0 引言

　　人工湿地生态系统具有无二次污染、运行管理方便、可净化水体、控制污染物等优点，将污水、污泥以一定比例投入人工建设的湿地上，既能促使废水良性循环、提高废水利用率，又能保护环境。人工湿地比传统绿化具有更高的环境效益，因本身可构成简单的生态系统，通过维持微生物、污水中有害物质、植物间的相互平衡影响周边环境，进而改善、保护环境。相比污水处理厂，极大降低运行及管理成本，简单快捷方便，并可利用经济植物产生经济效益。

　　1 工程概况

　　1.1 基本情况

　　本项目选址于玉溪市聂耳公园，位于红塔大道以北，东侧为棋阳路，西侧为明珠路，北侧为凤凰路。项目南北长约450m，东西长约260m，总面积约11.6hm²，其中知音湖面积约1.8hm²，是玉溪老城片区内重要的公园景观。

　　1.2 区域原始情况

　　水岸整体为硬质驳岸，局部有高于水面的种植区域，宽2～3m，植被长势良好，品种单一，水生态系统薄弱。知音湖水体最深处约1m，不利于水体自净化，其中总氮、总磷、氨氮等含量远高于GB 3838—2002《地表水环境质量标准》中的4类标准。

　　1.3 设计目标

　　对玉溪聂耳公园知音湖水体进行人工湿地建设，使进出水水质达到相关国家标准。人工湿地设计进水水质的化学需氧量(COD_Cr)，氨氮(NH₃-N)，总磷量(TP)分别为50,5,0.5mg/L;出水水质的COD_Cr,NH₃-N,TP分别为30,1.5,0.3mg/L。

　　2 设计与选型

　　2.1 设计概况

　　1)承接城市水系上下游、周边雨水，发挥高密度城市绿色森林绿岛的生态价值，接纳场地周边的雨水径流。

　　2)旱季利用红塔大道箱涵补水，保持知音湖正常水位;棋阳路南侧道路雨水断接至聂耳公园湿地并进行处理。

　　3)知音湖水体面积为1.8hm²，湖底呈倒梯形，考虑水体自净化功能，向下开挖;利用前置塘、潜流湿地处理道路雨水;由于水质具有不确定性，湖体缺少循环季节，依靠水泵将湖水泵入北侧旱溪和南侧湿地内，分别对湖水进行净化和旱溪曝氧。

　　2.2 人工湿地选型

　　人工湿地主要为潜流人工湿地和表面流人工湿地，其中潜流人工湿地根据布置情况又分为垂直潜流人工湿地和水平潜流人工湿地。

　　项目不仅考虑环境的观赏功能，还要考虑公园雨水及周边汇水的净化功能，使其达到标准后进入知音湖中，因此结合表面流人工湿地和潜流人工湿地的方法，最大限度实现净化与观赏为一体的人工湿地功能。

　　3 项目实施

　　3.1 雨水收集

　　前置塘具有降低雨水污水流速，除去部分悬浮物及附着在悬浮物上污染物等特点，展现出优异的预处理效果。预处理去除杂质的机理主要是无机物及部分可沉淀的有机物通过重力分离作用，形成沉淀而被去除，部分难以降解的有机物通过微生物新陈代谢及厌氧消化等作用被去除。

　　3.2 潜流人工湿地

　　项目设立垂直潜流人工湿地，利用水循环系统，将初步处理的污水雨水在配水渠进行汇总，导流至过滤核心区，在多种填料的吸附过滤作用后，完成雨水污水的处理(见图1)。建设范围分2个区域，基本工艺如下。

　　1)区域1从下至上依次为素土夯实、SBS土工布卷材防渗层、200mm厚卵石层(粒径30～80mm)、700mm厚沸石过滤层(粒径15～30mm)、300mm厚火山岩陶粒过滤层(粒径10～20mm)、200mm厚种植土覆盖层。

　　2)区域2从下至上依次为素土夯实、SBS土工布卷材防渗层、250mm厚砾石排水层(粒径20～30mm)、透水土工布(沿配水渠向上卷边200mm)、500mm厚粒径2～6mm无泥粗砂填料层、200mm厚粒径8～16mm砾石覆盖层、透水土工布(沿配水渠向上卷边200mm)、300mm厚种植土，水力坡度0.5%。

　　

　　图1 潜流人工湿地  

　　 

　　潜流人工湿地通过植物相互交织的根须体系与砾石沸石等共同构成良好的净化水体系统，不仅吸收重金属、有毒有害物质，还能为水体中的微生物提供栖息场所，有利于微生物氧化分解有机物，从而净化水体。

　　湿地植物是潜流人工湿地重要组成部分，自身生长需大量的有机物和无机分解产物，对水体净化产生积极作用，在该过程中，根系作为运输氧的通道，使根系周围水环境保持较高浓度的溶解氧，为好氧型微生物提供良好的生存环境。

　　3.3 表面流人工湿地(见图2)

　　

　　图2 表面流人工湿地  

　　 

　　项目设立表面流人工湿地，共分3个层级，标高依次为1 631.200m (常水位)、1 631.500m (常水位)、1 630.600m (常水位)，通过多层级布设净化雨水污水，植物根茎附近的微生物吸附降解绝大部分有机物，并转化成无公害的无机物，降低水体的COD,BOD值，微生物通过硝化-反硝化作用去除氮元素，植物吸收水体中的氮磷等营养元素，较大固体物质在植物形成的生物网中沉积于湿地中，分解后被植物吸收。

　　3.4 项目特点

　　1)物质生产湿地具有强大的物质生产能力，内含丰富的动植物资源。

　　2)改善大气湿地内的植物群落吸收大气中的二氧化碳，释放氧气，有效调节大气成分。

　　3)水分调节湿地在汛期是天然的海绵体，降低水流流速、吸收水量;旱季可补充地下水，保证地区水分平衡。

　　4)净化水体通过植物、填料等吸附作用，吸收有毒有害杂质沉淀，净化水体。

　　5)动植物栖息地湿地存在复杂多样的植物群落，为野生动物提供良好的栖息地，是鸟类、两栖动物繁殖、栖息、迁徙的重要场所。

　　4 施工工艺

　　施工工艺流程:测量放线→土方开挖→素土夯实→挡墙结构施工→防水土工布铺设→砾石回填→透水土工布铺设→粗砂回填→砾石回填→透水土工布铺设→种植土回填。

　　4.1 测量放线

　　根据设计图纸进行现场放线，撒白灰确认开挖范围。开挖时，避免时间过长白灰变淡，影响开挖范围。

　　4.2 土方开挖

　　沟槽按1∶0.5进行开挖放坡，机械开挖至设计基底标高以上300mm时，剩余部分采用人工开挖。开挖后复核标高、坡度，如存在机械、管线、树木较多区域，机械难以进入时，进行人工开挖。

　　4.3 素土夯实

　　素土采用人工夯实，夯实系数>0.94。

　　4.4 土工布施工

　　在填料施工过程中铺设土工布，按要求沿砂层表面进行，保证布设的整体性，搭接部分规定长度≥1m。施工过程中如发现漏洞或破损，须立即采用相同材料使用工业缝纫机修补，尼龙线强度须>150N，缝接宽度不小于设计搭设宽度。完成该层次施工后，立即进行上部填料施工。

　　4.5 结构施工

　　4.5.1 标高控制

　　湿地区域建设以前为池塘，内含大量无规律分布的污泥及杂草。根据现场布置规划湿地位置，其中平流湿地主要标高有3个，其他结构施工部分标高11个;潜流人工湿地主要标高2个，其他结构施工部分标高13个，对标高进行准确控制是项目实施的重点。

　　施工测量人员对设计总说明进行学习分析，深入了解工程特点、周边环境、总体部署，布设三级控制网，控制网布设原则如下:(1)控制点间视野应开阔，通视良好;(2)控制点布设在安全地点，防止外来威胁;(3)控制网图形简单，控制点基础具有足够强度;(4)控制点布设时须保证架设仪器方便，便于观测和保护。

　　施工中使用的测量仪器及工具如下:2台1s级精度的全站仪(莱卡TS09)，配套1台棱镜、机座、三脚架;2台DS3精度的水准仪(南方DSZ3)，配1mm制5m长的铝合金伸缩塔尺;10把一级精度的50m长钢卷尺，4个通话距离5km的对讲机，3把0.1N精度的弹簧秤(管型测力计)，1只温度计，1个气压计，喷漆、小卷尺、红铅笔、麻线、线坠、排笔、墨线等。

　　4.5.2 填料处理

　　填料对碎石有含泥量的要求，施工时须严格控制该指标，达到湿地建设要求。处理碎石含泥量的生产工艺主要为振动筛水洗，流程如下。

　　1)大漏斗和喂料机喷淋碎石料进入料斗时须进行灭尘或抑尘，主要利用马蹄形高腰水管导流，在终端设置密布的高压喷雾水龙头，水压为0.15～0.2k Pa，初步压制物料产生的灰层。

　　2)一级、二级破碎机喷淋在破碎机附件上安装喷水装置，软化碎石物料表面黏土，且不应采用大量水体进行冲洗，避免污染作业区。

　　3)振动筛冲洗为保证碎石填料的含泥量，须使用振动筛水洗碎石颗粒，通过喷淋、浸泡、振动和冲洗，碎散或泡软碎石颗粒表面的黏土和灰尘，最终冲洗干净。

　　4.6 透水土工布施工

　　1)采用300g/m²透水土工布进行铺设。

　　2)人工摊铺，铺设方向沿生物滞留带放坡方向，由底部向边坡进行铺设。摊铺前保证地面无碎石、树根等破坏防水土工布的尖锐物。

　　3)摊铺应保证防水土工布平整，并留有一定变形余量，防止回填时破损土工布。

　　4)缝合宽度>100mm，搭接宽度>200mm。

　　5)搭接采用缝接方式，缝合须连续进行，相互重叠前，重叠部位最小200mm，最小缝针处与材料暴露边缘距离≥25mm。

　　6)缝接土工布的线须采用树脂材料，且最小张力应>60N，缝合方式为有线锁口连接法。

　　7)土工布缝合处可能出现漏针现象，发现问题后及时在受影响的地方重新缝接。

　　4.7 粗砂回填

　　粗砂分2次回填，每层回填厚度按设计图纸要求，粗砂粒径为2～6mm。

　　4.8 砾石回填

　　砾石回填厚度为200mm，粒径8～16mm。

　　4.9 种植土回填

　　种植土回填厚度300mm，采用当地优质种植土，确保植被存活率。

　　5 植物的选择与栽种

　　5.1 植物的选择与配置

　　湿地植物应具备生长能力突出、耐污性能强、根系庞大等特点，且重点考虑植物的美观及经济价值，可按以下原则进行选择:(1)因地制宜充分考虑土壤类型、气候条件、水质情况，设计阶段考虑填料、水生植物，最大限度采用本地原材料;(2)经济效益水生植物尽量选用当地高价值植物，降本增效;(3)生物多样性须保证生物生长过程中协同生长，避免相生相克，恢复该区域的生物多样性;(4)景观协调因地制宜选择水生植物及湿地类型，保证对水体的净化处理，提升施工区域景观效果。

　　5.2 植物的栽种

　　5.2.1 施工准备

　　搜集玉溪市的气候、水文、土壤资料，研究图纸，了解施工现场供水情况，备好水车。

　　5.2.2 植物栽种

　　机械抽离遗留脏水时，去除脏污水，根据地形、原有植物资料，选择合适的植物进行种植，并定期进行养护。

　　5.2.3 植物护理

　　做好虫害防治工作，可识别病虫形态，了解病虫危害症状、病虫发生规律和农药使用等情况，要求技术人员巡视检查植物病虫发生情况，掌握病虫危害症状目测识别方法，以便及时发现并采取相应防治措施。

　　6 生态效益

　　人工湿地生态系统不仅能净化污水，控制污染物含量，去除重金属、有毒有害物质及氮磷等营养元素，降低富营养化，使污水出水水质达到国家标准，还能维持水中微生物的生长、繁衍，促进微生物降解有机污染物。除此之外，人工湿地生态系统能维持水中动植物和微生物的平衡，促进生态系统的健康发展，且还能收割植物，获得一定经济效益。

　　7 结语

　　玉溪市聂耳公园湿地建设证明人工湿地对污水尾水处理效果极佳，技术稳定、经济可行、管理简便，综合考虑水质净化与生态保护相互协调、环境效益与经济效益并重，为我国城市水体治理提供切实可行的解决方案。在因地制宜的前提下，采用各类型湿地处理雨水污水，将极大提升我国的环境保护水平。