張 楨

（上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院（集團(tuán)）有限公司，上海市200092）

0 引 言

隨著國家海綿試點(diǎn)城市建設(shè)的推廣與黑臭水體治理的推進(jìn)，人工濕地成為重要的一種綠色設(shè)施用于水質(zhì)提升。在人工濕地的設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)工程對(duì)于濕地建設(shè)尤為重要，人工濕地作為綠色設(shè)施，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中也盡量采用綠色設(shè)計(jì)，對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響與隔離最小。

1 人工濕地的實(shí)用范圍

目前人工濕地用于污水廠尾水的深度處理、海綿城市建設(shè)中初期雨水的處理、微污染河水、黑臭水體的治理、分散型生活污水的處理中都是一種比較普及的方式[1，2]。

2 人工濕地的類型

人工濕地主要分兩種類型，一種為看得見水面的人工濕地，稱為表面流人工濕地，另一種為看不見水面的人工濕地，稱為潛流人工濕地。在實(shí)際應(yīng)用中，兩者通常串聯(lián)使用。

3 人工濕地的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 表面流人工濕地的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

表面流人工濕地的過流通道全部采用綠色設(shè)施較為合理。

表面流人工濕地要保證一定的水面率，同時(shí)為了保證沉水植物的正常生長，水深不宜太深，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，因?yàn)槭蔷G色生態(tài)設(shè)施，所以擋墻、護(hù)岸盡量采用生態(tài)模式。在設(shè)計(jì)表面流人工濕地時(shí)，盡量利用場(chǎng)地現(xiàn)場(chǎng)的土壤進(jìn)行土石方平衡，在此基礎(chǔ)上盡量采用重力流、設(shè)置一定的坡度，保證有一定的流速，不易發(fā)生富營養(yǎng)化且不發(fā)生沖刷。盡量減少鋼筋、水泥、磚等灰色設(shè)施工程的量，有效利用地塊原狀土進(jìn)行土石方平衡。流道采用生態(tài)放坡，應(yīng)依照岸坡穩(wěn)定、正常行洪、表面異質(zhì)、材質(zhì)自然、內(nèi)外透水、及成本經(jīng)濟(jì)等原則來進(jìn)行設(shè)計(jì)。護(hù)岸結(jié)構(gòu)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)沖擊最小，不僅對(duì)水流的流量、流速、沖淤平衡、環(huán)境外觀等影響最小，要適宜于創(chuàng)造動(dòng)物棲息及植物生長所需要的多樣性生活空間。

3.2 潛流人工濕地的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

潛流人工濕地通常以單元格模塊化組合的方式設(shè)置，每個(gè)單元格內(nèi)的主要構(gòu)成為布水管道與布水區(qū)、濕地填料、出水管道與出水區(qū)，深度通常為90～160 cm 之間[3]。濕地填料的面層為種植土，種植濕地作物。潛流人工濕地與外部其他設(shè)施如耕地、道路、魚塘等隔離，通常采用鋼筋混凝土擋墻，保證濕地的穩(wěn)定性，不因外部條件對(duì)濕地的穩(wěn)定性造成干擾影響。由于潛流人工濕地通常為輪換運(yùn)行，當(dāng)相鄰單元格一組進(jìn)水、另一組不進(jìn)水時(shí)，擋墻兩側(cè)的受力難以平衡，這時(shí)擋墻底部宜采用鋼筋混凝土底板，擋墻墻體采用磚砌[4]。潛流濕地單元格之間的擋墻頂部盡量不伸出土體，擋墻起到保證水流穩(wěn)定性的基本功能下，做到上部綠色濕地植物的種植面積最大化，見圖1，在實(shí)際操作中，隔墻也可以采用PVC 板。

圖1 潛流人工濕地的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（單位：mm）

3.3 人工濕地配套設(shè)施結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

（1）水上棧道的設(shè)計(jì)

表面流人工濕地通常設(shè)置水上棧道用于維修，表面流人工濕地通常設(shè)置在魚塘、河漫灘、湖庫沿岸，通常在棧道區(qū)域需要保證棧道的穩(wěn)定性。

當(dāng)濕地對(duì)游客開放時(shí)，通常防腐木或者仿木面層；當(dāng)濕地作為水質(zhì)提升設(shè)施，主要滿足運(yùn)維人員通行時(shí)，棧道設(shè)置為水泥壓花面層，棧道設(shè)置見圖2。

圖2 表面流人工濕地的水上棧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（單位：mm）

（2）調(diào)節(jié)塘或濕塘的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

人工濕地用于處理初期雨水或回用雨水時(shí)，通常水質(zhì)與水量均有較大波動(dòng)，為了避免對(duì)人工濕地處理效果的沖擊，在用地條件較好時(shí)，設(shè)置調(diào)節(jié)塘或濕塘，將雨水進(jìn)行臨時(shí)儲(chǔ)存，相對(duì)均勻的排入人工濕地，保證濕地在合理的污染負(fù)荷和水力負(fù)荷下運(yùn)行。調(diào)節(jié)塘或濕塘作為生態(tài)調(diào)蓄設(shè)施，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)匯總盡量采用相對(duì)生態(tài)的方式保證其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。在近期某市的海綿城市初雨治理項(xiàng)目中，由于調(diào)節(jié)塘地塊的土質(zhì)偏差，均為淤泥質(zhì)土壤，無法正常放坡，利用現(xiàn)狀土質(zhì)作為調(diào)節(jié)塘護(hù)坡較為困難，本著對(duì)環(huán)境影響最小、盡量減少土方外運(yùn)的原則，設(shè)計(jì)采用了袋裝土護(hù)坡，再外運(yùn)少量?jī)?yōu)質(zhì)土壤用于表層種植，這樣對(duì)周邊生物的生態(tài)干擾最小。

調(diào)節(jié)塘在實(shí)際運(yùn)行中需要保持一定水位，保證調(diào)節(jié)塘護(hù)坡上的挺水植物的正常生長，在出水端底部梯形斷面，上面設(shè)置格賓石籠墻，既可以保證水流正常通過調(diào)節(jié)塘，又可以將較大的漂浮物、懸浮物滯留在調(diào)節(jié)塘內(nèi)，不對(duì)后續(xù)人工濕地的運(yùn)行造成影響。

（3）跌水設(shè)計(jì)

在人工濕地的應(yīng)用中，有較多的地區(qū)具有地塊高差偏大，需要設(shè)置跌水后才能滿足人工濕地的進(jìn)出水要求，這時(shí)，可以采用梯級(jí)濕地進(jìn)行跌水，在跌水過程中可以達(dá)到充氧、造景與水處理的綜合效果，見圖3。

圖3 人工濕地的跌水設(shè)計(jì)