土人设计

后滩公园设计案例中，利用内河人工湿地带对黄浦江受污染的水进行生态水质净化。设计的内河湿地净化带长1.7km，宽5-30m，采用了加强型人工湿地净化技术，共分为沙砾滩过滤区、植物综合净化区、植物床净化区、梯田过滤净化区、重金属净化区、病原体净化区、营养物净化区和水质稳定调节区。来自黄浦江的江水进入人工湿地后，随梯田高度和植物高低的落差逐级下渗，经过层层过滤，从劣Ⅴ类水提升为Ⅲ类水；设计的湿地水体净化处理能力为2400m3/日。

1场地与挑战

后滩公园为上海2010世博园的核心绿地景观之一，它既是上海2010年期间世博绿地，也是未来上海市的公共绿地。场地位于“2010上海世博园”区之西端，黄浦江之东岸之与浦明路之间，西至倪家浜，北望卢浦大桥，为狭长的滨江地带，总用地14公顷。场地原为钢铁厂（浦东钢铁集团）和后滩船舶修理厂所在地，2007年初开始设计，2009年10月建成并将于2010年5月正式开放。作为黄浦江边的公共空间设计，场地给设计提出了诸多挑战。

a、严重的水土污染：场地原为工业棕地，工业固体垃圾和建筑垃圾遍地，且埋藏很深。土壤污染严重。特别是黄浦江水污染严重，为劣V类水。场地原有废弃地上被外来物种（一枝黄花）入侵，一派荒芜景象。如何改造生境，营造安全、健康的公共空间是设计面临的第一大挑战。

b、滨江防洪：场地地势相对平坦，大部分场地标高在4米到7米之间。现状的防洪墙为水泥硬化工程，防汛墙的设计标高为千年一遇的防洪标准6.7米。而黄浦江的平均潮位为2.24米，平均高潮位3.29米，平均低潮位1.19米。也就是说，江水与防洪堤的高差达3.4-5.5米之间，其中有高差达2.1米的潮间带。如果放坡处理，必然污泥不堪，且需要有足够的空间；如果是硬化的陡墙处理，则水在江岸，却难以亲水。如何满足防洪要求，设计亲水、且生态的滨江公共空间，是设计面临的第二大挑战。

c、会时与会后场地的双重需求：场地南部临接世博园区西入口，场地中部的水门码头是世博园南区唯一的水上门户，场地东部则联系世博园区中心绿地，所以，后滩公园在世博会期间人流量大且集中。如何合理组织会时人流交通，协调好分流、等候与疏散的关系，成为设计面临的重要问题。

世博会期间和会后场地的功能定位有所不同：会时的功能定位偏向于生态城市理念的展示、安全疏散、游憩、等候等功能，会后则突出城市滨江公共绿地的功能。如何在设计时考虑相关弹性措施使其既能满足会时世博绿地的要求，又能方便、经济的转化为会后的城市湿地公园，成为设计面临的另一大挑战。

d、个性、审美与体验：场地在纷繁的世博展区和纷杂的黄浦江岸之间，如何在大都市的光怪陆离和世博展区的眼花缭乱中找到与众不同的个性，以及在满足生态功能与人流疏散、教育和展示功能的同时，具有独特的审美体验，是本设计面临的又一巨大挑战。

e、狭长的空间：场地夹于黄埔江和交通性干道（浦明路）之间，呈狭长地形，沿江岸有1.7公里长，宽度在50-80米之间，最窄处只有30米。如何在这样狭窄的空间内设计满足多种功能的公共空间，是设计所面临的又一大挑战。

2加强型人工湿地系统设计

a.内河人工净化湿地

加强型城市人工湿地净化系统技术全套应用在了上海后滩公园的内河人工净化湿地建设中。内河净化湿地位于场地的中间层，整体功能突出湿地作为自然栖息地和水生系统净化功能、生产以及审美启智和科普教育等功能，是后滩公园中的核心内容。

(i)取水过滤区域。由于黄浦江水质污染严重，且水位每天有变化的特点。根据勘察设计、施工依据土质构造、土层结构特性、土壤的渗透系数、土建条件要求以及景观格局等全面考虑选择，采用渗渠加集水井取水的方案，使水量充足。 经内滩湿地净化后的水质必须同时满足《生活杂用水水质标准》（CJ/T48－1999）中杂用水水质和《地表水环境质量标准》（GB3838－2002）中人体非直接接触的娱乐用水水质（IV类）的要求，相关重复的指标按照较高要求执行。设计处理能力可达到2700吨/日。

在生态水系外滩靠近倪家浜侧，开挖一条长约60m、宽约4m的渗入水渠，通过砾石、粗沙、细沙等使黄浦江水最低水位时也能渗入水渠（取水口位置标高低于低潮位1.19m），然后进入集水井，保证黄浦江水位最低时也能使江水从渗渠或集水井四周渗入井中，防止堵塞，并通过水泵抽水，然后进入预处理池。

(ii）预处理池区域。预处理池具有蓄水、沉淀、过滤作用，污泥排至倪家浜与黄浦江交界处。在严冬或其他特殊情况下，可通过添加絮凝剂使水质迅速沉淀净化。

(iii）曝气跌水净化与景观墙。预处理池出来的水继续进入长约200 m、高约2 m的滴瀑水景石墙，表面凹凸不平的曝气跌水墙的引水槽内（图3.4-7）。然后由槽内沿石墙向下缓慢落水，长时间的污水流冲使石墙表面自然形成一层生物膜，起到了污水曝气作用，同时也营造了一个景色别致的瀑布水景墙，再流入梯田生态净化区，有曝气作用。

(iv）梯田生态净化区。从内滩湿地中抽取江水对田进行灌溉，同时利用梯田高差，对江水进行层层过滤净化。利用U型管连通原理，通过控制水位来确定种植水田和旱田，以及对雨水进行收集和净化。其过滤层分为土壤层、滤沙层或煤渣层、滤水砾石层以及收集管网装置。部分梯田按植物床净化原理设计，植物床选择沙质土壤层、滤沙层、煤渣层、粗沙层和砾石层共五层过滤层，在砾石层中布置收集江水管网装置。种植吸污能力强、向根部输氧能力强、根系对介质穿透能力强且景观效果好的植物。层层跌落，使水得以过滤和生物净化。

(v）土壤过滤和生物净化。污水中不易被植物吸收的有机组织体，通过土壤过滤被滞留在土壤中，通过微生物的好氧与厌氧反应过程，将其分解为易被植物吸收的无机盐和气体，然后被植物吸收或者释放到空气中，从而除去水体中化学污染物。配合植物根系，利用多层异质土壤对悬浮物进行拦截沉降。植物种植侧重点为植物根部输氧能力、根系对介质穿透能力且以及植物的协同进化能力。放养多种软体爬行动物，丰富水体景观

(vi）重金属净化。重金属净化过程主要通过水生植物吸附、富集一些有毒有害物质，如重金属铅、镉、汞、砷等，其吸收积累能力为：沉水植物＞漂浮植物＞挺水植物，不同部位浓缩作用也不同，一般为：根＞茎＞叶。植物配置原则以沉水植物为主，以漂浮和浮叶植物为辅。动物配置主要为能够食用含重金属离子藻类起到延长食物链降解作用的动物，如本地产虾类螺、蚌、鱼和浮游动物或食藻虫。同时制造湿地底部微地形，增加种植面积和延长水流程。增氧曝气及景观作用设置：喷泉。

(vii）病原体净化。病原体净化过程一方面一些水生植物可以从根部释放抗生素，当污水经过这些水生植物时，一系列病原体（如大肠杆菌、沙门氏菌属和肠球菌等）被去除，另一方面水生植物可以把鱼类粪便作为肥料加以吸收，消除了病原体的繁殖场所。植物配置主要以挺水植物为主；一些水生植物可以从根部释放抗生素，当污水经过这些水生植物时，一系列病原体如大肠杆菌、沙门氏菌属和肠球菌等被去除。据目前国内外研究，这些植物主要以挺水植物为主。土壤配置为植物根系和微生物提供大面积接触沉降病原体的机会。植物配置侧重点为对病原体的去除，其作用主要来自一些挺水植物根系所分泌的抗生素。动物以湿地植物为食，且活动范围较大能够分散病原体的动物，虾类、螺、蚌、鱼和浮游动物或食藻虫。

(viii）营养物净化。营养物净化过程：较污染的水流经时，植物在水中吸收一定量N、P等营养物质，供其生长发育。水中无机磷、氨氮被植物直接摄取，转化为植物的蛋白质、有机氮、ATP、PNA等有机成分，通过鱼类摄食与植物定期收割得以去除。生根植物直接从土壤中去除氮磷等营养物质，而浮水植物则在水中去除营养物质。经过沙砾滩过滤后，去除较大颗粒的悬浮物及少部分化学污染物，进入内湿地的水质仍较差。设计时应考虑保证水与植被接触的面积尽可能大。以挺水、漂浮、沉水植物混合种植对水中各污染物进行综合净化。种植综合吸污能力较强的水生植物，并通过底泥和水中微生物和水生动物配合作用，快速降解水中有害物质。土壤需要空隙度小，能够保水保肥。植物配置侧重点为对水体中TN、TP含量的降低，漂浮植物对N的吸收率高，浮水植物则偏重于P的吸收，而挺水植物则兼而有之。动物以水体微生物为食，对N和P的吸收量大，延长食物链的降解作用，虾类、螺、蚌、鱼和浮游动物或食藻虫。微生物以繁殖对N和P具有较强吸收能力的微生物。

(ix)植物综合净化区。利用水生植物中的抗污染先锋种，通过生物操纵调节食物链网，促进水体自净。一般水底深在2.2m（最低水位）至3.29m（平均高潮位）之间，植物耐淹性有永久性和间歇性水淹。选择种植对各种污染物有综合吸收能力的植物，或各种植物交错种植。土壤配置湿地土壤对水中悬浮颗粒的吸附和沉降作用。植物配置侧重于净化作用的全面性，以及水生植物群落的完整性以及净化能力在季节上的衔接。动物配置鱼类、虾类、蚌类、食藻虫以及其他湿地动物保证湿地的生物多样性。

(x)水质稳定调节区。经过一系列过滤净化后的江水，水质基本达到使用要求。为保持水质稳定，可在水体中增设曝气增氧设施，提高水体含氧量，为动植物提供良好生存环境，维护水体内生态系统稳定，保持水质不变质。土壤配置侧重提供各类水生植物的不同土质环境。植物配置强调水生植物群落综合水质调节作用，但同植物综合净化区相比较则更侧重于景观性。动物配置侧重完善水生动物多样性，保证食物链的完整有序，虾类、螺、蚌、鱼和浮游动物或食藻虫。微生物要素配置种类丰富、生物降解、维持生物群落食物链稳定性。

(xi）砾石生物净化及清水蓄水。利用砾石滩区石头孔隙以及间隙微生物形成具有的生物膜，通过微生物净化沙质上层；从景观性考虑，为鹅卵石层，下层为毛石层，使生物膜更容易附着。

b.水生植物种植与管理

人工湿地设计的另一关键问题是根据水质净化功能的需要合理配置乡土植物。人工湿地对有机物有较强的净化能力，生活污水中的有机物通过湿地的过滤、沉淀和微生物分解等作用，对BOD，COD的去除能力可达80%以上。通过正确的设计和植物选择，可使人工湿地发挥很好的生态功能。上海世博后滩公园的湿地植物景观带主要由各种当地乡土植物组成，由耐湿乔木、湿生植物、挺水植物、浮水植物、沉水植物按照一定的空间平面布局共同构成一个完整的湿地植物群落，为生物多样性提供良好的条件，同时作为一个完整的水体过滤净化系统，为中心绿地提供充足的符合景观用水标准的水源。

湿生植物本身具有良好的固土作用，同时在雨季对河水有一定的涵养与协调功能，水边湿生植物有萱草、梭鱼草、石蒜、石菖蒲、紫苑、马蔺、鸳尾，带状种植，形成区域特色；；挺水及浮水植物本身具有很好的观赏价值，同时能对水中的污染物及有害物质进行吸收、过滤、分解及转化，从而起到净化作用，挺水植物有菰、芦苇、香蒲、荻、水葱、酸模、千屈菜等；沉水植物以水下造氧植物为主，水下造氧植物在扼制污染池水的藻类生长方面起至关重要作用，沉水植物有眼子菜、金鱼藻、水鳖、轮藻、苦草、狐尾藻等。浮水植物有水花生、莎草、槐叶萍、凤眼莲等 （表3.4-2）。

由于富营养是黄埔江水的主要特征，生产性作物也被大量在公园中轮作，以用于营养物的吸收，生产的过程就是水净化过程。水生植物的生物体是很好的饲料和肥料,在检验没有重金属污染后,可作为饲料.如果有重金属污染,则可作为纤维植物的肥料。芦苇则是很好的造纸材料和建筑材料、燃料等等。收割是净化湿地系统不可或缺的组成部分,以避免二次污染。

　　(i)近岸挺水区水深不得深于40cm，一般控制在15-35cm。

　　(ii)中部挺水区水深为40-60cm，不得超过70cm。

　　(iii)沉水区深度不得超过1.5m。

　　(iv)浮水植物水深睡莲区不得超过80cm与王莲区不得超过100cm

c. 水生动物的放养和培育

生态平衡是动态平衡，一个稳定的生态系统除了植物群落外，动物群落同样必不可少。水生生态系统也不例外，水生动物对于系统稳定，食物链的构成，以及生态环境的维持等多方面起着重要的作用。规划后的后滩湿地所表现出的湿地景观有林地、滩地、浅水区湿地、深水区湿地等。不同的湿地景观体现了植物群落多样性，即动物的生境多样性，从而也就决定了动物多样性。

动物放养原则一是以上海地区本地种为主，适当添加能适应当地气候和水质的外来种。二是兼顾经济、景观、生态三方面因素，从群落构建与生态系统稳定性上综合考虑。

d. 节点与步行网络设置

作为上海世博会的一个主要公园，在这样一个寸土寸金的城市，人工净化湿地系统不仅仅提供了美景和游憩的空间，更应该成为一个展示生态文明理念，进行生态教育的窗口。而这一目标的实现，则是通过巧妙而艺术的多个节点和一个连贯的步道网络来达成的。

节点包括三种类型：密致的体块——由树阵或竹丛构成块状实体，布置在步道线上，分割着步行游览的空间体验；围合的容器——由树丛围合成可供展示或休息的围合的容器，它们用于当代艺术展示和来源于场地的旧机器等展示；开敞的场与平台：包括南端的“凉台问渠”，公园中部的“空中花园”（综合服务中心），“水门码头”、“清潭粉荷”等广场，供人聚合之用；这些节点与步道网络相结合，常有步道从中穿过，创造出独特的空间体验。

后滩公园的步道网络是一个弹性的适应性系统：1）它需要同时适应会展期间和会后的人流需要；2）适应地形，由于防洪需要和内河谷地营造，创造了丰富的空间，丰富多样的步道的设计使游客们能体验到江岸之宽阔、溪谷之幽深、凌空跨越、曲折穿越等多种感受；3）与湿地和植被相呼应，步道系统大量使用了架空和半架空的栈道和平台，也注重与植物高度、密度变化的配合，使行人能更贴近自然又有丰富的体验。良好的体验，将审美启智与生态教育贯行于潜移默化之中。

3建成后效益及评价

后滩公园建立了一个可以复制的水系统生态净化模式；同时，它吸取农业文明的造田和灌田智慧，让自然做功，形成低碳和负碳城市景观，为解决当下中国和世界的水环境问题提供一个可以借鉴的样板，创立了新的公园建造和管理模式。它生动的注解了“城市让生活更美好”的上海世博理念，向世界表达着中国的环境危机意识以及面对危机努力寻求解决途径的信念。

a、生态效益

通过加强型人工湿地净化技术模块，每日净化污水2.5×106L。将水质从V类水净化成II，即适合于景观绿化用水和景观水体游憩用水。处理后的水不仅可以提供给世博公园做水景循环用水，还可以满足世博园每日绿化浇灌、道路冲洗和其他生活杂用水的需要。水质净化设计的原理是遵循自然湿地净化的机理来设计人工湿地的结构，其中，水质净化过程中的多种元素，均可作为美的景观。ASLA评委高度评价了后滩公园的成功设计：“建立了一个可以复制的水系统生态净化模式，低成本高效能，为解决当下世界性的环境问题提供一个可以借鉴的样板。”

上海后滩公园湿地生境的营造和生长，截至2012年相比公园建设以前的数据，新增生物多样性包括植物165种，动物137种。

可消纳周边绿色空间及河流雨洪水约1.6×108L/年，蓄滞雨洪水量约1.03×108L/年，降低雨洪径流近100%，约合每年1.09×108L/年。

将防洪标准从20年一遇提高到1000年一遇，防洪能力现今达到了234158m³。后滩公园每年共计585可乔木树荫吸收了碳排放量约238吨，芦苇等生产性植物每年的生产总价值可接近2万元。

b、经济效益

通过再利用和改造公园工业遗址，阻止了约37吨后工业遗址钢架结构遭废弃和填埋，预计节约了8万元。再利用工业遗迹的砖石于铺地，预估节约了2.9万元。

相比世博会其他公园工程造价，节省成本71.19元/m2。相比世博会其他公园绿化管理和维护成本，可节省成本2.8元/m2.

公园生产性景观包含小麦、向日葵、油菜花和蔗糖，每年生产总价估算值可达11447.1元。

c、社会效益

后滩湿地公园成为世博时期重要的游客访问目的地，游客量达到590640人。场地3.5km长的游憩步道串联各级湿地景观，景观变化多样而游憩效果明显。在设计和施工过程中共获得8个国家设计专利。该加强型人工湿地净化技术模块在上海后滩公园实现后，已在北京土人设计公司之后的20-30个项目中采用。该项目已被国际上个大学校作为教材。

2010年3月，北京大学建筑与景观设计学院院长俞孔坚带领哈佛大学校长福斯特参观上海后滩公园，详细讲解了后滩公园如何利用黄浦江边的废弃工业遗址，建立了一个可以复制的水系统的生态净化模式，同时创立了新的公园管理模式。2015年3月17日，哈佛大学校长德鲁•福斯特（Drew Faust）访问清华大学并发表演讲特别提到了土人景观的上海世博后滩公园项目，她在五年前的那次参观，不经意间让他难以忘怀：人工构筑的湿地，可以如此净化河水，低维护的城市公园，可以如此沟通城市文化，景观设计学，可以如此充当自然环境的守护者。