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马銮湾新城集美片区水生态修复工程(二期)

2022-09-27 发布
首页 / 设计类 452 0 0

中国院生态景观院

积分:63

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本帖最后由 中国院生态景观院 于 2022-9-28 10:38 编辑

鸟瞰图

鸟瞰图

一、项目概况  
        厦门马銮湾水生态修复工程位于厦门市港西海域马銮湾新城东北部,与过芸溪生态修复工程、中部绿带共同形成新城北部区域的绿色屏障和生态廊道,二期项目规模约71公顷。

打造区域重要的绿色屏障和生态廊道

打造区域重要的绿色屏障和生态廊道

        项目为水生态专项处理为目标的城市湿地公园建设,主要解决深青溪和瑶山溪两条河流在该区域河水入海水质问题。目前深青溪和瑶山溪因上游生活污水和工业污水的无序排放,且因降雨不规律导致季节性水生态基流不足,水质恶化严重,无法达到地表Ⅳ类入海水质要求,对马銮湾片区内湾海域水质都造成严重污染,水环境问题突出。
        该项目任务为在两条河的入海口处建立一个大型水生态修复系统,通过调配水量、净化水质、调节水位、改善环境等多种措施并用,通过水利、水生态和水环境的多重专业协同,处理复杂的水生态问题,以满足河水入海标准,改善内湾环境,改变区域生态。经过多专业的多方案比选论证,最终功能型人工湿地水质净化将成为其核心净化功能在项目中得以采纳实施。
        规划设计以“绿泽聚生息 · 碧水汇民悦”为题,人工修复生态系统,打造生态海绵、科普乐活的马銮湾新城集美片区水生态修复工程先行示范区。

项目位置范围

项目位置范围


二、 规划思路       
1.总体思路
       根据现场踏勘和水利巡查,深青溪和瑶山溪目前水量均相对较少,只有夏天雨季时水量充沛,其它季节为雨季尾水、生活生产排污和污水厂中水形成的混合污水。由于厦门天气特性,全年气温较高,水生态恶化严重,特别是3-5月雨季来临之前,瑶山溪河水处于黑臭水体级别,深青溪河水也处于严重污染水质级别。
现状分析.jpg
       因此在前期方案阶段,设计团队针对如此严重的水质问题一度打算采用以污水处理厂或工业污水级污水处理设备作为污水净化的主要解决手段,湿地用于辅助手段。但该方案存在很多弊端,污水处理厂或工业级污水处理设备虽然能处理入海口河水水质,但因河水水量大、规律性差,因此造价高、后期运维费用高昂,并非长久之计,且不能改善河道沿岸水生态环境。
       在多方讨论下,提出先通过上游水库为深青溪和瑶山溪上游补水,通过多库联动,同时接通上游多个污水处理厂尾水,对两条河道进行联合补水,保证河道生态基流、稀释污水浓度,为下一步工艺提供了能够生态净化处理的可能性。在水质基本稳定地表Ⅴ类、来水条件稳定的条件下,功能型人工湿地可以发挥其成本较低、后期运维成本低廉、净化效果显著的特点,为深青溪和瑶山溪水生态处理提供核心处理方案。
       马銮湾水生态修复工程占地约71公顷,现状具备大量养殖鱼塘,场地平整,高差变化较小,适合布置功能型人工湿地模块。

  2.水资源设计
(1)项目需水量计算
        结合最新《马銮湾新城水系模型》、《马銮湾雨洪生态补水规划》两版规划文件,分析上游来水数据及补水条件。当前深青溪可以利用坑内水库进行生态补水,近期满足基本生态需水量要求,远期满足目标生态需水量要求;瑶山溪利用坑内水库进行生态补水,近期满足基本生态需水量要求,远期达到目标生态需水量99%。
       而根据综合蒸发量、渗透量、生物栖息地需水量等水量因素,计算得出各水域生态需水量,深青溪和瑶山溪近期水源补给能力能够维持马銮湾湿地公园水位所需的最小水量,8月瑶山溪水量单独能满足公园换水率要求,其它月份需深青溪和瑶山溪共同供水。

水量计算

水量计算

(2)湿地公园补水策略
       以瑶山溪总水量为320万立方米作为设计依据,湿地公园(湿地22.6公顷+瑶山溪红线范围3.6公顷,平均换水深度2米)换水一次需要52.6万立方米(不含红线内深青溪范围),可满足湿地公园全年换水6次,满足生态安全要求。
       权衡两河丰水期和枯水期水量峰值差异,满足全年湿地生态净化正常运行,功能型湿地设计净化能力以瑶山溪全部水量作为标准设计处理能力,具体标准为将地表Ⅴ类净化为地表Ⅳ类标准。枯水期通过深青溪地表Ⅲ类水补水保证功能湿地模块的生态基流用水,丰水期通过翻板闸主动控制引入水量,保证湿地系统不会因为水流过大,碳源浓度过低而导致系统崩溃。

3.水环境设计
(1)水质净化目标
        经过补水方案以后,深青溪水质得到较大改善,水质控制在地表Ⅴ类偶尔能够达到地表Ⅳ类水平,瑶山溪水质控制在地表Ⅴ类,枯水期呈现劣Ⅴ类的整体情况。根据此情况,重点净化处理水系为瑶山溪水系,深青溪作为整个湿地系统的生态水源补充,整体纳入水质净化系统。经过上位规划资料汇总对比,确定项目近远期的水质恢复目标:到2020年,深青溪、瑶山溪水质力争基本满足V类水标准,2025年,力争使60%的水体能够达到IV类水标准,河流生态得到有效恢复,湿地净化目标为IV类水标准

(2)水质净化过程

水质净化工艺路线

水质净化工艺路线

       瑶山溪劣V类水通过液压翻板闸进入湿地系统,首先经过前置的物理沉降池,沉降过滤河水中的杂质和泥沙,保证进入功能人工湿地单元的水质稳定性,同时沉降池可根据实际情况做定期清淤处理。
       根据对瑶山溪上游排污情况和水质检测,河水中以生活污水和洗涤污水为主,水体中因补水稀释,水中SS、COD、氨氮、总氮、总磷含量均匀,考虑到污染情况和后期运维成本控制,设计采用下行垂直潜流湿地模块工艺,有效去除水中各类溶解性污染物。
       因河水水量较大,单体湿地模块面积设计较大,便于快速下渗,同时采用两路并联水流通道设计,分散水流,减小水流冲击,通过多级湿地串联来保证出水水质达标。在每个湿地模块布水渠中均设置了增氧推流泵,每一路串联湿地模块中部还设置一处生化增氧塘,为水流进行增氧,保证整个工艺的溶氧量满足净化需求。
       通过湿地模块的尾水最终进入一个大型景观湖面,进行进一步生化降解反应,同时为该区域提供一处优美的水生态环境。深青溪大部分水质污染不严重,因此可直接通过水利控制系统进入大型景观湖面参与生化净化反应,当湿地模块需要生态补水和深青溪本身水质不达标时,可通过水利控制系统进入湿地模块源头,参与整个湿地净化过程。

       水系统路径和竖向水动力推算图如下:

马銮湾水生态工程分布

马銮湾水生态工程分布

竖向设计

竖向设计

(3) 水质净化模块具体技术、做法
      ①人工湿地净化模块:人工湿地模块是水质净化系统的核心,包含自然沉降池、前置净化塘和功能性湿地技术,以物理和生物方式对水质进行净化,具有净化效果好、低维护、造价低等优势。
       ②自然沉降池、前置净化塘技术:自然沉降池和前置净化塘主要与功能性湿地搭配使用,前者对上游来水中的大颗粒污染物进行拦截、沉淀等,降低水体浑浊度,后者筛选和培养净化菌群,用于后续净化。

自然沉降池、前置净化塘技术

自然沉降池、前置净化塘技术
      ③功能性湿地技术:功能性湿地包括表面流人工湿地和潜流人工湿地,本项目采用下行潜流湿地技术,通过种植的水生植物和分层铺设滤料层(沸石、砾石、火山石、麦饭石)中的微生物降解水体中的COD、氨氮、总磷、总氮,同时过滤颗粒物,提高水体透明度,以达到提升水质的目的。

功能性湿地技术

功能性湿地技术
      ④水生植物:功能性湿地中选择芦苇、香蒲、旱伞草、美人蕉、水葱、灯心草、水芹、茭白8种挺水植物,通过根系对水体中的氨氮、总磷、总氮等污染物质进行吸收以达到水质净化的目的。


4.水安全设计
       以《马銮湾新城水系防洪规划》为依据调整防洪设计,主要措施有:
(1)防洪筑堤,贯通园路
       根据《防洪标准》(GB50201-2014)、《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2017)、《堤防工程设计规范》(GB50886-2013),确定堤岸工程设计等别按Ⅱ等,主要建筑物级别按2级设计,堤顶宽度6米,本项目中为满足交通及应急需求堤顶路宽5米。根据《马銮湾新城区域水系及生态修复规划》,防洪标准为50年一遇,堤防安全超高为1.05m。堤顶设置一级园路,供游人骑行游览、步行观赏,也可满足消防车及应急车辆的通行需求。

堤顶路设置

堤顶路设置

(2)提升河道防洪标准,利用湿地调蓄暴雨
       河道满足防洪标准50年一遇,按规划堤防绿化带边界控制,河口宽度大于规划40米需求,采用河道清淤疏浚、生态堤防及生态岸坡治理。
       湿地可减轻下游部分防洪压力,可提供41.4公顷调蓄面积,调蓄暴雨量(50年一遇)=径流系数0.59×总暴雨量332mm×面积41.4公顷=8.1万方。

(3)MIKE21模型模拟
       水利的调控目标为通过翻板抬水闸和防洪闸来控制河道来水。50年一遇洪水时,抬水翻板闸泄洪,上游防洪闸关闭,洪水藉河道行洪主槽泄洪;下游防洪闸调控部分洪水进入下游蓄洪塘体,达到蓄洪标高后(湿地全区漫溢2.50m)关闭下游防洪闸停止进水。使之实现水量分流控制丰水期60%进入湿地,40%进入河道;枯水期40%进入湿地,60%进入河道。
       经MIKE21数模计算分析可得水工结构物参数要求:丰水期正常蓄水位为2m时,瑶山溪干流上的拦河水工结构物堤顶高程需设计为1.87m,枯水期蓄水位为1.5m时,拦河水工结构物堤顶高程需设计为1.38m。

数模计算分析

数模计算分析


5.水生态设计

生态设计策略和技术路线

生态设计策略和技术路线
       在水生态规划设计部分提出三大策略:
       ①基于生态格局进行空间构建,分级分区保护;用水鸟保护为基点指导湿地建设,实现鱼塘到湿地的生态多样性修复和一定时间周期的自然演替。
       ②制定精细的水文系统,管理内外的水量水质;水位管理是营造湿地生境的关键,湿地净化功能需根据周边汇水和补水水质加强,长期对水位功能和土壤功能进行恢复。
       ③科学的栖息空间设计,优化景观异质性,实现可持续的景观空间;对水鸟栖息的生境空间进行优先设计,对林地或乔木丛的设置要尤为注意。

(1)指示性物种生态适宜性评价
       本方案选择小白鹭沼蛙作为指示性物种进行分析,两个物种在河流和水塘湿地均有栖息,在水鸟和两栖类中具有代表性。
       同时对指示物种进行生态适宜性评价,以白鹭为当地代表物种进行生态赋值以及加权(参数取值参考文献:《马銮湾内湾生态修复研究及实施规划》《厦门国家级自然保护区白鹭生态安全评价》);以沼蛙为当地代表物种进行生态赋值以及加权(参数取值参考文献:《厦门市马銮湾新城控制性详细规划环境影响报告书》)。对敏感分区分级,制定相应的策略,运用于后续的湿地公园设计中。

生态适宜性评价

生态适宜性评价

(2)水鸟栖息区设计
       针对市民活动对小白鹭栖息地产生的干扰要求设定缓冲距离。人为干扰对水鸟的响应主要表现在觅食时间和惊飞距离上的变化,水鸟对人类活动影响的反应会随着人类干扰的剧烈程度而有所不同。
       惊飞距离是指人在鸟类惊飞之前能接近鸟类的距离, 反映了鸟类对人为侵扰的适应程度;耐受距离,定义为与观察者行走路径垂直距离在100m范围内,距离观察者最近且无规避反应的水鸟与观察点之间的距离。
       据此分析,小白鹭的最大耐受距离在50m左右,而其最小反应距离在35m左右,所以我们在构建其栖息地的时需要考虑生态缓冲距离最小为35m,核心栖息地距离市民活动点的距离应在50m左右(参考文献:《四川城市湿地公园白鹭生境选择的分析》)。

水鸟栖息区设计

水鸟栖息区设计
      
       结合文献对小白鹭栖息地营造策略进行总结:
       ①不少于35m宽的缓冲带,核心栖息地区域缓冲带宽度应有50m宽,用于减少人类活动干扰。水岸种植丰富多样的挺水植物,最好是小白鹭比较偏好的芦苇、香蒲等植物,提供灌木的筑巢繁殖空间。
       ②开阔水面:建议设置1-2个,占总面积的40%以上,包括开阔水面及水生植物丰富的水域(水生植物:水域=50:50),水深最好是30-100cm之间,深水处深度50-67cm。种植沉水植物,复育鱼类栖息环境等,为小白鹭提供食物来源和觅食游憩场所。
       ③岛屿:可设置多个,每个面积不小于320 ㎡,种植高大乔木等,形成栖息地岛屿。
       浅滩:可设置水深不一的浅滩,自由种植至少30cm高的草本或灌木遮蔽层,在灌草丛中放置瓦片还可石块,以便蟋蟀类昆虫栖息。

白鹭栖息地营造策略

白鹭栖息地营造策略

(3)鱼类栖息区设计
       设计水体中有着丰富的鱼类,这些鱼类的生存活动对水体的深度有着不同的要求。同时为了保证鱼类拥有充足的食物,水深的设计不仅要满足各种鱼类的需求,还要满足不同水生植物的水深要求,这样才能保证各类型水生植物的生存空间,为鱼类提供充足的饵料植物与生物。按照不同水深可以大致分为三个区域:浅滩区、浅水区及深水区。
       根据以往研究,使野生生物的栖息地价值达到最大化水域设计是:25%-50%的水域面积且水深达到0-0.3m;50%-75%水域面积且水深为0.3-1.5m;水生植物生长密度在 2-3kg/m2(湿重)时对鱼类产卵最为有利。
       同时对鱼类栖息地水体底质进行研究:对于鱼类来说,水底底质是其赖以生存的基础之一,因此在设计时要以自然泥质底质为基础,底栖生物和沉水植物等生物的生长和栖息,同时也可以和地下水进行水体交换;同时要严禁杜绝为水底进行硬化处理或铺设塑料防渗膜,在该地区地下水资源丰富,不存在漏水问题,防渗措施只会使湖泊鱼类及其他生物丧失栖息地。

鱼类栖息的水面及水深研究

鱼类栖息的水面及水深研究


三、设计亮点
       在此基础上,整个水生态系统布局和基于水生态修复的湿地公园系统布局满足工艺要求的同时,种植水生植物,通过湿地栈道游览体系和公园绿化及配套服务设施,形成一处优美的大型湿地公园,改善区域水生态的同时也改善了区域生态环境,创造了优质的绿色空间,提升了区域品质和竞争优势。

平面图

平面图

景观结构

景观结构

1.生态功能区划分
       依据生态要素的重要性、敏感性和脆弱性,结合水系廊道、土地利用情况、植被覆盖情况、地形因素等方面,根据GIS分析和多要素叠加,将空间敏感规划分为生态保育区,生态缓冲区、综合管理与服务区三类。
       生态保育区:通过自然隔离(水系)和人工隔离,限制人类活动,极少受人为因素干扰的为鸟类等动物繁衍提供重要栖息地。
       生态缓冲区:生态保育区周边,在修复栖息地的同时,适当允许游人可生境体验、科普互动等低强度的游赏观景活动。
       综合服务与管理区:游憩开放区,互通城市,园城交融,将公园与周边城市的景观和功能相渗透,主要功能为亲近自然、文化体验等。

生态功能区划分

生态功能区划分

2.功能分区
       结合景观游赏功能划分为深青溪滨水游赏区、瑶山溪滨水游赏区、生态保育区、生态缓冲区、入口服务区、乡情文化区、观荷赏莲畅游区、城市功能区、酒店功能区等功能分区。在保护生态资源,修复生态环境,净化水质的前提下,满足游赏者多类活动需求,体现生态公园特色。
功能分区.jpg

3.分区设计效果

生态保育区:湿地观鸟科普文化

生态保育区:湿地观鸟科普文化

9生态缓冲区:水净化流程科普长廊.jpg

9生态缓冲区:水净化流程科普长廊2.jpg

9湿地效果展示效果图.jpg

9湿地效果展示效果图1.jpg

9乡情文化区.jpg

9河道风貌效果图 .jpg

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