項目概況

        廈門馬鑾灣水生態(tài)修復工程位于廈門市港西海域馬鑾灣新城東北部，與過蕓溪生態(tài)修復工程、中部綠帶共同形成新城北部區(qū)域的綠色屏障和生態(tài)廊道，二期項目規(guī)模約71公頃。

        項目為水生態(tài)專項處理為目標的城市濕地公園建設，主要解決深青溪和瑤山溪兩條河流在該區(qū)域河水入海水質問題。目前深青溪和瑤山溪因上游生活污水和工業(yè)污水的無序排放，且因降雨不規(guī)律導致季節(jié)性水生態(tài)基流不足，水質惡化嚴重，無法達到地表Ⅳ類入海水質要求，對馬鑾灣片區(qū)內灣海域水質都造成嚴重污染，水環(huán)境問題突出。

        該項目任務為在兩條河的入海口處建立一個大型水生態(tài)修復系統(tǒng)，通過調配水量、凈化水質、調節(jié)水位、改善環(huán)境等多種措施并用，通過水利、水生態(tài)和水環(huán)境的多重專業(yè)協(xié)同，處理復雜的水生態(tài)問題，以滿足河水入海標準，改善內灣環(huán)境，改變區(qū)域生態(tài)。經(jīng)過多專業(yè)的多方案比選論證，最終功能型人工濕地水質凈化將成為其核心凈化功能在項目中得以采納實施。

        規(guī)劃設計以“綠澤聚生息 · 碧水匯民悅”為題，人工修復生態(tài)系統(tǒng)，打造生態(tài)海綿、科普樂活的馬鑾灣新城集美片區(qū)水生態(tài)修復工程先行示范區(qū)。

　　規(guī)劃思路      

　　1.總體思路

       根據(jù)現(xiàn)場踏勘和水利巡查，深青溪和瑤山溪目前水量均相對較少，只有夏天雨季時水量充沛，其它季節(jié)為雨季尾水、生活生產(chǎn)排污和污水廠中水形成的混合污水。由于廈門天氣特性，全年氣溫較高，水生態(tài)惡化嚴重，特別是3-5月雨季來臨之前，瑤山溪河水處于黑臭水體級別，深青溪河水也處于嚴重污染水質級別。

       因此在前期方案階段，設計團隊針對如此嚴重的水質問題一度打算采用以污水處理廠或工業(yè)污水級污水處理設備作為污水凈化的主要解決手段，濕地用于輔助手段。但該方案存在很多弊端，污水處理廠或工業(yè)級污水處理設備雖然能處理入?？诤铀|，但因河水水量大、規(guī)律性差，因此造價高、后期運維費用高昂，并非長久之計，且不能改善河道沿岸水生態(tài)環(huán)境。

　　在多方討論下，提出先通過上游水庫為深青溪和瑤山溪上游補水，通過多庫聯(lián)動，同時接通上游多個污水處理廠尾水，對兩條河道進行聯(lián)合補水，保證河道生態(tài)基流、稀釋污水濃度，為下一步工藝提供了能夠生態(tài)凈化處理的可能性。在水質基本穩(wěn)定地表Ⅴ類、來水條件穩(wěn)定的條件下，功能型人工濕地可以發(fā)揮其成本較低、后期運維成本低廉、凈化效果顯著的特點，為深青溪和瑤山溪水生態(tài)處理提供核心處理方案。

       馬鑾灣水生態(tài)修復工程占地約71公頃，現(xiàn)狀具備大量養(yǎng)殖魚塘，場地平整，高差變化較小，適合布置功能型人工濕地模塊。

　　2.水資源設計

　?。?）項目需水量計算

　　        結合最新《馬鑾灣新城水系模型》、《馬鑾灣雨洪生態(tài)補水規(guī)劃》兩版規(guī)劃文件，分析上游來水數(shù)據(jù)及補水條件。當前深青溪可以利用坑內水庫進行生態(tài)補水，近期滿足基本生態(tài)需水量要求，遠期滿足目標生態(tài)需水量要求；瑤山溪利用坑內水庫進行生態(tài)補水，近期滿足基本生態(tài)需水量要求，遠期達到目標生態(tài)需水量99%。

　　       而根據(jù)綜合蒸發(fā)量、滲透量、生物棲息地需水量等水量因素，計算得出各水域生態(tài)需水量，深青溪和瑤山溪近期水源補給能力能夠維持馬鑾灣濕地公園水位所需的最小水量，8月瑤山溪水量單獨能滿足公園換水率要求，其它月份需深青溪和瑤山溪共同供水。

（2）濕地公園補水策略

       以瑤山溪總水量為320萬立方米作為設計依據(jù)，濕地公園（濕地22.6公頃+瑤山溪紅線范圍3.6公頃，平均換水深度2米）換水一次需要52.6萬立方米（不含紅線內深青溪范圍），可滿足濕地公園全年換水6次，滿足生態(tài)安全要求。

       權衡兩河豐水期和枯水期水量峰值差異，滿足全年濕地生態(tài)凈化正常運行，功能型濕地設計凈化能力以瑤山溪全部水量作為標準設計處理能力，具體標準為將地表Ⅴ類凈化為地表Ⅳ類標準?？菟谕ㄟ^深青溪地表Ⅲ類水補水保證功能濕地模塊的生態(tài)基流用水，豐水期通過翻板閘主動控制引入水量，保證濕地系統(tǒng)不會因為水流過大，碳源濃度過低而導致系統(tǒng)崩潰。

　　3.水環(huán)境設計

　?。?）水質凈化目標

        經(jīng)過補水方案以后，深青溪水質得到較大改善，水質控制在地表Ⅴ類偶爾能夠達到地表Ⅳ類水平，瑤山溪水質控制在地表Ⅴ類，枯水期呈現(xiàn)劣Ⅴ類的整體情況。根據(jù)此情況，重點凈化處理水系為瑤山溪水系，深青溪作為整個濕地系統(tǒng)的生態(tài)水源補充，整體納入水質凈化系統(tǒng)。經(jīng)過上位規(guī)劃資料匯總對比，確定項目近遠期的水質恢復目標：到2020年，深青溪、瑤山溪水質力爭基本滿足V類水標準，2025年，力爭使60%的水體能夠達到IV類水標準，河流生態(tài)得到有效恢復，濕地凈化目標為IV類水標準。

（2）水質凈化過程

       瑤山溪劣V類水通過液壓翻板閘進入濕地系統(tǒng)，首先經(jīng)過前置的物理沉降池，沉降過濾河水中的雜質和泥沙，保證進入功能人工濕地單元的水質穩(wěn)定性，同時沉降池可根據(jù)實際情況做定期清淤處理。
       根據(jù)對瑤山溪上游排污情況和水質檢測，河水中以生活污水和洗滌污水為主，水體中因補水稀釋，水中SS、COD、氨氮、總氮、總磷含量均勻，考慮到污染情況和后期運維成本控制，設計采用下行垂直潛流濕地模塊工藝，有效去除水中各類溶解性污染物。
       因河水水量較大，單體濕地模塊面積設計較大，便于快速下滲，同時采用兩路并聯(lián)水流通道設計，分散水流，減小水流沖擊，通過多級濕地串聯(lián)來保證出水水質達標。在每個濕地模塊布水渠中均設置了增氧推流泵，每一路串聯(lián)濕地模塊中部還設置一處生化增氧塘，為水流進行增氧，保證整個工藝的溶氧量滿足凈化需求。
       通過濕地模塊的尾水最終進入一個大型景觀湖面，進行進一步生化降解反應，同時為該區(qū)域提供一處優(yōu)美的水生態(tài)環(huán)境。深青溪大部分水質污染不嚴重，因此可直接通過水利控制系統(tǒng)進入大型景觀湖面參與生化凈化反應，當濕地模塊需要生態(tài)補水和深青溪本身水質不達標時，可通過水利控制系統(tǒng)進入濕地模塊源頭，參與整個濕地凈化過程。

       水系統(tǒng)路徑和豎向水動力推算圖如下：

　　(3) 水質凈化模塊具體技術、做法

      ①人工濕地凈化模塊：人工濕地模塊是水質凈化系統(tǒng)的核心，包含自然沉降池、前置凈化塘和功能性濕地技術，以物理和生物方式對水質進行凈化，具有凈化效果好、低維護、造價低等優(yōu)勢。

       ②自然沉降池、前置凈化塘技術：自然沉降池和前置凈化塘主要與功能性濕地搭配使用，前者對上游來水中的大顆粒污染物進行攔截、沉淀等，降低水體渾濁度，后者篩選和培養(yǎng)凈化菌群，用于后續(xù)凈化。

      ③功能性濕地技術：功能性濕地包括表面流人工濕地和潛流人工濕地，本項目采用下行潛流濕地技術，通過種植的水生植物和分層鋪設濾料層（沸石、礫石、火山石、麥飯石）中的微生物降解水體中的COD、氨氮、總磷、總氮，同時過濾顆粒物，提高水體透明度，以達到提升水質的目的。

      ④水生植物：功能性濕地中選擇蘆葦、香蒲、旱傘草、美人蕉、水蔥、燈心草、水芹、茭白8種挺水植物，通過根系對水體中的氨氮、總磷、總氮等污染物質進行吸收以達到水質凈化的目的。

　　4.水安全設計

       以《馬鑾灣新城水系防洪規(guī)劃》為依據(jù)調整防洪設計，主要措施有：

　?。?）防洪筑堤，貫通園路

       根據(jù)《防洪標準》（GB50201-2014）、《水利水電工程等級劃分及洪水標準》（SL252-2017）、《堤防工程設計規(guī)范》（GB50886-2013），確定堤岸工程設計等別按Ⅱ等，主要建筑物級別按2級設計，堤頂寬度6米，本項目中為滿足交通及應急需求堤頂路寬5米。根據(jù)《馬鑾灣新城區(qū)域水系及生態(tài)修復規(guī)劃》，防洪標準為50年一遇，堤防安全超高為1.05m。堤頂設置一級園路，供游人騎行游覽、步行觀賞，也可滿足消防車及應急車輛的通行需求。

　?。?）提升河道防洪標準，利用濕地調蓄暴雨

       河道滿足防洪標準50年一遇，按規(guī)劃堤防綠化帶邊界控制，河口寬度大于規(guī)劃40米需求，采用河道清淤疏浚、生態(tài)堤防及生態(tài)岸坡治理。

       濕地可減輕下游部分防洪壓力，可提供41.4公頃調蓄面積，調蓄暴雨量（50年一遇）=徑流系數(shù)0.59×總暴雨量332mm×面積41.4公頃=8.1萬方。

　　（3）MIKE21模型模擬

       水利的調控目標為通過翻板抬水閘和防洪閘來控制河道來水。50年一遇洪水時，抬水翻板閘泄洪，上游防洪閘關閉，洪水藉河道行洪主槽泄洪；下游防洪閘調控部分洪水進入下游蓄洪塘體，達到蓄洪標高后（濕地全區(qū)漫溢2.50m）關閉下游防洪閘停止進水。使之實現(xiàn)水量分流控制豐水期60%進入濕地，40%進入河道；枯水期40%進入濕地，60%進入河道。

　　經(jīng)MIKE21數(shù)模計算分析可得水工結構物參數(shù)要求：豐水期正常蓄水位為2m時，瑤山溪干流上的攔河水工結構物堤頂高程需設計為1.87m，枯水期蓄水位為1.5m時，攔河水工結構物堤頂高程需設計為1.38m。

　　5.水生態(tài)設計

       在水生態(tài)規(guī)劃設計部分提出三大策略：

　?、倩谏鷳B(tài)格局進行空間構建，分級分區(qū)保護；用水鳥保護為基點指導濕地建設，實現(xiàn)魚塘到濕地的生態(tài)多樣性修復和一定時間周期的自然演替。

　?、谥贫ň毜乃南到y(tǒng)，管理內外的水量水質；水位管理是營造濕地生境的關鍵，濕地凈化功能需根據(jù)周邊匯水和補水水質加強，長期對水位功能和土壤功能進行恢復。

       ③科學的棲息空間設計，優(yōu)化景觀異質性，實現(xiàn)可持續(xù)的景觀空間；對水鳥棲息的生境空間進行優(yōu)先設計，對林地或喬木叢的設置要尤為注意。

　?。?）指示性物種生態(tài)適宜性評價

       本方案選擇小白鷺和沼蛙作為指示性物種進行分析，兩個物種在河流和水塘濕地均有棲息，在水鳥和兩棲類中具有代表性。

       同時對指示物種進行生態(tài)適宜性評價，以白鷺為當?shù)卮砦锓N進行生態(tài)賦值以及加權（參數(shù)取值參考文獻：《馬鑾灣內灣生態(tài)修復研究及實施規(guī)劃》《廈門國家級自然保護區(qū)白鷺生態(tài)安全評價》）；以沼蛙為當?shù)卮砦锓N進行生態(tài)賦值以及加權（參數(shù)取值參考文獻：《廈門市馬鑾灣新城控制性詳細規(guī)劃環(huán)境影響報告書》）。對敏感分區(qū)分級，制定相應的策略，運用于后續(xù)的濕地公園設計中。

　?。?）水鳥棲息區(qū)設計

       針對市民活動對小白鷺棲息地產(chǎn)生的干擾要求設定緩沖距離。人為干擾對水鳥的響應主要表現(xiàn)在覓食時間和驚飛距離上的變化,水鳥對人類活動影響的反應會隨著人類干擾的劇烈程度而有所不同。

       驚飛距離是指人在鳥類驚飛之前能接近鳥類的距離, 反映了鳥類對人為侵擾的適應程度；耐受距離，定義為與觀察者行走路徑垂直距離在100m范圍內,距離觀察者最近且無規(guī)避反應的水鳥與觀察點之間的距離。

       據(jù)此分析，小白鷺的最大耐受距離在50m左右，而其最小反應距離在35m左右，所以我們在構建其棲息地的時需要考慮生態(tài)緩沖距離最小為35m，核心棲息地距離市民活動點的距離應在50m左右（參考文獻：《四川城市濕地公園白鷺生境選擇的分析》）。

     
       結合文獻對小白鷺棲息地營造策略進行總結：

       ①不少于35m寬的緩沖帶，核心棲息地區(qū)域緩沖帶寬度應有50m寬，用于減少人類活動干擾。水岸種植豐富多樣的挺水植物，最好是小白鷺比較偏好的蘆葦、香蒲等植物，提供灌木的筑巢繁殖空間。

       ②開闊水面：建議設置1-2個，占總面積的40%以上，包括開闊水面及水生植物豐富的水域（水生植物：水域=50:50），水深最好是30-100cm之間，深水處深度50-67cm。種植沉水植物，復育魚類棲息環(huán)境等，為小白鷺提供食物來源和覓食游憩場所。

       ③島嶼：可設置多個，每個面積不小于320 ㎡，種植高大喬木等，形成棲息地島嶼。

       ④淺灘：可設置水深不一的淺灘，自由種植至少30cm高的草本或灌木遮蔽層，在灌草叢中放置瓦片還可石塊,以便蟋蟀類昆蟲棲息。

　?。?）魚類棲息區(qū)設計

       設計水體中有著豐富的魚類，這些魚類的生存活動對水體的深度有著不同的要求。同時為了保證魚類擁有充足的食物，水深的設計不僅要滿足各種魚類的需求，還要滿足不同水生植物的水深要求，這樣才能保證各類型水生植物的生存空間，為魚類提供充足的餌料植物與生物。按照不同水深可以大致分為三個區(qū)域：淺灘區(qū)、淺水區(qū)及深水區(qū)。

       根據(jù)以往研究，使野生生物的棲息地價值達到最大化水域設計是：25%-50%的水域面積且水深達到0-0.3m；50%-75%水域面積且水深為0.3-1.5m；水生植物生長密度在 2-3kg/m2(濕重)時對魚類產(chǎn)卵最為有利。

       同時對魚類棲息地水體底質進行研究：對于魚類來說，水底底質是其賴以生存的基礎之一，因此在設計時要以自然泥質底質為基礎，底棲生物和沉水植物等生物的生長和棲息，同時也可以和地下水進行水體交換；同時要嚴禁杜絕為水底進行硬化處理或鋪設塑料防滲膜，在該地區(qū)地下水資源豐富，不存在漏水問題，防滲措施只會使湖泊魚類及其他生物喪失棲息地。

　　設計亮點

       在此基礎上，整個水生態(tài)系統(tǒng)布局和基于水生態(tài)修復的濕地公園系統(tǒng)布局滿足工藝要求的同時，種植水生植物，通過濕地棧道游覽體系和公園綠化及配套服務設施，形成一處優(yōu)美的大型濕地公園，改善區(qū)域水生態(tài)的同時也改善了區(qū)域生態(tài)環(huán)境，創(chuàng)造了優(yōu)質的綠色空間，提升了區(qū)域品質和競爭優(yōu)勢。

　　1.生態(tài)功能區(qū)劃分

       依據(jù)生態(tài)要素的重要性、敏感性和脆弱性，結合水系廊道、土地利用情況、植被覆蓋情況、地形因素等方面，根據(jù)GIS分析和多要素疊加，將空間敏感規(guī)劃分為生態(tài)保育區(qū)，生態(tài)緩沖區(qū)、綜合管理與服務區(qū)三類。

       生態(tài)保育區(qū)：通過自然隔離（水系）和人工隔離，限制人類活動，極少受人為因素干擾的為鳥類等動物繁衍提供重要棲息地。

       生態(tài)緩沖區(qū)：生態(tài)保育區(qū)周邊，在修復棲息地的同時，適當允許游人可生境體驗、科普互動等低強度的游賞觀景活動。

       綜合服務與管理區(qū)：游憩開放區(qū)，互通城市，園城交融，將公園與周邊城市的景觀和功能相滲透，主要功能為親近自然、文化體驗等。

　　2.功能分區(qū)

　　結合景觀游賞功能劃分為深青溪濱水游賞區(qū)、瑤山溪濱水游賞區(qū)、生態(tài)保育區(qū)、生態(tài)緩沖區(qū)、入口服務區(qū)、鄉(xiāng)情文化區(qū)、觀荷賞蓮暢游區(qū)、城市功能區(qū)、酒店功能區(qū)等功能分區(qū)。在保護生態(tài)資源，修復生態(tài)環(huán)境，凈化水質的前提下，滿足游賞者多類活動需求，體現(xiàn)生態(tài)公園特色。

　　3.分區(qū)設計效果

　　項目信息

　　項目名稱：馬鑾灣新城集美片區(qū)水生態(tài)修復工程(二期)
　　業(yè)主單位：廈門市土地開發(fā)總公司
　　項目總監(jiān)：鐘海峰
　　設計單位：中國建筑設計研究院有限公司
　　主創(chuàng)設計：趙文斌、劉環(huán)
　　設計團隊：徐瑞、王洪濤、張景華、馮凌志、譚喆、萬松、齊石茗月、熊杰、張文竹、胡真、劉卓君等
　　獲獎信息：第十三屆園冶杯市政園林獎方案類銀獎