項(xiàng)目概況

        廈門馬鑾灣水生態(tài)修復(fù)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(fù)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(xiàng)目規(guī)模約71公頃。

        項(xiàng)目為水生態(tài)專項(xiàng)處理為目標(biāo)的城市濕地公園建設(shè)，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(zhì)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(dǎo)致季節(jié)性水生態(tài)基流不足，水質(zhì)惡化嚴(yán)重，無法達(dá)到地表Ⅳ類入海水質(zhì)要求，對(duì)馬鑾灣片區(qū)內(nèi)灣海域水質(zhì)都造成嚴(yán)重污染，水環(huán)境問題突出。

        該項(xiàng)目任務(wù)為在兩條河的入海口處建立一個(gè)大型水生態(tài)修復(fù)系統(tǒng)，通過調(diào)配水量、凈化水質(zhì)、調(diào)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(fù)雜的水生態(tài)問題，以滿足河水入海標(biāo)準(zhǔn)，改善內(nèi)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(zhì)凈化將成為其核心凈化功能在項(xiàng)目中得以采納實(shí)施。

        規(guī)劃設(shè)計(jì)以“綠澤聚生息 · 碧水匯民悅”為題，人工修復(fù)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(fù)工程先行示范區(qū)。

　　規(guī)劃思路      

　　1.總體思路

       根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)踏勘和水利巡查，深青溪和瑤山溪目前水量均相對(duì)較少，只有夏天雨季時(shí)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(yán)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(jí)別，深青溪河水也處于嚴(yán)重污染水質(zhì)級(jí)別。

       因此在前期方案階段，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)針對(duì)如此嚴(yán)重的水質(zhì)問題一度打算采用以污水處理廠或工業(yè)污水級(jí)污水處理設(shè)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(jí)污水處理設(shè)備雖然能處理入海口河水水質(zhì)，但因河水水量大、規(guī)律性差，因此造價(jià)高、后期運(yùn)維費(fèi)用高昂，并非長(zhǎng)久之計(jì)，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(bǔ)水，通過多庫聯(lián)動(dòng)，同時(shí)接通上游多個(gè)污水處理廠尾水，對(duì)兩條河道進(jìn)行聯(lián)合補(bǔ)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(zhì)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(yùn)維成本低廉、凈化效果顯著的特點(diǎn)，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(fù)工程占地約71公頃，現(xiàn)狀具備大量養(yǎng)殖魚塘，場(chǎng)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(shè)計(jì)

　　（1）項(xiàng)目需水量計(jì)算

　　        結(jié)合最新《馬鑾灣新城水系模型》、《馬鑾灣雨洪生態(tài)補(bǔ)水規(guī)劃》兩版規(guī)劃文件，分析上游來水?dāng)?shù)據(jù)及補(bǔ)水條件。當(dāng)前深青溪可以利用坑內(nèi)水庫進(jìn)行生態(tài)補(bǔ)水，近期滿足基本生態(tài)需水量要求，遠(yuǎn)期滿足目標(biāo)生態(tài)需水量要求；瑤山溪利用坑內(nèi)水庫進(jìn)行生態(tài)補(bǔ)水，近期滿足基本生態(tài)需水量要求，遠(yuǎn)期達(dá)到目標(biāo)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(jì)算得出各水域生態(tài)需水量，深青溪和瑤山溪近期水源補(bǔ)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(dú)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(bǔ)水策略

       以瑤山溪總水量為320萬立方米作為設(shè)計(jì)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(nèi)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(quán)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(yùn)行，功能型濕地設(shè)計(jì)凈化能力以瑤山溪全部水量作為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)處理能力，具體標(biāo)準(zhǔn)為將地表Ⅴ類凈化為地表Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)。枯水期通過深青溪地表Ⅲ類水補(bǔ)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(dòng)控制引入水量，保證濕地系統(tǒng)不會(huì)因?yàn)樗鬟^大，碳源濃度過低而導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰。

　　3.水環(huán)境設(shè)計(jì)

　　（1）水質(zhì)凈化目標(biāo)

        經(jīng)過補(bǔ)水方案以后，深青溪水質(zhì)得到較大改善，水質(zhì)控制在地表Ⅴ類偶爾能夠達(dá)到地表Ⅳ類水平，瑤山溪水質(zhì)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(diǎn)凈化處理水系為瑤山溪水系，深青溪作為整個(gè)濕地系統(tǒng)的生態(tài)水源補(bǔ)充，整體納入水質(zhì)凈化系統(tǒng)。經(jīng)過上位規(guī)劃資料匯總對(duì)比，確定項(xiàng)目近遠(yuǎn)期的水質(zhì)恢復(fù)目標(biāo)：到2020年，深青溪、瑤山溪水質(zhì)力爭(zhēng)基本滿足V類水標(biāo)準(zhǔn)，2025年，力爭(zhēng)使60%的水體能夠達(dá)到IV類水標(biāo)準(zhǔn)，河流生態(tài)得到有效恢復(fù)，濕地凈化目標(biāo)為IV類水標(biāo)準(zhǔn)。

（2）水質(zhì)凈化過程

       瑤山溪劣V類水通過液壓翻板閘進(jìn)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(zhì)和泥沙，保證進(jìn)入功能人工濕地單元的水質(zhì)穩(wěn)定性，同時(shí)沉降池可根據(jù)實(shí)際情況做定期清淤處理。
       根據(jù)對(duì)瑤山溪上游排污情況和水質(zhì)檢測(cè)，河水中以生活污水和洗滌污水為主，水體中因補(bǔ)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(yùn)維成本控制，設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)較大，便于快速下滲，同時(shí)采用兩路并聯(lián)水流通道設(shè)計(jì)，分散水流，減小水流沖擊，通過多級(jí)濕地串聯(lián)來保證出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)。在每個(gè)濕地模塊布水渠中均設(shè)置了增氧推流泵，每一路串聯(lián)濕地模塊中部還設(shè)置一處生化增氧塘，為水流進(jìn)行增氧，保證整個(gè)工藝的溶氧量滿足凈化需求。
       通過濕地模塊的尾水最終進(jìn)入一個(gè)大型景觀湖面，進(jìn)行進(jìn)一步生化降解反應(yīng)，同時(shí)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(zhì)污染不嚴(yán)重，因此可直接通過水利控制系統(tǒng)進(jìn)入大型景觀湖面參與生化凈化反應(yīng)，當(dāng)濕地模塊需要生態(tài)補(bǔ)水和深青溪本身水質(zhì)不達(dá)標(biāo)時(shí)，可通過水利控制系統(tǒng)進(jìn)入濕地模塊源頭，參與整個(gè)濕地凈化過程。

       水系統(tǒng)路徑和豎向水動(dòng)力推算圖如下：

　　(3) 水質(zhì)凈化模塊具體技術(shù)、做法

      ①人工濕地凈化模塊：人工濕地模塊是水質(zhì)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(shù)，以物理和生物方式對(duì)水質(zhì)進(jìn)行凈化，具有凈化效果好、低維護(hù)、造價(jià)低等優(yōu)勢(shì)。

       ②自然沉降池、前置凈化塘技術(shù)：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(duì)上游來水中的大顆粒污染物進(jìn)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(shù)：功能性濕地包括表面流人工濕地和潛流人工濕地，本項(xiàng)目采用下行潛流濕地技術(shù)，通過種植的水生植物和分層鋪設(shè)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(shí)過濾顆粒物，提高水體透明度，以達(dá)到提升水質(zhì)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(duì)水體中的氨氮、總磷、總氮等污染物質(zhì)進(jìn)行吸收以達(dá)到水質(zhì)凈化的目的。

　　4.水安全設(shè)計(jì)

       以《馬鑾灣新城水系防洪規(guī)劃》為依據(jù)調(diào)整防洪設(shè)計(jì)，主要措施有：

　　（1）防洪筑堤，貫通園路

       根據(jù)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》（GB50201-2014）、《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（SL252-2017）、《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50886-2013），確定堤岸工程設(shè)計(jì)等別按Ⅱ等，主要建筑物級(jí)別按2級(jí)設(shè)計(jì)，堤頂寬度6米，本項(xiàng)目中為滿足交通及應(yīng)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(fù)規(guī)劃》，防洪標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇，堤防安全超高為1.05m。堤頂設(shè)置一級(jí)園路，供游人騎行游覽、步行觀賞，也可滿足消防車及應(yīng)急車輛的通行需求。

　　（2）提升河道防洪標(biāo)準(zhǔn)，利用濕地調(diào)蓄暴雨

       河道滿足防洪標(biāo)準(zhǔn)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(diào)蓄面積，調(diào)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(diào)控目標(biāo)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(shí)，抬水翻板閘泄洪，上游防洪閘關(guān)閉，洪水藉河道行洪主槽泄洪；下游防洪閘調(diào)控部分洪水進(jìn)入下游蓄洪塘體，達(dá)到蓄洪標(biāo)高后（濕地全區(qū)漫溢2.50m）關(guān)閉下游防洪閘停止進(jìn)水。使之實(shí)現(xiàn)水量分流控制豐水期60%進(jìn)入濕地，40%進(jìn)入河道；枯水期40%進(jìn)入濕地，60%進(jìn)入河道。

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

　　5.水生態(tài)設(shè)計(jì)

       在水生態(tài)規(guī)劃設(shè)計(jì)部分提出三大策略：

　　①基于生態(tài)格局進(jìn)行空間構(gòu)建，分級(jí)分區(qū)保護(hù)；用水鳥保護(hù)為基點(diǎn)指導(dǎo)濕地建設(shè)，實(shí)現(xiàn)魚塘到濕地的生態(tài)多樣性修復(fù)和一定時(shí)間周期的自然演替。

　　②制定精細(xì)的水文系統(tǒng)，管理內(nèi)外的水量水質(zhì)；水位管理是營(yíng)造濕地生境的關(guān)鍵，濕地凈化功能需根據(jù)周邊匯水和補(bǔ)水水質(zhì)加強(qiáng)，長(zhǎng)期對(duì)水位功能和土壤功能進(jìn)行恢復(fù)。

       ③科學(xué)的棲息空間設(shè)計(jì)，優(yōu)化景觀異質(zhì)性，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)的景觀空間；對(duì)水鳥棲息的生境空間進(jìn)行優(yōu)先設(shè)計(jì)，對(duì)林地或喬木叢的設(shè)置要尤為注意。

　　（1）指示性物種生態(tài)適宜性評(píng)價(jià)

       本方案選擇小白鷺和沼蛙作為指示性物種進(jìn)行分析，兩個(gè)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(shí)對(duì)指示物種進(jìn)行生態(tài)適宜性評(píng)價(jià)，以白鷺為當(dāng)?shù)卮砦锓N進(jìn)行生態(tài)賦值以及加權(quán)（參數(shù)取值參考文獻(xiàn)：《馬鑾灣內(nèi)灣生態(tài)修復(fù)研究及實(shí)施規(guī)劃》《廈門國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)白鷺生態(tài)安全評(píng)價(jià)》）；以沼蛙為當(dāng)?shù)卮砦锓N進(jìn)行生態(tài)賦值以及加權(quán)（參數(shù)取值參考文獻(xiàn)：《廈門市馬鑾灣新城控制性詳細(xì)規(guī)劃環(huán)境影響報(bào)告書》）。對(duì)敏感分區(qū)分級(jí)，制定相應(yīng)的策略，運(yùn)用于后續(xù)的濕地公園設(shè)計(jì)中。

　　（2）水鳥棲息區(qū)設(shè)計(jì)

       針對(duì)市民活動(dòng)對(duì)小白鷺棲息地產(chǎn)生的干擾要求設(shè)定緩沖距離。人為干擾對(duì)水鳥的響應(yīng)主要表現(xiàn)在覓食時(shí)間和驚飛距離上的變化,水鳥對(duì)人類活動(dòng)影響的反應(yīng)會(huì)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(duì)人為侵?jǐn)_的適應(yīng)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(nèi),距離觀察者最近且無規(guī)避反應(yīng)的水鳥與觀察點(diǎn)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(yīng)距離在35m左右，所以我們?cè)跇?gòu)建其棲息地的時(shí)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(dòng)點(diǎn)的距離應(yīng)在50m左右（參考文獻(xiàn)：《四川城市濕地公園白鷺生境選擇的分析》）。

     
       結(jié)合文獻(xiàn)對(duì)小白鷺棲息地營(yíng)造策略進(jìn)行總結(jié)：

       ①不少于35m寬的緩沖帶，核心棲息地區(qū)域緩沖帶寬度應(yīng)有50m寬，用于減少人類活動(dòng)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(shè)置1-2個(gè)，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(fù)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(chǎng)所。

       ③島嶼：可設(shè)置多個(gè)，每個(gè)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(shè)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。

　　（3）魚類棲息區(qū)設(shè)計(jì)

       設(shè)計(jì)水體中有著豐富的魚類，這些魚類的生存活動(dòng)對(duì)水體的深度有著不同的要求。同時(shí)為了保證魚類擁有充足的食物，水深的設(shè)計(jì)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(gè)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(jià)值達(dá)到最大化水域設(shè)計(jì)是：25%-50%的水域面積且水深達(dá)到0-0.3m；50%-75%水域面積且水深為0.3-1.5m；水生植物生長(zhǎng)密度在 2-3kg/m2(濕重)時(shí)對(duì)魚類產(chǎn)卵最為有利。

       同時(shí)對(duì)魚類棲息地水體底質(zhì)進(jìn)行研究：對(duì)于魚類來說，水底底質(zhì)是其賴以生存的基礎(chǔ)之一，因此在設(shè)計(jì)時(shí)要以自然泥質(zhì)底質(zhì)為基礎(chǔ)，底棲生物和沉水植物等生物的生長(zhǎng)和棲息，同時(shí)也可以和地下水進(jìn)行水體交換；同時(shí)要嚴(yán)禁杜絕為水底進(jìn)行硬化處理或鋪設(shè)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(huì)使湖泊魚類及其他生物喪失棲息地。

　　設(shè)計(jì)亮點(diǎn)

       在此基礎(chǔ)上，整個(gè)水生態(tài)系統(tǒng)布局和基于水生態(tài)修復(fù)的濕地公園系統(tǒng)布局滿足工藝要求的同時(shí)，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(wù)設(shè)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(shí)也改善了區(qū)域生態(tài)環(huán)境，創(chuàng)造了優(yōu)質(zhì)的綠色空間，提升了區(qū)域品質(zhì)和競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

　　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(jié)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(wù)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(dòng)，極少受人為因素干擾的為鳥類等動(dòng)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(fù)棲息地的同時(shí)，適當(dāng)允許游人可生境體驗(yàn)、科普互動(dòng)等低強(qiáng)度的游賞觀景活動(dòng)。

       綜合服務(wù)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(yàn)等。

　　2.功能分區(qū)

　　結(jié)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(wù)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(hù)生態(tài)資源，修復(fù)生態(tài)環(huán)境，凈化水質(zhì)的前提下，滿足游賞者多類活動(dòng)需求，體現(xiàn)生態(tài)公園特色。

　　3.分區(qū)設(shè)計(jì)效果

　　項(xiàng)目信息

　　項(xiàng)目名稱：馬鑾灣新城集美片區(qū)水生態(tài)修復(fù)工程(二期)
　　業(yè)主單位：廈門市土地開發(fā)總公司
　　項(xiàng)目總監(jiān)：鐘海峰
　　設(shè)計(jì)單位：中國建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司
　　主創(chuàng)設(shè)計(jì)：趙文斌、劉環(huán)
　　設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)：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(jiǎng)信息：第十三屆園冶杯市政園林獎(jiǎng)方案類銀獎(jiǎng)