地下式污水处理厂与传统的地上式污水处理厂相比,在减小噪声和臭味污染、节省占地等方面存在明显优势,但同时也存在着建设成本高、防护与维修费用大等缺陷。因此,如何削减地下式污水处理厂的建设与运行成本至关重要。除可以通过污水处理技术与设备的优化升级外,进行地上景观设计,包括公园、湿地、园林以及文体娱乐、工作场所设施农业等功能区,能为污水处理厂周边提供良好的休闲娱乐环境和生活工作场所,可提升周边土地价值,与城市规划发展相协调并带动周边经济发展,因而可以在一定程度上抵消地下式污水处理厂的高额投资与运行费用,将污水处理厂由负资产变为正资产,且从长远来看也合我国资源节约、人与自然和谐发展的要求。

　　 关于地下式污水处理厂的地上景观设计,国内外已有相关探索,但经典案例较少。马来西亚Pantai地下式污水处理厂的地上建筑功能分区明确、布局合理紧凑,在满足生产、生活的基础上,还可提供近14万m²的休闲公园和绿色景观^[1] ;我国深圳布吉污水处理厂的地上空间为休闲公园,并建设了一定的文体设施,以实现水资源的循环利用,提升了周边土地价值,在一定程度上带动了周边经济发展^[2] 。然而,目前地下式污水处理厂的景观设计大多以满足除臭降噪和与生态环境相协调为目的,虽然环境价值较为可观,但所获得经济价值不大。这与目前地上景观设计的概念和理念不够先进、模式比较单一、功能不够完善等问题密切相关。

　　 本文在概述地下式污水处理厂地上景观设计的优势及存在问题的基础上,对地上景观设计的关键内容进行分析和探讨,最后结合北京方庄地下式污水处理厂的地上景观设计工程实例,研究地下式污水处理厂地上景观设计的总体方案设计、功能分区设计、投资成本与效益核算等内容,以期为提高我国地下式污水处理厂的地上景观设计水平、节约污水处理的综合成本、促进水厂周边社会经济的发展提供理论支持。

　　 一般情况下,地下式污水处理厂的景观设计应遵循以下几点原则:(1)以人为本,自然和谐;(2)空间布局合理,功能分区明确;(3)节约土地成本,合理利用水资源;(4)交通便利,基础设施完善;(5)简洁明快,与城市建筑相协调;(6)以水为核心,融入生态设计理念;(7)突出景观特色,完善景观功能等^[3,4] 。

　　 景观设计的特色在于其与一般的绿化建设存在显著不同。实际上,真正的绿化,人可以参与也可以不参与进去,而景观必须要有人的参与和体验,要将水文化、水生态和水景观融为一体,比如在湿地水生态净化区,要设计亲水设施,使人能够真正接触到水体,看到里边的鱼、水生植物。

　　 地上景观必须要考虑水生态的设计^[5] 。大量研究表明,水生植物对污染物有非常好的吸收作用,种植对污染物有吸附作用的植物并与当地乡土物种结合配置,可以实现很好的生态景观效果和环境保护功能。应根据污水的污染特征种植适宜的水生植物,通过湿地净化进一步提高地下式污水处理厂的出水水质。表1和表2汇总了各种水生植物对各种污染物的吸收情况。

　　 从如何实现地上景观的功能方面来看,地下式污水厂的建设模式可分为两种。一种是社区友好型,厂区位于城市区,人口相对密集,土地资源有限,这就需要更加注重社区功能的和谐,如建设休闲公园、办公楼或其他功能性建筑;另一种为生态友好型,厂区位于郊区,人口密度较小,土地资源较多,则可更加重视生态景观建设,如青岛高新区污水处理厂,厂区道路两侧布置有休闲绿地及休闲步道,供水厂工作人员与公园旅游者的憩息之用^[6] 。

　　 一般来说,地下式污水处理厂的地上景观设计主要有3种风格:

　　 (1)极简主义的风格,设计简洁明快,特色鲜明,自然和谐,与城市建筑风貌相协调,例如北京园博会的“大狮园”。

　　 (2)与建筑设计统一融合的风格,根据水厂所在区域的建筑设计有针对性的布置地上景观,使二者达到融合统一的目的,例如英国伍斯特的Hive Worcester图书馆景观设计。

　　 (3)突出生态设计理念的风格,例如美国路易斯安那州的林地雨水花园设计,结合了海绵城市的设计理念,建设雨水花园,并将透水铺装、草地等生态设计理念纳入到了污水处理厂的建设方案中。

　　 普通绿化造价很便宜,但是要做成景观,有水系和人参与的各种活动设施,就需要品质比较好的景观,相应的造价比较高,一般每平米500~1 000元。种植抗逆性强的乡土植物^[7,8] 。靠自身的水系形成循环流动,可降低景观设计的成本。景观运营可采用以商养绿的模式。

　　 在我国北京、上海等大中型城市,经济发展、水污染治理与土地资源紧缺之间的矛盾尤为突出,污水处理厂的升级改造和向地下发展尤为迫切。北京方庄污水处理厂位于北郊左安门外,方庄小区的东南部,主要处理来自方庄住宅区的全部生活污水,占地4.92hm²,服务面积147.6hm²,设计规模为4万m³/d,主要进行污水和再生水的处理。场地内有办公楼,处理车间以及各种处理构筑物,场地内的绿地较少,大部分为硬质铺装,其周边概况和总平面布局如图1和图2所示。场地周围有较多的居民区,但没有一个较为完整开放的市民公园。目前,原先建在郊区的方庄污水处理厂已身处闹市区,相应的噪声污染、臭气污染以及景观不协调等环境问题逐渐引发了人们的重关注。因此,对现有污水处理厂进行升级改造,将其变为一个无噪声、臭气污染且具有地上景观功能的地下式污水处理厂已势在必行,且地上景观设计能满足水厂周边居民健康生活和休闲娱乐的需要,符合该区域社会和经济的发展要求。

　　 方庄地下式污水处理厂地上景观设计依据景观生态学原理,秉承历史文化底蕴,突出生态设计与景观文化,以“水”为核心展开设计,将水生态、水资源、水景观与水文化融为一体,因地制宜的进行景观概念设计,打造一个具有生态景观、科普教育、社会公益、产业发展等多种功能的生态综合体,实现创新与实用,古典与现代,发展与保护的和谐统一,使景观设计与周围已存在的建筑物和环境相协调。

　　 生态综合体包括地下式污水处理厂、地上生态公园、都市立体农业、科普教育、社会公益服务等5大功能板块。处理后水质达到北京市《城镇污水处理厂水污染物排放标准》(DB 11/890-2012)中的B标准,出水和剩余污泥回用于生态综合体中的生态农业、景观水体及绿化等。生态综合体可实现自身的资金平衡,从而实现城市污水处理厂由负资产向正资产的转变,提高周边居民生活幸福指数,实现区域经济、社会及环境协调发展。方庄地下式污水处理厂地上生态综合体的平面设计和综合效果如图3所示。

　　 生态景观娱乐区包括新自然种植设计展示区、草坪种植区和水生植物净化区3个区域。

　　 新自然式主义植物景观设计是由英国著名生态景观设计师Nigel Dunnett提出的一种低维护低消耗向自然植被学习的种植形式,主要代表公园有伦敦奥运公园、伦敦湿地公园、高线公园、英国切尔西花展等。在提倡生态,低消耗,低维护的现代,建设新自然主义植物景观展示区有利于在国内推广这种种植形式。此区域多集中在出入口、广场周边及景观视线焦点,起到点景及展示科普的作用。

　　 水生植物净化区主要分布在湿地、生态草沟及雨水花园范围内,设计手法为大面积片状种植,功能除美化环境外还有一定程度的净化水体的作用。

　　 结合海绵城市建设的理念,建设雨水花园,采用透水铺装、下凹绿地等生态设计方案,通过雨水管渠和雨水花园收集和净化雨水,达到雨水的下渗、净化、收集和利用,地表径流不进入市政管道,由厂区内的净化系统来消纳雨水。雨水花园的植物一般挑选耐涝又耐旱、根系发达、茎叶繁茂、净化能力强的植物,同时考虑植物根系的泌氧性强弱及对重金属的拦截吸附能力,注重植物群落结构的层次性和观赏性等。综合考虑以上因素本项目选用千屈菜、鸢尾、黄菖蒲、黑心菊、荆芥、马蔺、波斯菊、八宝景天、玉簪、紫花地丁、金叶女贞、二月兰、沙地柏、斑叶芒、细叶芒等^[9] 。地下污水处理厂上面有1.5~2m厚的土,可以种一些比较耐水湿的乔木。

　　 人工湿地以乡土物种为主,种植与水质净化工艺相适应的对污染物有去除作用强、抗逆性强的水生植物,达到良好生态景观效果的同时兼具环境保护功能。本项目选用芦苇、香蒲、三棱草、水葱、千屈菜、鸢尾,黄菖蒲,灯心草,香根草等。健全水生态系统食物链,利用景观营建技术修复鸟类栖息地,吸引在北京停留、迁徙的候鸟以及常见的鸟类如喜鹊、杜鹃鸟、白鹭等。

　　 草坪种植区为游玩的人提供休憩玩耍聚会野餐的场所,是公园中很重要的组成部分之一。主要分布在场地中间,被新自然主义植物景观区围合。物种主要选择在北京地区常用适用的草种,需要耐践踏,如结缕草、黑麦草、野牛草、高羊茅、早熟禾等。

　　 通过雨水花园、绿色屋顶、人工湿地及生态园林等绿色基础设施的构建,对雨水、污水进行水资源综合管理利用。景观设计采用水绿交融理念,考虑水系生态廊道和交通生态廊道的设计,为一些动物提供信息交流的生物通道,兼具生态及景观美学价值。

　　 依托国内外先进的立体种植技术,以低消耗、高效益、绿色环保为目标,建设具有科研、生态、生产、科普、体验及餐饮等功能的都市立体农业,打造世界级都市立体农业示范基地,优化城市空间绿化结构,改善区域小气候,发挥农业功能的多元化,缓解城市热岛效应,改善区域生态环境等^[10,11,12] 。

　　 都市立体农业最大的特点是多个农业生物种共生和多层次利用,要研究省工,低耗,高效益的生产模式,需要高薪技术投入。都市立体农业因其高科技、新颖、美观等特点而成为观光农业的首选项目,近年来在北京、上海、东北、河北、江苏等地区有所采用;同时充分利用污水中氮磷等营养物质作为农业有机肥源。立体栽培的类型:立柱栽培、墙体栽培、管式栽培、A字栽培、W字栽培、空中管槽等多种形式。

　　 都市立体农业使居民置身都市却可与自然亲近,室内农庄种植区分为植物观赏区、无土栽培区、种植体验互动区3个模块,每个模块都会根据季节变化种植不同植物。

　　 都市立体农业多应用于高层或超高层建筑,收集和再次使用建筑屋顶的雨水,建筑楼层表面的雨水依靠重力集中落下,流经排水管道后的雨水再经过过滤器的处理汇集到集雨装置中,当水箱中的储水达到一定容量时,浮标式阀门自动打开,雨水下落并冲击水轮发电机的过程将产生电能,而当水位小于一定高度标准的要求时,阀门再次自动关闭,集雨装置继续蓄水。

　　 近10 000m²的室内农庄,突破了室内环境的局限,采用多种高科技种植技术在室内模拟蔬菜的室外生长环境,让大众零距离接近自然体验种植的乐趣。都市农庄除了提供植物观赏以外,每周末还会举办丰富多彩的互动种植及亲近动物活动,为前来都市农庄的顾客带来全方位亲近自然的新体验。

　　 依托项目区的水环境科技馆、都市立体农业以及生态景观展示等,集中打造科技研发、科普教育示范园区。水环境科技馆结合工艺处理廊道,配置多媒体讲解设施及专门工作人员,承载地下污水处理厂相关系列技术的科教宣传功能,是科技人员、普通市民及学生的水环境科学科普基地、实习基地。通过设计水环境科技馆使公众能参与到环境保护工作中来,提高环保意识,可以亲眼看到污水从进水到出水的整个处理工艺模型,学习污水处理知识,看到水质的变化。

　　 生态景观展示区集中展示了适宜北方园林景观的植物种类、植物配置说明、湿地水生动植物以及景观设计等相关知识,是科技人员、普通市民及学生认知园林植物的科普基地、实习基地,辨识各种水生植物、水生动物,真正做到人与自然和谐、互动。

　　 都市立体农业示范基地承载着都市立体农业种植研发、生产及科普的多种功能,适宜科技人员、普通市民及学生试验、参观和学习立体农业种植技术。

　　 围绕社区居民需求,配套一系列社会服务、运动、休闲等设施提升居民生活质量,创造生态宜居乐活空间。社会公益服务板块主要包括运动休闲和地下停车场两个部分,以解决项目区周边居民缺乏运动休闲空间和停车难的问题。

　　 地下停车场利用原有处理厂的初沉池、曝气池和二沉池的地下部分,占地约1.5hm²,约能容纳400个停车位,能缓解周边1~3km内社区停车难的问题。建设5~6层高的概念运动体验中心,打造集篮球、羽毛球、网球和游泳花样滑冰、轮滑等新兴运动娱乐业态于一体的培训娱乐基地,其中,开放式篮球场,空中轮滑轨道、内外全透明的动感单车,将带来一种全新的体验。另外,还建有儿童沙滩游乐场,供社区的儿童娱乐玩耍。孩子们不用长途跋涉,足不出城就可以亲近水系、亲近沙滩、拥抱阳光,体验亲子活动。

　　 地下式污水处理厂采用成熟的BOT模式来投资建设运营;地上景观部分、都市生态农业部分、沿街底商部分、社区健身场馆部分、水科技展馆部分以及用原有曝气池改造成的地下停车场部分,可引入社会资本投资,参考借鉴PPP模式,实施投资、规划、设计、建设、运维及经营一体化;可结合污水处理厂的BOT统一打包实现。运营方式采用污水运营+以商养绿模式,在周边建设商业街,商业街周边打造南城特色景观;也可以考虑绿地与商业捆绑一起的开发模式,使商业融入展览、科普、都市农业、湿地文化和环保科技之中。

　　 地下式污水处理厂生态综合体的打造必将带动周边产业的发展,人们可以在公园游玩,也可以在公园喝酒、喝茶、就餐等,使得公园具有运动健身、科普教育以及互动体验等社会服务功能,将为居民提供了一处休闲娱乐的场地,丰富百姓的业余生活、提高居民生活品质和幸福指数,并打造良好的生态产业链。污水处理厂的出水是再生水,出水经过紫外消毒,水质能达到地表IV类以上,将这些水资源回用于景观水系,景观绿化及农业灌溉,节约水资源。地下停车场可以有效解决方庄地区停车难的问题同时还会有经营收入。

　　 生态综合体设计将环境效益放在重要的位置,对区域生物多样性保护、空气净化,缓解城市热岛效应、滞尘降噪,增湿降温,暴雨缓排等方面都具有重要作用,有利于保障城市生态安全、提高城市环境承载力。

　　 地下式污水处理厂的地上景观设计应重视设计原则、设计特色、水生态、与社区友好和生态友好相结合、设计风格及运营维护成本等方面的内容。地上生态综合体的建立能实现城市污水处理厂由负资产向正资产的转变,符合未来城市社会经济发展和环境保护的需要。