工程建设标准化2023年10期

基于生态原理的城市湿地与雨水花园设计与应用研究

杨德亮

滨州北控西海水务有限公司

摘要：本研究探讨了基于生态原理的城市湿地与雨水花园的设计与应用。城市湿地和雨水花园是促进城市可持续发展的关键要素，通过模仿自然生态系统、提供水资源管理和生态系统服务，以及采用生态设计原则，它们可以改善城市环境、提高生活质量。本研究深入分析了生态原理在城市湿地与雨水花园设计中的应用，包括生态学基础、生态系统服务和生态设计原则。这项研究强调了城市湿地与雨水花园作为可持续城市规划的重要组成部分，为城市生态系统的改善提供了新的途径。

关键词：城市湿地，雨水花园，生态原理，生态系统服务

引言：城市湿地和雨水花园作为城市规划和可持续发展的关键要素，越来越受到全球各地城市的关注和重视。这些生态设施不仅能够有效处理雨水和改善城市环境质量，还能提供重要的生态系统服务。然而，要实现这些目标，必须基于生态原理来设计和应用城市湿地与雨水花园。本研究旨在探讨如何将生态原理融入城市湿地与雨水花园的设计与应用中，以促进城市生态系统的可持续发展。

1.城市湿地与雨水花园的概念与背景

1.1城市湿地的概念与背景

城市湿地是一种特殊类型的湿地，位于城市或城市周边地区，具有湿地的生态功能，但同时也具有城市特有的功能和要求。城市湿地可以包括湿地公园、湿地修复项目、城市湿地农田等。它们的设计和构建旨在模仿自然湿地的生态系统功能，包括雨水收集和储存、水质净化、生物多样性保护以及提供美丽的休闲空间。城市湿地的概念起源于对传统城市排水系统的不满，这些系统往往将雨水迅速排入河流和污水处理设施，导致水资源的浪费和水质的下降。

城市湿地的背景是城市生活方式的转变。随着城市化的加速发展，城市面临着来自气候变化的更频繁的极端降雨和洪水事件。传统的雨水排放系统已经不再足够应对这些挑战，因此城市湿地作为一种可持续的解决方案受到了广泛关注。此外，城市湿地还提供了重要的生态系统服务，如净化空气、减少城市热岛效应、提高城市绿化率以及提供娱乐和教育机会。

1.2雨水花园的概念与背景

雨水花园是城市景观中的小型绿化区域，旨在捕获、存储和处理雨水，同时美化城市环境。它们通常包括植物、花草、石块和渗透性地面，可以在雨水下降时吸收水分，减少雨水径流并提高土壤水分含量。这有助于减轻城市洪水风险，并提供一种生态友好的方式来管理雨水。

雨水花园的背景与城市可持续发展和气候变化适应密切相关。气候变化导致了不断增加的极端天气事件，城市需要更好地管理雨水，以减轻洪水风险。此外，传统的雨水排水系统往往会将雨水带走，浪费了宝贵的水资源。雨水花园的出现强调了雨水的可再生性利用，通过改进雨水管理来提高城市的可持续性。

2.生态原理在城市湿地与雨水花园设计中的应用

2.1生态学基础

城市湿地与雨水花园的设计必须根植于生态学基础，以确保其在生态系统中的有效性。

生态系统服务：城市湿地与雨水花园能够提供各种生态系统服务，如水资源管理、生物多样性维护和气候调节。生态原理强调通过模仿自然生态系统，可以更好地提供这些服务，例如通过植被选择和生物多样性的促进来增强水质净化效果。

生态位和群落结构：在设计城市湿地和雨水花园时，考虑不同生物种类的生态位和如何构建适合它们的环境是至关重要的。合理选择植被和提供适宜的栖息地有助于吸引和维持各种生物群落，促进生态系统的稳定性。

能量流动和食物链：城市湿地和雨水花园中的生态系统往往包括多个层次的食物链。了解这些食物链如何运作，并通过设计来维护它们，有助于实现自然的生态平衡，同时降低病虫害风险，减少化学农药的使用。

2.2生态系统服务

水资源管理：基于湿地生态原理的设计可以帮助城市收集、储存和净化雨水，减少洪水风险，并提供稳定的补给水源。湿地可以充当自然的水过滤器，去除污染物，提高水质。

生物多样性保护：通过模仿自然湿地，城市湿地和雨水花园可以成为野生动植物的栖息地，维护城市的生物多样性。这些地方不仅是野生动物的家园，还为居民提供了与大自然互动的机会。

空气质量改善：植被在城市湿地和雨水花园中起到吸收二氧化碳和释放氧气的作用。这不仅改善了城市的空气质量，还有助于降低城市热岛效应。

2.3生态设计原则

城市湿地和雨水花园的设计应遵循一些生态设计原则，以确保其在生态系统中的可持续性：

植被选择：选择本地植物品种，以提供食物和栖息地，并适应当地气候和土壤条件。这有助于减少维护成本，同时促进生物多样性。

水处理：设计湿地和花园以最大程度地模仿自然的水循环过程。使用湿地植物和湿地底质来净化水源，减少污染物流入城市水体。

可持续性材料：选择环保和可持续性材料，以减少对有害资源的依赖，同时降低对生态系统的负担。

通过将这些生态原理融入城市湿地和雨水花园的设计中，可以创造出更具生态可持续性的城市环境，为城市居民提供清洁的水源、丰富的自然体验和改善的空气质量。这不仅有益于环境，还有助于提高城市的可持续性和居住质量。

3.城市湿地与雨水花园设计的方法与技术

3.1环境评估

在城市湿地与雨水花园设计之前，必须进行全面的环境评估，以了解特定地点的土壤、气候、水资源、生物多样性和人类活动。

土壤分析：确定土壤类型、质地和排水情况，以帮助选择合适的植被和确定雨水渗透率。

水文学研究：分析雨水径流模式和洪水风险，以确定设计的雨水处理和储存容量。

生态系统评估：识别现有的生态系统和野生动植物群落，以保护和维护现有的生态功能。

3.2设计流程

规划阶段：明确定义项目目标和范围，选择最合适的地点，考虑可行性和环境因素。本阶段也包括与相关利益相关者的合作和沟通。

设计阶段：根据环境评估结果和规划阶段的目标，制定详细的设计计划。这包括确定植被类型、构建水体结构、设置雨水收集设备等。

施工阶段：在施工阶段，按照设计计划的要求开始建设城市湿地和雨水花园。这包括土木工程、植物种植、水体构建等工作。

维护阶段：城市湿地和雨水花园需要定期维护，以确保其功能的持续性。维护工作可能包括修剪植被、清理沉积物和检查水体结构的状态。

3.3技术与工具

雨水收集系统：设计和安装有效的雨水收集设备，如屋顶排水系统、雨水桶、渗透井和雨水花园，以捕获和储存降雨水分。

湿地植被选择：选择适应当地气候和土壤条件的湿地植被。植被可以帮助净化水源、提供栖息地，还可以美化城市环境。

水质处理方法：使用适当的水质处理方法，如人工湿地、沉积池和生物过滤器，以去除污染物并提高水质。

气候适应性设计：考虑气候变化和极端天气事件，设计雨水花园和城市湿地以适应这些变化，例如增加雨水储存容量。

可持续性材料：选择环保的建筑材料，如可再生材料和回收材料，以减少对自然资源的依赖。

通过综合使用这些方法和技术，可以实现城市湿地与雨水花园的高效设计和建设，同时最大程度地减少对环境的负面影响。

结论

城市湿地与雨水花园不仅是一种环境改善手段，也是城市美化和社会互动的机会。这些生态设施提供了更加健康、可持续和美丽的城市未来愿景，同时也提醒我们，只有与自然和谐共生，城市才能真正繁荣。通过将生态原理融入城市规划和设计中，可以塑造更具可持续性和生态智慧的城市，为未来世代留下宝贵的遗产。

参考文献：

[1] 孙广宇. 生态学原理在城市湿地景观设计中的应用研究[J]. 绿色科技,2020(1):86-87. DOI:10.3969/j.issn.1674-9944.2020.01.033.

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[3]  姜蕾. 生态学原理在城市湿地景观设计中的应用[J]. 城市建设理论研究（电子版）,2013(8).