項目簡介

　　后灘公園設(shè)計案例中，利用內(nèi)河人工濕地帶對黃浦江受污染的水進行生態(tài)水質(zhì)凈化。設(shè)計的內(nèi)河濕地凈化帶長1.7km，寬5-30m，采用了加強型人工濕地凈化技術(shù)，共分為沙礫灘過濾區(qū)、植物綜合凈化區(qū)、植物床凈化區(qū)、梯田過濾凈化區(qū)、重金屬凈化區(qū)、病原體凈化區(qū)、營養(yǎng)物凈化區(qū)和水質(zhì)穩(wěn)定調(diào)節(jié)區(qū)。來自黃浦江的江水進入人工濕地后，隨梯田高度和植物高低的落差逐級下滲，經(jīng)過層層過濾，從劣Ⅴ類水提升為Ⅲ類水；設(shè)計的濕地水體凈化處理能力為2400m3/日。

　　1場地與挑戰(zhàn)

　　后灘公園為上海2010世博園的核心綠地景觀之一，它既是上海2010年期間世博綠地，也是未來上海市的公共綠地。場地位于“2010上海世博園”區(qū)之西端，黃浦江之東岸之與浦明路之間，西至倪家浜，北望盧浦大橋，為狹長的濱江地帶，總用地14公頃。場地原為鋼鐵廠（浦東鋼鐵集團）和后灘船舶修理廠所在地，2007年初開始設(shè)計，2009年10月建成并將于2010年5月正式開放。作為黃浦江邊的公共空間設(shè)計，場地給設(shè)計提出了諸多挑戰(zhàn)。

　　a、嚴(yán)重的水土污染：場地原為工業(yè)棕地，工業(yè)固體垃圾和建筑垃圾遍地，且埋藏很深。土壤污染嚴(yán)重。特別是黃浦江水污染嚴(yán)重，為劣V類水。場地原有廢棄地上被外來物種（一枝黃花）入侵，一派荒蕪景象。如何改造生境，營造安全、健康的公共空間是設(shè)計面臨的第一大挑戰(zhàn)。

　　b、濱江防洪：場地地勢相對平坦，大部分場地標(biāo)高在4米到7米之間。現(xiàn)狀的防洪墻為水泥硬化工程，防汛墻的設(shè)計標(biāo)高為千年一遇的防洪標(biāo)準(zhǔn)6.7米。而黃浦江的平均潮位為2.24米，平均高潮位3.29米，平均低潮位1.19米。也就是說，江水與防洪堤的高差達3.4-5.5米之間，其中有高差達2.1米的潮間帶。如果放坡處理，必然污泥不堪，且需要有足夠的空間；如果是硬化的陡墻處理，則水在江岸，卻難以親水。如何滿足防洪要求，設(shè)計親水、且生態(tài)的濱江公共空間，是設(shè)計面臨的第二大挑戰(zhàn)。

　　c、會時與會后場地的雙重需求：場地南部臨接世博園區(qū)西入口，場地中部的水門碼頭是世博園南區(qū)唯一的水上門戶，場地東部則聯(lián)系世博園區(qū)中心綠地，所以，后灘公園在世博會期間人流量大且集中。如何合理組織會時人流交通，協(xié)調(diào)好分流、等候與疏散的關(guān)系，成為設(shè)計面臨的重要問題。

　　世博會期間和會后場地的功能定位有所不同：會時的功能定位偏向于生態(tài)城市理念的展示、安全疏散、游憩、等候等功能，會后則突出城市濱江公共綠地的功能。如何在設(shè)計時考慮相關(guān)彈性措施使其既能滿足會時世博綠地的要求，又能方便、經(jīng)濟的轉(zhuǎn)化為會后的城市濕地公園，成為設(shè)計面臨的另一大挑戰(zhàn)。

　　d、個性、審美與體驗：場地在紛繁的世博展區(qū)和紛雜的黃浦江岸之間，如何在大都市的光怪陸離和世博展區(qū)的眼花繚亂中找到與眾不同的個性，以及在滿足生態(tài)功能與人流疏散、教育和展示功能的同時，具有獨特的審美體驗，是本設(shè)計面臨的又一巨大挑戰(zhàn)。

　　e、狹長的空間：場地夾于黃埔江和交通性干道（浦明路）之間，呈狹長地形，沿江岸有1.7公里長，寬度在50-80米之間，最窄處只有30米。如何在這樣狹窄的空間內(nèi)設(shè)計滿足多種功能的公共空間，是設(shè)計所面臨的又一大挑戰(zhàn)。

　　2加強型人工濕地系統(tǒng)設(shè)計

　　a.內(nèi)河人工凈化濕地

　　加強型城市人工濕地凈化系統(tǒng)技術(shù)全套應(yīng)用在了上海后灘公園的內(nèi)河人工凈化濕地建設(shè)中。內(nèi)河凈化濕地位于場地的中間層，整體功能突出濕地作為自然棲息地和水生系統(tǒng)凈化功能、生產(chǎn)以及審美啟智和科普教育等功能，是后灘公園中的核心內(nèi)容。

　　(i)取水過濾區(qū)域。由于黃浦江水質(zhì)污染嚴(yán)重，且水位每天有變化的特點。根據(jù)勘察設(shè)計、施工依據(jù)土質(zhì)構(gòu)造、土層結(jié)構(gòu)特性、土壤的滲透系數(shù)、土建條件要求以及景觀格局等全面考慮選擇，采用滲渠加集水井取水的方案，使水量充足。 經(jīng)內(nèi)灘濕地凈化后的水質(zhì)必須同時滿足《生活雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（CJ/T48－1999）中雜用水水質(zhì)和《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838－2002）中人體非直接接觸的娛樂用水水質(zhì)（IV類）的要求，相關(guān)重復(fù)的指標(biāo)按照較高要求執(zhí)行。設(shè)計處理能力可達到2700噸/日。

　　在生態(tài)水系外灘靠近倪家浜側(cè)，開挖一條長約60m、寬約4m的滲入水渠，通過礫石、粗沙、細(xì)沙等使黃浦江水最低水位時也能滲入水渠（取水口位置標(biāo)高低于低潮位1.19m），然后進入集水井，保證黃浦江水位最低時也能使江水從滲渠或集水井四周滲入井中，防止堵塞，并通過水泵抽水，然后進入預(yù)處理池。

　　(ii）預(yù)處理池區(qū)域。預(yù)處理池具有蓄水、沉淀、過濾作用，污泥排至倪家浜與黃浦江交界處。在嚴(yán)冬或其他特殊情況下，可通過添加絮凝劑使水質(zhì)迅速沉淀凈化。

　　(iii）曝氣跌水凈化與景觀墻。預(yù)處理池出來的水繼續(xù)進入長約200 m、高約2 m的滴瀑水景石墻，表面凹凸不平的曝氣跌水墻的引水槽內(nèi)（圖3.4-7）。然后由槽內(nèi)沿石墻向下緩慢落水，長時間的污水流沖使石墻表面自然形成一層生物膜，起到了污水曝氣作用，同時也營造了一個景色別致的瀑布水景墻，再流入梯田生態(tài)凈化區(qū)，有曝氣作用。

　　(iv）梯田生態(tài)凈化區(qū)。從內(nèi)灘濕地中抽取江水對田進行灌溉，同時利用梯田高差，對江水進行層層過濾凈化。利用U型管連通原理，通過控制水位來確定種植水田和旱田，以及對雨水進行收集和凈化。其過濾層分為土壤層、濾沙層或煤渣層、濾水礫石層以及收集管網(wǎng)裝置。部分梯田按植物床凈化原理設(shè)計，植物床選擇沙質(zhì)土壤層、濾沙層、煤渣層、粗沙層和礫石層共五層過濾層，在礫石層中布置收集江水管網(wǎng)裝置。種植吸污能力強、向根部輸氧能力強、根系對介質(zhì)穿透能力強且景觀效果好的植物。層層跌落，使水得以過濾和生物凈化。

　　(v）土壤過濾和生物凈化。污水中不易被植物吸收的有機組織體，通過土壤過濾被滯留在土壤中，通過微生物的好氧與厭氧反應(yīng)過程，將其分解為易被植物吸收的無機鹽和氣體，然后被植物吸收或者釋放到空氣中，從而除去水體中化學(xué)污染物。配合植物根系，利用多層異質(zhì)土壤對懸浮物進行攔截沉降。植物種植側(cè)重點為植物根部輸氧能力、根系對介質(zhì)穿透能力且以及植物的協(xié)同進化能力。放養(yǎng)多種軟體爬行動物，豐富水體景觀

　　(vi）重金屬凈化。重金屬凈化過程主要通過水生植物吸附、富集一些有毒有害物質(zhì)，如重金屬鉛、鎘、汞、砷等，其吸收積累能力為：沉水植物＞漂浮植物＞挺水植物，不同部位濃縮作用也不同，一般為：根＞莖＞葉。植物配置原則以沉水植物為主，以漂浮和浮葉植物為輔。動物配置主要為能夠食用含重金屬離子藻類起到延長食物鏈降解作用的動物，如本地產(chǎn)蝦類螺、蚌、魚和浮游動物或食藻蟲。同時制造濕地底部微地形，增加種植面積和延長水流程。增氧曝氣及景觀作用設(shè)置：噴泉。

　　(vii）病原體凈化。病原體凈化過程一方面一些水生植物可以從根部釋放抗生素，當(dāng)污水經(jīng)過這些水生植物時，一系列病原體（如大腸桿菌、沙門氏菌屬和腸球菌等）被去除，另一方面水生植物可以把魚類糞便作為肥料加以吸收，消除了病原體的繁殖場所。植物配置主要以挺水植物為主；一些水生植物可以從根部釋放抗生素，當(dāng)污水經(jīng)過這些水生植物時，一系列病原體如大腸桿菌、沙門氏菌屬和腸球菌等被去除。據(jù)目前國內(nèi)外研究，這些植物主要以挺水植物為主。土壤配置為植物根系和微生物提供大面積接觸沉降病原體的機會。植物配置側(cè)重點為對病原體的去除，其作用主要來自一些挺水植物根系所分泌的抗生素。動物以濕地植物為食，且活動范圍較大能夠分散病原體的動物，蝦類、螺、蚌、魚和浮游動物或食藻蟲。

　　(viii）營養(yǎng)物凈化。營養(yǎng)物凈化過程：較污染的水流經(jīng)時，植物在水中吸收一定量N、P等營養(yǎng)物質(zhì)，供其生長發(fā)育。水中無機磷、氨氮被植物直接攝取，轉(zhuǎn)化為植物的蛋白質(zhì)、有機氮、ATP、PNA等有機成分，通過魚類攝食與植物定期收割得以去除。生根植物直接從土壤中去除氮磷等營養(yǎng)物質(zhì)，而浮水植物則在水中去除營養(yǎng)物質(zhì)。經(jīng)過沙礫灘過濾后，去除較大顆粒的懸浮物及少部分化學(xué)污染物，進入內(nèi)濕地的水質(zhì)仍較差。設(shè)計時應(yīng)考慮保證水與植被接觸的面積盡可能大。以挺水、漂浮、沉水植物混合種植對水中各污染物進行綜合凈化。種植綜合吸污能力較強的水生植物，并通過底泥和水中微生物和水生動物配合作用，快速降解水中有害物質(zhì)。土壤需要空隙度小，能夠保水保肥。植物配置側(cè)重點為對水體中TN、TP含量的降低，漂浮植物對N的吸收率高，浮水植物則偏重于P的吸收，而挺水植物則兼而有之。動物以水體微生物為食，對N和P的吸收量大，延長食物鏈的降解作用，蝦類、螺、蚌、魚和浮游動物或食藻蟲。微生物以繁殖對N和P具有較強吸收能力的微生物。

　　(ix)植物綜合凈化區(qū)。利用水生植物中的抗污染先鋒種，通過生物操縱調(diào)節(jié)食物鏈網(wǎng)，促進水體自凈。一般水底深在2.2m（最低水位）至3.29m（平均高潮位）之間，植物耐淹性有永久性和間歇性水淹。選擇種植對各種污染物有綜合吸收能力的植物，或各種植物交錯種植。土壤配置濕地土壤對水中懸浮顆粒的吸附和沉降作用。植物配置側(cè)重于凈化作用的全面性，以及水生植物群落的完整性以及凈化能力在季節(jié)上的銜接。動物配置魚類、蝦類、蚌類、食藻蟲以及其他濕地動物保證濕地的生物多樣性。

　　(x)水質(zhì)穩(wěn)定調(diào)節(jié)區(qū)。經(jīng)過一系列過濾凈化后的江水，水質(zhì)基本達到使用要求。為保持水質(zhì)穩(wěn)定，可在水體中增設(shè)曝氣增氧設(shè)施，提高水體含氧量，為動植物提供良好生存環(huán)境，維護水體內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定，保持水質(zhì)不變質(zhì)。土壤配置側(cè)重提供各類水生植物的不同土質(zhì)環(huán)境。植物配置強調(diào)水生植物群落綜合水質(zhì)調(diào)節(jié)作用，但同植物綜合凈化區(qū)相比較則更側(cè)重于景觀性。動物配置側(cè)重完善水生動物多樣性，保證食物鏈的完整有序，蝦類、螺、蚌、魚和浮游動物或食藻蟲。微生物要素配置種類豐富、生物降解、維持生物群落食物鏈穩(wěn)定性。

　　(xi）礫石生物凈化及清水蓄水。利用礫石灘區(qū)石頭孔隙以及間隙微生物形成具有的生物膜，通過微生物凈化沙質(zhì)上層；從景觀性考慮，為鵝卵石層，下層為毛石層，使生物膜更容易附著。

　　b.水生植物種植與管理

　　人工濕地設(shè)計的另一關(guān)鍵問題是根據(jù)水質(zhì)凈化功能的需要合理配置鄉(xiāng)土植物。人工濕地對有機物有較強的凈化能力，生活污水中的有機物通過濕地的過濾、沉淀和微生物分解等作用，對BOD，COD的去除能力可達80%以上。通過正確的設(shè)計和植物選擇，可使人工濕地發(fā)揮很好的生態(tài)功能。上海世博后灘公園的濕地植物景觀帶主要由各種當(dāng)?shù)剜l(xiāng)土植物組成，由耐濕喬木、濕生植物、挺水植物、浮水植物、沉水植物按照一定的空間平面布局共同構(gòu)成一個完整的濕地植物群落，為生物多樣性提供良好的條件，同時作為一個完整的水體過濾凈化系統(tǒng)，為中心綠地提供充足的符合景觀用水標(biāo)準(zhǔn)的水源。

　　濕生植物本身具有良好的固土作用，同時在雨季對河水有一定的涵養(yǎng)與協(xié)調(diào)功能，水邊濕生植物有萱草、梭魚草、石蒜、石菖蒲、紫苑、馬藺、鴛尾，帶狀種植，形成區(qū)域特色；；挺水及浮水植物本身具有很好的觀賞價值，同時能對水中的污染物及有害物質(zhì)進行吸收、過濾、分解及轉(zhuǎn)化，從而起到凈化作用，挺水植物有菰、蘆葦、香蒲、荻、水蔥、酸模、千屈菜等；沉水植物以水下造氧植物為主，水下造氧植物在扼制污染池水的藻類生長方面起至關(guān)重要作用，沉水植物有眼子菜、金魚藻、水鱉、輪藻、苦草、狐尾藻等。浮水植物有水花生、莎草、槐葉萍、鳳眼蓮等 （表3.4-2）。

　　由于富營養(yǎng)是黃埔江水的主要特征，生產(chǎn)性作物也被大量在公園中輪作，以用于營養(yǎng)物的吸收，生產(chǎn)的過程就是水凈化過程。水生植物的生物體是很好的飼料和肥料,在檢驗沒有重金屬污染后,可作為飼料.如果有重金屬污染,則可作為纖維植物的肥料。蘆葦則是很好的造紙材料和建筑材料、燃料等等。收割是凈化濕地系統(tǒng)不可或缺的組成部分,以避免二次污染。

　　(i)近岸挺水區(qū)水深不得深于40cm，一般控制在15-35cm。

　　(ii)中部挺水區(qū)水深為40-60cm，不得超過70cm。

　　(iii)沉水區(qū)深度不得超過1.5m。

　　(iv)浮水植物水深睡蓮區(qū)不得超過80cm與王蓮區(qū)不得超過100cm

　　c. 水生動物的放養(yǎng)和培育

　　生態(tài)平衡是動態(tài)平衡，一個穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)除了植物群落外，動物群落同樣必不可少。水生生態(tài)系統(tǒng)也不例外，水生動物對于系統(tǒng)穩(wěn)定，食物鏈的構(gòu)成，以及生態(tài)環(huán)境的維持等多方面起著重要的作用。規(guī)劃后的后灘濕地所表現(xiàn)出的濕地景觀有林地、灘地、淺水區(qū)濕地、深水區(qū)濕地等。不同的濕地景觀體現(xiàn)了植物群落多樣性，即動物的生境多樣性，從而也就決定了動物多樣性。

　　動物放養(yǎng)原則一是以上海地區(qū)本地種為主，適當(dāng)添加能適應(yīng)當(dāng)?shù)貧夂蚝退|(zhì)的外來種。二是兼顧經(jīng)濟、景觀、生態(tài)三方面因素，從群落構(gòu)建與生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性上綜合考慮。

　　d. 節(jié)點與步行網(wǎng)絡(luò)設(shè)置

　　作為上海世博會的一個主要公園，在這樣一個寸土寸金的城市，人工凈化濕地系統(tǒng)不僅僅提供了美景和游憩的空間，更應(yīng)該成為一個展示生態(tài)文明理念，進行生態(tài)教育的窗口。而這一目標(biāo)的實現(xiàn)，則是通過巧妙而藝術(shù)的多個節(jié)點和一個連貫的步道網(wǎng)絡(luò)來達成的。

　　節(jié)點包括三種類型：密致的體塊——由樹陣或竹叢構(gòu)成塊狀實體，布置在步道線上，分割著步行游覽的空間體驗；圍合的容器——由樹叢圍合成可供展示或休息的圍合的容器，它們用于當(dāng)代藝術(shù)展示和來源于場地的舊機器等展示；開敞的場與平臺：包括南端的“涼臺問渠”，公園中部的“空中花園”（綜合服務(wù)中心），“水門碼頭”、“清潭粉荷”等廣場，供人聚合之用；這些節(jié)點與步道網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，常有步道從中穿過，創(chuàng)造出獨特的空間體驗。

　　后灘公園的步道網(wǎng)絡(luò)是一個彈性的適應(yīng)性系統(tǒng)：1）它需要同時適應(yīng)會展期間和會后的人流需要；2）適應(yīng)地形，由于防洪需要和內(nèi)河谷地營造，創(chuàng)造了豐富的空間，豐富多樣的步道的設(shè)計使游客們能體驗到江岸之寬闊、溪谷之幽深、凌空跨越、曲折穿越等多種感受；3）與濕地和植被相呼應(yīng)，步道系統(tǒng)大量使用了架空和半架空的棧道和平臺，也注重與植物高度、密度變化的配合，使行人能更貼近自然又有豐富的體驗。良好的體驗，將審美啟智與生態(tài)教育貫行于潛移默化之中。

　　3建成后效益及評價

　　后灘公園建立了一個可以復(fù)制的水系統(tǒng)生態(tài)凈化模式；同時，它吸取農(nóng)業(yè)文明的造田和灌田智慧，讓自然做功，形成低碳和負(fù)碳城市景觀，為解決當(dāng)下中國和世界的水環(huán)境問題提供一個可以借鑒的樣板，創(chuàng)立了新的公園建造和管理模式。它生動的注解了“城市讓生活更美好”的上海世博理念，向世界表達著中國的環(huán)境危機意識以及面對危機努力尋求解決途徑的信念。

　　a、生態(tài)效益

　　通過加強型人工濕地凈化技術(shù)模塊，每日凈化污水2.5×106L。將水質(zhì)從V類水凈化成II，即適合于景觀綠化用水和景觀水體游憩用水。處理后的水不僅可以提供給世博公園做水景循環(huán)用水，還可以滿足世博園每日綠化澆灌、道路沖洗和其他生活雜用水的需要。水質(zhì)凈化設(shè)計的原理是遵循自然濕地凈化的機理來設(shè)計人工濕地的結(jié)構(gòu)，其中，水質(zhì)凈化過程中的多種元素，均可作為美的景觀。ASLA評委高度評價了后灘公園的成功設(shè)計：“建立了一個可以復(fù)制的水系統(tǒng)生態(tài)凈化模式，低成本高效能，為解決當(dāng)下世界性的環(huán)境問題提供一個可以借鑒的樣板?！?/p>

　　上海后灘公園濕地生境的營造和生長，截至2012年相比公園建設(shè)以前的數(shù)據(jù)，新增生物多樣性包括植物165種，動物137種。

　　可消納周邊綠色空間及河流雨洪水約1.6×108L/年，蓄滯雨洪水量約1.03×108L/年，降低雨洪徑流近100%，約合每年1.09×108L/年。

　　將防洪標(biāo)準(zhǔn)從20年一遇提高到1000年一遇，防洪能力現(xiàn)今達到了234158m3。后灘公園每年共計585可喬木樹蔭吸收了碳排放量約238噸，蘆葦?shù)壬a(chǎn)性植物每年的生產(chǎn)總價值可接近2萬元。

　　b、經(jīng)濟效益

　　通過再利用和改造公園工業(yè)遺址，阻止了約37噸后工業(yè)遺址鋼架結(jié)構(gòu)遭廢棄和填埋，預(yù)計節(jié)約了8萬元。再利用工業(yè)遺跡的磚石于鋪地，預(yù)估節(jié)約了2.9萬元。

相比世博會其他公園工程造價，節(jié)省成本71.19元/m2。相比世博會其他公園綠化管理和維護成本，可節(jié)省成本2.8元/m2.

公園生產(chǎn)性景觀包含小麥、向日葵、油菜花和蔗糖，每年生產(chǎn)總價估算值可達11447.1元。

　　c、社會效益

　　后灘濕地公園成為世博時期重要的游客訪問目的地，游客量達到590640人。場地3.5km長的游憩步道串聯(lián)各級濕地景觀，景觀變化多樣而游憩效果明顯。在設(shè)計和施工過程中共獲得8個國家設(shè)計專利。該加強型人工濕地凈化技術(shù)模塊在上海后灘公園實現(xiàn)后，已在北京土人設(shè)計公司之后的20-30個項目中采用。該項目已被國際上個大學(xué)校作為教材。

　　2010年3月，北京大學(xué)建筑與景觀設(shè)計學(xué)院院長俞孔堅帶領(lǐng)哈佛大學(xué)校長福斯特參觀上海后灘公園，詳細(xì)講解了后灘公園如何利用黃浦江邊的廢棄工業(yè)遺址，建立了一個可以復(fù)制的水系統(tǒng)的生態(tài)凈化模式，同時創(chuàng)立了新的公園管理模式。2015年3月17日，哈佛大學(xué)校長德魯·福斯特（Drew Faust）訪問清華大學(xué)并發(fā)表演講特別提到了土人景觀的上海世博后灘公園項目，她在五年前的那次參觀，不經(jīng)意間讓他難以忘懷：人工構(gòu)筑的濕地，可以如此凈化河水，低維護的城市公園，可以如此溝通城市文化，景觀設(shè)計學(xué)，可以如此充當(dāng)自然環(huán)境的守護者。