汪潔瓊 朱安娜 王敏*

WANG Jie-Qiong　ZHU An-na　WANG Min*

城市公園濱水空間形態(tài)與水體自凈效能的關(guān)聯(lián)耦合：上海夢清園的實證研究

汪潔瓊 朱安娜 王敏*

WANG Jie-QiongZHU An-naWANG Min*

水體自凈作為水生態(tài)系統(tǒng)中最重要的生態(tài)服務(wù)之一，并未成為風景園林學(xué)科進行濱水空間形態(tài)營造的出發(fā)點，如何研判場地層面的濱水空間形態(tài)是否能有效地提供水體自凈更是困難重重。通過構(gòu)建“水體自凈效能評價方法”，對水體自凈“實際效能”與“設(shè)計效能”評估和擬合分析比對，旨在厘清城市公園濱水空間與水體自凈生態(tài)服務(wù)效能之間的關(guān)聯(lián)耦合。選取上海夢清園進行實證研究，闡明二者的響應(yīng)關(guān)系，揭示與水體自凈高效能息息相關(guān)的濱水空間形態(tài)關(guān)鍵性因子，從而為城市公園濱水空間的規(guī)劃設(shè)計、建設(shè)管理、后期維護提供參數(shù)及技術(shù)支撐。

風景園林；生態(tài)服務(wù)；水體自凈；空間形態(tài)；效能評價；關(guān)聯(lián)耦合

Funding Items: Supports from Shanghai Pujiang Program(Grant No. 15PJC092) :Strategies for Physical Form along Suzhou Creek in Shanghai based on GIS Ecoservices Evaluation Model;Key Project Research Funding of Tongji Architectural Design (Group) Co., Ltd. and Key Laboratory of Ecology and Energy-saving Study of Dense Habitat (Tongji University) supported by Ministry of Education (Grant No. 2015KY06) :Ecological Design of Green Infrastructure in High Density Human Settlements; Young Excellent Researcher Funding of Tongji University(Grant No. 0100219153):Strategies for Applying WSUD Design Guideline in the Yangtze River Delta;and Research Funding of Tongji University supported by the Central Government (Grant No. 0400219332):Spatial and Temporal Landscape Structuring of Urban Riparian Zone and Ecological Effects,and are acknowledged.

ZHU An-na, who was born in Shanghai in 1992, is a graduate student majored in Landscape Architecture in College of Architecture and Urban Planning, Tongji University. Her research focuses on the landscape planning and design（Shanghai,200092）.王敏/1975年生/女/福建人/博士/同濟大學(xué)建筑與城市規(guī)劃學(xué)院景觀學(xué)系副教授、博士生導(dǎo)師/高密度人居環(huán)境生態(tài)與節(jié)能教育部重點實驗室/主要從事城市景觀規(guī)劃設(shè)計教學(xué)、實踐與研究（上海 200092）通信作者郵箱

1　引言：突破風景園林濱水空間研究與水環(huán)境科學(xué)研究的隔閡

1 研究框架Research Framework

“設(shè)計實現(xiàn)生態(tài)服務(wù)”是由賈妮斯·伯克蘭德（Janis Birkeland）在其所著的《正開發(fā)》（Positive Development）中提出的。其觀點認為，若能在規(guī)劃設(shè)計之初，強調(diào)對生態(tài)服務(wù)的考量，讓生態(tài)系統(tǒng)做功，就可能從根本上緩解對生態(tài)系統(tǒng)或自然環(huán)境的消極影響[1]。其中，“生態(tài)服務(wù)”（Eco-services），是生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)（Ecosystem Services）的簡稱，是指健康的生態(tài)系統(tǒng)本身能提供的服務(wù)和產(chǎn)品[1]。根據(jù)聯(lián)合國千年生態(tài)發(fā)展評估報告①，水體自凈是指水體受到污染后，由于物理、化學(xué)、生物等因素的作用，使污染物的濃度和毒性逐漸降低，經(jīng)過一段時間后能恢復(fù)到受污染以前狀態(tài)的自然過程[2]。水體自凈是水生態(tài)系統(tǒng)本身所能提供的、與維持水質(zhì)息息相關(guān)的、最重要的服務(wù)之一，屬于調(diào)節(jié)性生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的范疇[3]。由于非理性、功利且快速的大規(guī)模建設(shè)，在城市環(huán)境中我們所營造的水體往往是渠化的、硬質(zhì)的、裁彎取直的；而位于水體兩側(cè)或周圍的濱水空間，是連接陸地生態(tài)系統(tǒng)和水生生態(tài)系統(tǒng)之間的紐帶，是兩系統(tǒng)間能量流動、物種循環(huán)的重要通道[4-5]，是提供水體自凈生態(tài)服務(wù)的空間載體，具有生態(tài)敏感性、資源共享性、審美性以及歷史文化性等特征[6]，因此對其研究應(yīng)當是多元的、綜合性的、跨學(xué)科的。

風景園林專業(yè)與環(huán)境專業(yè)作為與濱水空間規(guī)劃、建設(shè)、研究聯(lián)系最緊密的專業(yè)，由于學(xué)科壁壘的問題，處于長期隔離、各自為營的局面。一直以來，濱水空間都是風景園林學(xué)科實踐的重點之一，研究主要集中在濱水空間的形態(tài)特征[6-8]、空間組織與營造[9,10]；以及從人的感受出發(fā)，研究濱水活動類型[11]、濱水文化的傳承[12]，豐富城市生活、重塑城市形象、激發(fā)城市活力等[13-14]，也有部分側(cè)重于濱水植物的研究[15]，部分研究對于水生態(tài)、水環(huán)境方面的關(guān)注有所涉獵[16]，但主要還是從美學(xué)與功能的角度來進行規(guī)劃設(shè)計，存在重審美輕生態(tài)、重人文輕自然的問題[6]，尤其缺乏環(huán)境與生態(tài)效應(yīng)方面長期監(jiān)測的數(shù)據(jù)，在科學(xué)性、系統(tǒng)性方面亟需加強。簡而言之，水體自凈并未成為風景園林學(xué)科進行濱水空間形態(tài)營造的核心，如何研判場地層面的濱水空間形態(tài)是否能有效地提供水體自凈更是困難重重。

另一方面，環(huán)境專業(yè)與生態(tài)專業(yè)的大量研究側(cè)重于厘清濱水空間的生態(tài)功能，例如尼爾森（Nilsson）與博格瑞（Berggrea）的研究表明濱水空間具有截留和凈化污染物、提供生物棲息地和保持生物多樣性、固岸和降低侵蝕、涵養(yǎng)水源、改變立地小環(huán)境等生態(tài)、環(huán)境功能，能保護水體水質(zhì)，減緩陸地系統(tǒng)輸入對水生系統(tǒng)的直接影響[4]；多斯基（Dosskey）等認為濱水帶植被管理是維持清潔水供應(yīng)和改善退化水體水質(zhì)的重要策略[17]。國內(nèi)外長期以來的研究已發(fā)現(xiàn)濱水帶寬度以及植物種類的合理選取和群落構(gòu)建是維持濱水帶生態(tài)功能的兩個關(guān)鍵因素[18-19]，主要通過野外實地試驗和分析、數(shù)學(xué)模型模擬、數(shù)學(xué)模型結(jié)合GIS技術(shù)綜合分析等方法，探求以實現(xiàn)其最優(yōu)的生態(tài)服務(wù)功能的河湖濱水帶適宜寬度[20-21]；探索水-土壤-植物系統(tǒng)如何通過沉積、過濾、化學(xué)吸附和微生物作用來阻止沉積物、有機質(zhì)、農(nóng)藥及其他污染物進入水體的機理[20]，通過大型水生植物改善水質(zhì)的機理[22]等。目前這方面的研究主要集中在非城市環(huán)境或大尺度城市河流與湖泊中，并以自然濱水帶為主，其研究結(jié)果與發(fā)現(xiàn)是否能適用于場地層面且城市環(huán)境中的濱水空間值得商榷?；诖耍疚闹荚谔接懖⒒卮鹨韵聠栴}：其一，風景園林專業(yè)是否可以通過濱水空間形態(tài)的營造提供高效的水體自凈？其二，是否有客觀科學(xué)的方法來研判場地尺度的濱水空間形態(tài)是否能提供水體自凈？其三，關(guān)于水體自凈，哪些濱水空間形態(tài)是關(guān)鍵性因子？哪些不是？

本文提出水體自凈的生態(tài)服務(wù)效能應(yīng)當成為風景園林營造濱水空間的出發(fā)點，選擇城市公園這樣一個場地尺度的范疇，深入探究濱水空間形態(tài)與其所承載的水體自凈生態(tài)服務(wù)之間的關(guān)聯(lián)耦合關(guān)系。嘗試突破風景園林濱水空間研究與水環(huán)境科學(xué)研究的隔閡，通過構(gòu)建“水體自凈效能評價方法”，對水體自凈“實際效能”與“設(shè)計效能”評估和擬合分析比對。選取上海夢清園進行實證研究，厘清二者的響應(yīng)關(guān)系，旨在揭示在場地層面與水體自凈高效能息息相關(guān)的濱水空間形態(tài)關(guān)鍵性因子。從而彌補了國內(nèi)城市公園濱水空間在水生態(tài)服務(wù)量化評價方面的不足，從指標構(gòu)建、量化評估方法論的角度，為進一步空間形態(tài)、布局優(yōu)化以及后期管理維護提供參數(shù)及技術(shù)支撐。

表1　以水體自凈為核心的城市濱水空間形態(tài)要素分類與賦值②Tab.1Parameters for the eco-service of water self-purification and the compliance values

2　方法：建立濱水空間形態(tài)因子與水環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)的響應(yīng)關(guān)系

為了研判場地層面的濱水空間形態(tài)是否能有效地提供水體自凈，本文以城市公園濱水空間為研究對象，構(gòu)建“水體自凈效能評價方法”，通過三步走的過程，建立濱水空間形態(tài)因子與水環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)之間的響應(yīng)關(guān)系（圖1）：（1）通過文獻集梳，甄別以水體自凈生態(tài)服務(wù)為核心的城市公園濱水空間形態(tài)“因子”，構(gòu)建GIS評價模型，得出水體自凈的“設(shè)計效能”；（2）通過水質(zhì)監(jiān)測指標實地測試與數(shù)據(jù)分析，得出水體自凈的“實際效能”；（3）對水體自凈“設(shè)計效能”與“實際效能”評價結(jié)果進行比對和擬合分析，厘清濱水空間形態(tài)與水體自凈效能之間的關(guān)聯(lián)耦合，建立二者的響應(yīng)關(guān)系。其中，關(guān)聯(lián)耦合分析是對兩個或兩個以上系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)程度進行計量上的分析，用來衡量兩個系統(tǒng)之間的關(guān)系密切程度；關(guān)聯(lián)耦合分析可對一個事物（系統(tǒng)）的發(fā)展變化引起另一事物（系統(tǒng)）的發(fā)展變化的過程及程度進行反映。本研究以上海夢清園為實證案例，在場地層面具體分析影響水體自凈效能的關(guān)鍵濱水空間形態(tài)因子，定性闡釋二者耦合關(guān)聯(lián)。

2.1基于參數(shù)模擬的水體自凈“設(shè)計效能”

水體自凈“設(shè)計效能”評價所采用的研究方法是“GIS生態(tài)服務(wù)評價模型”（GIS-based Eco-services Evaluation Model，簡稱GEEM）[23]，其核心是基于GIS的數(shù)據(jù)模型（GIS modeling）以及以光柵文件（raster）為主體的空間分析，通過5大步驟，即定義核心生態(tài)服務(wù)、參數(shù)化（parameterization）、輸入數(shù)據(jù)的準備、光柵化（rasterization）、疊加（overlay）和聚集化（aggregation），來建立生態(tài)服務(wù)效能與空間形態(tài)之間的聯(lián)系。關(guān)于GEEM的研究方法和作用已發(fā)表在作者所寫的諸篇論文或著作中[24-26]，在這里不再贅述。本節(jié)重點探討的是第二步參數(shù)化（parameterization），即如何通過文獻的爬梳，解析以水體自凈為核心的4類、14大濱水空間形態(tài)因子（如表1所示），依據(jù)文獻進行指標賦值，分為1、3、5三個等級。

第一類是水體要素。首先，水量（Wv）與水循環(huán)周期（Wc）這兩個水體自身屬性決定了水體自凈效能的高低。從水量的角度看，淺于10m的水體，面積越小、越淺越易受到藍藻的侵害[27,28]。同樣面積的水體，循環(huán)周期越長，受到污染的可能性越大，也越難修復(fù)[27,28]。其次是流速（Fr），主要由河床坡度決定，1%以下的坡度屬于緩流，而3%以上屬于急流。與靜止水體相比，模擬河道通過改變流速、曝氣復(fù)氧作用能增強水體氮、磷的自凈能力、提高氮、磷降解速率[29]。最后，池底材料（Bm）也會影響水體自凈的效能，因為土壤與植物系統(tǒng)都具有沉積、過濾、化學(xué)吸附和微生物作用防止或轉(zhuǎn)移積物、有機質(zhì)、農(nóng)藥及其他污染物進入水體的功能[20]，一些特殊的沉水植物，如苦草等，能有效凈化水質(zhì)，也已被運用于工程實踐。

第二類是岸線要素。大量的研究指出河岸植被帶具有過濾、滲透、吸收、滯留等可凈化水體作用[30]；植被過濾帶的坡度越緩[31]、寬度越大[32]、復(fù)層植被類型[31-33]、駁岸材料與水體接觸面積大[34]、遮陰效果越強[35]，水體凈化效果越好。基于此，確定岸線要素類的5大因子包括：駁岸坡度（Bs）、護岸孔隙結(jié)構(gòu)（Ps）、濱水植被帶寬度（Vw）、濱水帶樹蔭狀況（Tc）以及濱水植物覆蓋率（Vc）。其中，與自然環(huán)境中的濱水帶寬度最小要求不同，在公園尺度中，由于污染源不同，濱水帶寬度的最小要求有所調(diào)整：如Lee等發(fā)現(xiàn)6m和3m的植被過濾帶對沉積物和營養(yǎng)元素的去除效果有著明顯的差異[20]；瓊斯華（Joshua）等發(fā)現(xiàn)，緩沖帶對多數(shù)沉積物的截留發(fā)生在前2.5-5 m 之間[36]；瑪杰德（Majed）等則認為，2-5m的緩沖帶對磷的去除效果影響較小，而對泥沙的運移影響較大，隨著緩沖帶度的增加，對磷的削減作用大大增加[37]。

第三類是生境要素。其一是水生植物種類與結(jié)構(gòu)（Vs），因為不同的水生植物類型擁有不同的生長速率及向根部輸送氧氣的能力進而影響到污染物去除的能力[38]。其二是植物長勢（Vh），只有長勢好的植物才更具有凈化能力，因此對植物的及時收割有助于延長濕地系統(tǒng)的處理壽命[39]。其三是通過建立水中的生物過程（Bp），可以幫助自凈，例如水生植物、魚和微生物之間的循環(huán)系統(tǒng)等方式[27]。

2 夢清園水系平面圖、流程關(guān)鍵點及現(xiàn)狀照片Site plan of Mengqing Park, key points of water system and photos

第四類是人為干擾。污染物輸入（Pi）起到水體自凈的反作用效果，從工廠、家庭和農(nóng)田排放的、未處理的廢水是江南最主要的水體污染源[28]，城市公園中垃圾投入、游憩活動是主要干擾，暴雨徑流作為城市水污染的面源，也是水體濁度、水溫高、重金屬和油脂的主要來源[40]。人工增氧（Aa）通過布設(shè)曝氣管、人工造流曝氣充氧等方式提升溶解氧，結(jié)合景觀豎向設(shè)計，與天然生態(tài)凈化系統(tǒng)相結(jié)合共同凈化水質(zhì)[41]。

2.2基于水環(huán)境監(jiān)測的水體自凈“實際效能”

本研究主要選取《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》[46]中常用指標，包括總碳（NPOC）、總磷（TP）、總氮（TN）、氨氮（NH4-N）、水溶解氧（ODO），以及反映水體懸浮顆粒物的濁度（Turbidity）、反映水體富營養(yǎng)化程度的葉綠素、藍綠藻這8個指標作為水體自凈效能的表征指標。取樣時段為水質(zhì)相對穩(wěn)定的冬季12月的晴天，避免雨水對水質(zhì)的干擾，平均水溫為10℃。其中總碳（NPOC）和總氮采用島津的總有機碳分析儀測量，總磷和氨氮采用SEAL的連續(xù)流動注射分析儀測量，各點取樣本30ml左右進行實驗室測量；溶解氧、濁度、葉綠素和藍綠藻數(shù)據(jù)采用便攜式多參數(shù)水質(zhì)分析儀當場測量讀數(shù)，平均取水深度為1m。

其次，根據(jù)施尼斯和索卡爾（Sneath and Sokal）提出的不同尺度參數(shù)疊加的去量綱方法yi’=(yi-ymin)/(ymax-ymin)[47]，對各監(jiān)測點水質(zhì)指標進行去量綱化處理。之后，分析入水口后的各監(jiān)測點相比前一點的“去除率”△yi’=yi’-yi-1’=(yi-yi-1)/(ymax-ymin)，得到夢清園各監(jiān)測點水體自凈“實際效能”。研究取各指標去除率的平均值作為該監(jiān)測點水體自凈“實際效能”的綜合反映，最終得到水體自凈“實際效能”。

3　實證：上海夢清園水體自凈生態(tài)服務(wù)效能評價

3 夢清園水體自凈實際效能評價圖Monitoring capacity of water self-purification in Mengqing Park

4 總碳、總磷、總氮、氨氮、溶解氧指標NPOC, TP,TN, NH4-N,ODO

5 葉綠素、藍綠藻指標Chlorophyll, BGA-PC

6 濁度指標Turbidity

3.1上海夢清園人工濕地設(shè)計方案概述

上海夢清園，建于2005年，占地8.6hm2，作為蘇州河環(huán)境整治工程中最重要的項目之一，其設(shè)計初衷是研究景觀河流水體就地凈化及生態(tài)重建[48]。公園整體水系由水質(zhì)凈化與水質(zhì)穩(wěn)定兩部分組成（圖2）。水質(zhì)凈化部分首先通過泵抽取蘇州河河水進入入水口前處理，去除漂浮物和大顆粒的懸浮物，又經(jīng)折水澗預(yù)曝氣，進入蘆葦濕地的表面流人工濕地進行沉淀、吸附和氧屏障區(qū)增加曝氣，再進入下湖清潔能源復(fù)氣曝氧設(shè)備，以下湖沉水植物伊樂藻和中湖苦草進一步凈化水質(zhì)，通過泵抽取至水質(zhì)穩(wěn)定部分。穩(wěn)定部分包括上湖、空中水渠、蝴蝶泉、虎爪灣溪、清漪湖，最終由出水口、星河灣流入蘇州河。選取這樣一個已運行10年的、擁有人工濕地的城市公園作為實證研究的對象，一方面從實證的角度，對本文第二節(jié)提出的“水體自凈效能評價方法”進行驗證，另一方面從場地層面，厘清濱水空間形態(tài)與水體自凈效能之間的關(guān)聯(lián)耦合，揭示與水體自凈高效能息息相關(guān)的濱水空間形態(tài)關(guān)鍵性因子，為設(shè)計策略優(yōu)化做準備。

3.2上海夢清園水環(huán)境監(jiān)測與水體自凈“實際效能”評價

研究選取關(guān)鍵的11個點作為水環(huán)境監(jiān)測點以及具體濱水空間形態(tài)分析研究的對象。圖4-6呈現(xiàn)了這11個水環(huán)境監(jiān)測點不同指標的數(shù)據(jù)結(jié)果，對照《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》[46]，整體上主要呈現(xiàn)出四個方面變化趨勢：（1）總磷總體處于IV類，總氮未達到V類但相比2004-2005年冬季數(shù)據(jù)整體較低[49]，氨氮從IV類凈化到II類，漸次凈化顯著且去除率達86%；（2）溶解氧提升顯著，從空中水渠到清漪湖溶解氧都高于I類標準，但由星河灣從出水口流入蘇州河后水質(zhì)又回到劣V類水平；（3）總有機碳入水口較高，其余根據(jù)換算理論值相當于COD的I類；（4）濁度、葉綠素和藍綠藻在蘆葦濕地、上湖等都出現(xiàn)突變點。依據(jù)數(shù)據(jù)分析方法得出各點的“實際效能”，根據(jù)ArcGIS自然間斷點分為5級，其中高和較高的是下湖、空中水渠、虎爪灣溪、折水澗；低的是蘆葦濕地、上湖、蝴蝶泉（圖3）。

3.3上海夢清園濱水空間形態(tài)因子采集與水體自凈“設(shè)計效能”評價

7 夢清園濱水空間形態(tài)單因子水體自凈效能評價圖Water self-purification provision based on individual parameter in Mengqing Park

8 夢清園水體自凈設(shè)計效能評價圖Design capacity of water self-purification in Mengqing Park

根據(jù)文2.1中識別得到的與水體自凈相關(guān)的4類、14大濱水空間形態(tài)因子，通過實地調(diào)研獲得夢清園11個水環(huán)境監(jiān)測點的具體濱水空間形態(tài)數(shù)據(jù)。在ArcGIS中對其濱水空間形態(tài)進行打分賦值和單因子評價，其中污染物輸入（Pi）因子為負相關(guān)，其余為正相關(guān)因子，將各個因子疊加，得到水體自凈的“設(shè)計效能”評價結(jié)果，根據(jù)GIS自然間斷點分為5級（圖7-8）。其中，“設(shè)計效能”高、較高的是虎爪灣溪、折水澗、蝴蝶泉、出水口閘內(nèi)、清漪湖；較低的是上湖、中湖、入水口、空中水渠，下一節(jié)針對“設(shè)計效能”評價結(jié)果進行詳細討論。

4　討論：夢清園濱水空間形態(tài)與水體自凈效能的耦合分析

將圖3中水體自凈的“實際效能”評價結(jié)果與圖8中的“設(shè)計效能”評價結(jié)果進行比對和擬合分析，針對吻合且高效、吻合且低效、不吻合三種情況展開重點討論，再結(jié)合圖7呈現(xiàn)的濱水空間形態(tài)的水體自凈效能單因子評價結(jié)果，厘清夢清園濱水空間形態(tài)與水體自凈效能之間的關(guān)聯(lián)耦合，對不同濱水空間的總結(jié)如圖10所示。

4.1實際效能與設(shè)計效能吻合且高效

虎爪灣溪、折水澗兩處水體自凈的“實際效能”與“設(shè)計效能”得分都很高，屬于吻合且高效的空間類型?；⒆诚芍芯徚?、卵石跌水形成流動性強的溪澗景觀，底泥有金魚藻，有小型魚類形成良好水生境；駁岸為緩坡、鵝卵石及臨水1m寬濱水植物帶，緩沖帶在5m左右最寬有近10m，虎爪灣溪的總有機碳、氨氮都比之前的蝴蝶泉有所降低。其次，折水澗主要通過6級跌水預(yù)曝氣，輔以凈化作用沉水植物、6m寬竹林緩沖帶等，發(fā)揮了顯著的增氧、初步去除磷、氨氮等效果。

4.2實際效能與設(shè)計效能吻合且低效

上湖水體自凈的“實際效能”與“設(shè)計效能”得分都很低，屬于吻合且低效的空間類型。上湖取自水質(zhì)強化凈化部分水體，由泵提升至空中水渠進入水質(zhì)穩(wěn)定部分，為人工蓄水池形態(tài)，水中無生境要素，原設(shè)計中涼亭上部有“水簾洞”景觀可進行曝氣彌補，但現(xiàn)在很少運行，并未起到凈化水質(zhì)的作用。

4.3實際效能與設(shè)計效能不吻合

蘆葦濕地、下湖、空中水渠、蝴蝶泉、清漪湖是實際效能與設(shè)計效能較明顯不吻合的5處。其一，蘆葦濕地在設(shè)計效能評價時得分中等而實際效能很低，究其原因主要在于蘆葦濕地應(yīng)發(fā)揮攔截懸浮污染物和污染物作用，冬季未及時收割，殘體堆積流水不暢、有垃圾漂浮導(dǎo)致藍綠藻泛濫。其二，下湖監(jiān)測所得的實際效能并未達到設(shè)計之初的預(yù)想（從下湖到中湖平均總磷去除率為8%）[49]，究其原因清潔能源曝氣設(shè)備及南側(cè)氧屏障區(qū)曝氣系統(tǒng)無法正常運行，放生魚對具有凈化作用的沉水植物可能產(chǎn)生威脅，可見人工曝氣設(shè)備運行維護、凈化作用植物補種，需與生境要素相協(xié)調(diào)。其三，空中水渠在設(shè)計效能評價中，因無生境要素，而顯示水體自凈低效能；但實際效能的監(jiān)測結(jié)果顯示其水體自凈效能顯著，主要是因為經(jīng)過泵的提升，形成瀑布般激流的跌落式景觀，輔以底面魚鱗狀磚砌，復(fù)氣曝氧效果卓著，溶解氧等指標都較好。最后，與空中水渠的情況相反，蝴蝶泉與清漪湖兩處的設(shè)計效能評價頗高，但實際效能結(jié)果并不高，清漪湖可能與其北岸沙灘游憩活動對水質(zhì)產(chǎn)生一定的污染有關(guān)。另外，入水口、出水口的水位水量控制對于公園整體水循環(huán)非常重要，但觀察發(fā)現(xiàn)原設(shè)計中蘇州河水通過水車裝置引入水體凈化系統(tǒng)，如今水車因設(shè)備故障不再運行，導(dǎo)致公園內(nèi)整體水位與流速不穩(wěn)定，乃至最終出水口閘內(nèi)水位過低時無法流入蘇州河（圖9）。

9 入水口水車停運（左）與出水口閘水位控制失效（右）Damage of waterwheel at the water inlet (left) and ineffectual water level control at the water outlet (right)

5　結(jié)語：以水體自凈為核心的濱水空間形態(tài)優(yōu)化與關(guān)鍵性因子

本文倡導(dǎo)水體自凈的生態(tài)服務(wù)效能應(yīng)當成為風景園林營造濱水空間的出發(fā)點，即通過合理的空間形態(tài)優(yōu)化策略，可以提供高效的水體自凈。通過構(gòu)建“水體自凈效能評價方法”，對水體自凈“實際效能”與“設(shè)計效能”評估和擬合分析比對，構(gòu)建了客觀、量化的評價方法，該方法可以被應(yīng)用于研判場地層面的濱水空間形態(tài)是否能提供水體自凈。最后，本文以上海夢清園為例，從實證研究的角度，厘清濱水空間形態(tài)與水體自凈效能之間的耦合關(guān)系，并揭示了在場地層面與水體自凈高效能息息相關(guān)的濱水空間形態(tài)關(guān)鍵性因子。

根據(jù)上一節(jié)的討論與分析，可以看出上海夢清園中關(guān)鍵性的濱水空間形態(tài)因子包括：水體循環(huán)時間（Wc）、流速（Fr）、水生植物長勢（Vh）、人工曝氣（Aa）、以及水生植物種類與結(jié)構(gòu)（Vs），這些因子應(yīng)當在城市公園尺度中的濱水空間設(shè)計中應(yīng)給予特別的重視。如圖10所總結(jié)的，在夢清園的案例中，濱水空間形態(tài)要素中河床坡度、護岸材料、水生植物結(jié)構(gòu)、生物過程等基本滿足設(shè)計預(yù)期；空中水渠可成為設(shè)計典范；管理維護層面上，水生植物維護與及時收割清理、進水速度與水位控制、污染物及時清理、水生植物補種等需要專業(yè)維護與實時監(jiān)控，才能發(fā)揮正向的水體自凈效能。此外，泵、水車等保證水量和流速的水利設(shè)備的良好維護和正常運行，對于濱水空間水體自凈生態(tài)服務(wù)的穩(wěn)定發(fā)揮有著重要影響。

本文所提出的“水體自凈效能評價方法”為城市濱水空間的研究在客觀、量化的評價上提供了一種途徑和思路，但其中影響水體自凈效能的4類、14大濱水空間形態(tài)因子，還有待進一步補充和完善。通過夢清園的案例，已識別出個別關(guān)鍵性因子，但不能就此否定其他因子的重要性，需要通過不同的案例展開更多對比研究，從而實現(xiàn)濱水空間形態(tài)與水體自凈效能之間耦合關(guān)聯(lián)的計量分析，進一步確定濱水空間形態(tài)因子之間的權(quán)重關(guān)系和數(shù)理模型。

10 夢清園濱水形態(tài)要素與水體自凈效能的關(guān)聯(lián)耦合Correlation of the physical form of riparian zones in Mengqing Park with the provision of water selfpurification

注釋：

①基于聯(lián)合國千年生態(tài)發(fā)展評估報告（MA），與水相關(guān)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)主要包括：供給服務(wù)（魚類、水產(chǎn)、淡水等）、調(diào)節(jié)服務(wù)（調(diào)節(jié)水流、水體自凈、雨洪控制等）、支持服務(wù)（水循環(huán)和營養(yǎng)循環(huán)、支持生物多樣性等）、以及文化服務(wù)（游憩、環(huán)境教育等），參見文獻[3]。

②表1為作者根據(jù)相關(guān)文獻歸納整理。

③圖片來源：圖9為作者拍攝，其余所有圖片為作者自繪。

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Correlating Physical Forms of Riparian Zones in Urban Parks with Effective Eco-services Provision of Water Self-purification: A Case Study of Shanghai Mengqing Park

The function of water self-purification is one of the most significant ecosystem services provided by the water ecosystem. However, it has not been recognized as a main concern in the landscape architecture discipline. How to assess the effectiveness of water self-purification that is provided by finer-scaled physical form is pretty difficult. This paper establishes an evaluation method to measure the provision of water self-purification. It compares and analyzes both monitoring capacity and design capacity of water self-purification and then aims to clarify the correlation of the physical form of riparian zones in urban parks with the provision of water self-purification. Taking Mengqing Park in Shanghai as an example, this study reveals the key parameters of physical forms that impact the provision of water self-purification. The findings of this study would support the planning, design, construction, management and maintenance of the riparian zones in urban parks.

Landscape Architecture, Eco-services, Water Self-purification, Physical Form, Efficiency Evaluation, Coupling Study

（Email）：wmin@#edu.cn WANG Min was born in Fujian Province in 1975. She is an Associate Professor and doctoral supervisor in the College of Architecture and Urban Planning, Tongji University. As a research member of the Key Laboratory of Ecology and Energy-saving Study of Dense Habitat (Tongji University), her research focuses on the teaching, practice and research of urban landscape planning and design（Shanghai,200092）.

上海市浦江人才計劃（15PJC092）：基于GIS生態(tài)服務(wù)評價模型的上海蘇州河沿岸空間形態(tài)優(yōu)化策略；同濟大學(xué)建筑設(shè)計研究院（集團）有限公司重點項目研發(fā)基金，高密度人居環(huán)境生態(tài)與節(jié)能教育部重點實驗室自主與開放課題（2015KY06）：高密度人居環(huán)境綠色基礎(chǔ)設(shè)施生態(tài)化設(shè)計；同濟大學(xué)青年優(yōu)秀人才培養(yǎng)行動計劃（0100219153）：水敏感城市設(shè)計應(yīng)用于長江三角洲高密度人居環(huán)境的設(shè)計導(dǎo)則優(yōu)化研究；同濟大學(xué)中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費專項資金項目（0400219332）：城市濱水帶景觀時空構(gòu)建及生態(tài)效應(yīng)研究

TU986

A

1673-1530（2016）08-0118-10

10.14085/j.fjyl.2016.08.0118.10

2016-06-15

2016-07-26

汪潔瓊／1981年生／女／上海人／同濟大學(xué)建筑與城市規(guī)劃學(xué)院景觀學(xué)系講師、系主任助理（研究生教學(xué)）／澳大利亞墨爾本大學(xué)博士、助教、客座講師／高密度人居環(huán)境生態(tài)與節(jié)能教育部重點實驗室／主要從事生態(tài)服務(wù)與空間形態(tài)機理、水生態(tài)以及環(huán)境可持續(xù)設(shè)計的景觀化途徑研究（上海200092）

WANG Jie-Qiong was born in Shanghai in 1981. She is a Lecturer, postgraduate supervisor and also a Department Director Assistant in the College of Architecture and Urban Planning, Tongji University. She holds a PhD degree from The University of Melbourne and was a tutor and guest lecturer there. As a research member of the Key Laboratory

of Ecology and Energy-saving Study of Dense Habitat (Tongji University), her research focuses on the ecoservices and physical form, water ecology and ecologically sustainable design（Shanghai,200092）.

朱安娜/1992年生/女/上海人/同濟大學(xué)建筑與城市規(guī)劃學(xué)院景觀學(xué)系/風景園林專業(yè)碩士生（上海 200092）