地庭院为例从多学科协作设计、选址和场地设计、水净化系统设计、植物选择与设计等角度对其设计方法进行论述，为推动更加符合我国国情的人工湿地水净化技术和应用模式研究，以及未来示范推广奠定一定的基础。

关键词：风景园林；景观基础设施；人工湿地；水处理；多级循环；多学科合作

基金项目：北京市园林绿化局青年科技专项“生态休闲保健型城市山林营建研究”（京科绿研2014-4-10）；中央高校基础业务费专项资金“风景园林规划设计学术研究团队”（TD2011-35）

Abstract: With the accelerating of urbanization, urban water shortage and water quality deterioration have affected the sustainable development of our country. Compared to the traditional sewage treatment infrastructure, constructed wetlands have become the focus of research and application because of their beautiful landscape features and effective water purification functions. This paper elaborated the conception, features, advantages and weaknesses of multi-stage constructed wetlands, and discussed the multi-discipline cooperation between multi-stage constructed wetlands and landscape architecture as well as the main task of landscape architects in the design process. Taking Sidwell Friends Middle School as an example, the research of multidisciplinary collaborative design, location and site design, water purifi cation system design, plant selection and design and other design methods are elaborated to promote the technologies and operation of the constructed wetlands which are more in line with our national conditions.

Key words: Landscape Architecture; Landscape Infrastructure; Constructed Wetlands; Water Treatment; Multi-stage Circulation; Multidisciplinary Collaboration Foundation: Ecological Leisure and Health Protection Urban Forest Construction Research for Youth science and technology projects of Beijing Municipal Bureau of Landscape and Forestry; The Central University Foundation Special Funds for Landscape Architecture Planning and Design Academic Research Team

人工湿地生态系统无论在地点选择，负荷量承载，还是在可控性上，对污水的处理能力都远超自然湿地[6]。

人工湿地已经被证明具有显著的水净化效果，通过科学化的合理设计，采用不同的技术工艺模式处理多种类型的废水（雨水、生活污水、工业污水等），出水水质可达Ⅲ类水域（适用于集中式生活饮用水水源地二级保护区、一般鱼类保护区和游泳区）的水质标准要求[7]。

目前，世界各国都在针对人工湿地开展相关技术研究，尽可能充分发挥人工湿地优势，弥补缺陷，形成更加高效、稳定和可持续的人工湿地水净化系统[8]。

1.2多级人工湿地

多级人工湿地（Multi-Stage Wetlands）是根据污水中的污染物情况，设计一系列人工湿地净水单元（包括稳定塘、自然表面流湿地Free water surface flow、潜流人工湿地Subsurface flow 等），形成一个有针对性的多阶段人工湿地净化系统，并对污水进行可控循环，实现在有限的湿地面积中，高效率的降低污水中的生化需氧量、悬浮固体、营养物质和病原体，发挥水质净化功能[9]。

多级人工湿地技术流程相对简单，处理系统组成具有多样性和灵活性的特点，可以根据具体条件差异采用有针对性的技术措施和组合方式，主要可以归纳为4个处理阶段（图1）：

（1）预处理阶段

该阶段主要采用工程化措施，去除污水固体悬浮物并降低有机负荷。通常利用滴滤池、氧化池、沉淀池、化粪池等模式，发生微生物需氧、厌氧反应，实现沼气分离和淤泥沉淀，其中30-60%的固体沉积物将在此阶段被去除。同时，对进入下一阶段的污水进行流量控制，避免对人工湿地系统造成破坏。

（2）多级人工湿地循环净化阶段该阶段主要根据水中污染物情况，设计高性能的人工湿地净化系统，通过湿地系统的自然净化功能降低污水的生物需氧量（BOD）、氮磷含量（NH3-N、P）和固体沉积物。

该阶段使用多个人工湿地净化组团，每个湿地组团都根据工艺和工程技术要求通过计算确定其大小，并采用不同的人工湿地流经模式（自然表面流湿地和潜流湿地），通过差异化的湿地净化植物种植执行不同的处理功能。再循环速度和次数可以根据进水量和季节气候情况变化做出相应地调节，此过程可以依靠数字化的监控设备来实现管理。

（3）品质提升阶段

该阶段主要对人工湿地系统排出的初步净化水进行消毒和品质提升，从而为下一阶段的储存和再利用创造条件。通常可以通过微孔设施进行过滤，并利用紫外线照射进行杀菌，消除水中有害细菌，保证用水健康。

（4）储存和再利用阶段

该阶段主要由储水箱组成，对处理后达标的再生水进行集中储存，并逐步用于满足建筑非饮用水、景观用水、灌溉养护用水的需求。

1 多级人工湿地的基本技术流程

1

伴随着现代城镇化进程的不断加快，城市水资源短缺和水质恶化已经成为影响我国可持续发展的严重问题。合理开展水的有效净化和再利用是解决我国水资源危机的重要途径之一[1]，寻找有效的污水处理途径和实现水资源的可持续利用已经成为当今研究的热点。在这样的背景下，人工湿地以其优美的景观特性和有效的水质改善功能日益受到重视[2]。

目前，人工湿地技术日趋成熟，在发达国家已经得到较大量的应用，而且数量仍在不断增加，应用范围也在不断扩展，并被广泛应用到各类风景园林项目之中[3]。尤其是近些年，人工湿地由于其净水成本较低，净水技术工艺相对简单，在发展中国家也正在被积极推广，发挥了良好的生态和经济效益[4]。人工湿地未来在中国将具有广阔的应用前景。在风景园林设计中应用人工湿地技术也将成为理论研究和工程实践领域的热点。

1 多级人工湿地

1.1 人工湿地

湿地是自然界最具生产力的环境之一，主要可以分为自然湿地和人工湿地。1989年哈默（hammer）将人工湿地定义为“为了人类的利用和利益，通过模拟自然湿地，人为设计与建造的由饱和基质、挺水植物、沉水植物、动物和水体组成的复合体”[5]。

人工湿地可以发挥多种自然湿地所具有的生态系统服务功能，污水净化功能是其中的重要功能之一。与自然湿地生态系统相比，

再生水

再循环

（1）预处理阶段

（2）多级人工湿地净化阶段

（3）品质提升阶段

（4）储存利用阶段

再利用（景观用水、养护用水、建筑非生活用水）

污水