1.前言

中国园林水环境设计的萌芽如果说是从秦汉时期的一池三山、铜龙吐水开始的话，至少已有近3000年的历史。古今中外，精心设计的水环境都是风景园林中不可或缺的重要园林要素。水的声、色、光、影几乎包容了环境景观所要求的全部内涵。随着历史的变迁、科学技术的进步和发展，风景园林中的水环境设计也都大大超出了传统水景设计的范围，更多地与现代人类发展的节奏和思想意识、当代艺术密切相关。我国风景园林中水环境的设计在近些年来也取得了很大的进步,水的造型能力及应用也是古典园林所无法比拟的，形式丰富了，应用灵活了，但很多问题也接踵而来。

首先，由于历史原因，国内许多大小河流及湖泊的驳岸主要以硬质直立驳岸为主。这种驳岸破坏了原生态斜坡驳岸的生态群落结构，使许多两栖动物和湿地鸟类失去了赖以生存的空间，隔断了驳岸与湖水的生态交流，草长莺飞，蛙鸣虫叫的生态环境从此消失了。其次，在河湖防渗技术上，人们惯用的传统做法是使用胶泥、片石及土工膜防渗处理。这些处理方式常常会引起各种各样的遗留问题比如：由于底质的改变，破坏水体一些底栖生物的生境、生存和发展的条件，生态系统原有合适的结构和功能随之改变; 而一些生物的削弱或消失，破坏食物链网的和谐关系、削弱有机质、营养盐等迁移、转化和输出的途径和量、削弱湖的自净能力，加剧一些污染质在湖中的积聚，加速与加重湖水的污染。探求采用一种全新的防渗材料和防渗模式成为了必然趋势。再次，风景园林中的河湖都为人工挖造，既无汇入和流出的河流，又无地下水的交换的湖泊，如粘土湖底，各种人工防渗层的湖底，这种湖常常被人称为死湖［1］。这种死湖没有任何自净能力，仅仅依靠人工生态条件对此问题进行解决是极为困难的。笔者针对以上水环境设计中出现的问题探求了一套全新的水环境设计模式，包括生态驳岸的设计、生态防渗技术研发、湖水自净设备的研发以及水环境自然生态环境体系的设计这四个重要环节。

2.关于水环境设计中重要环节探索的详细分析和描述

2.1生态驳岸的设计

园林驳岸是一面临水的挡土墙，是在园林水体边缘与陆地交界处，为稳定岸壁坍塌的水工构筑物，其作用一是维系陆地与水面的界限，防止因水的侵蚀、冻胀、风浪冲刷使岸壁塌陷，导致陆地后退，岸线变形，影响景观；二是通过驳岸强化岸线的景观层次，丰富水景的立面层次，加强景观的艺术效果。比如，在中国古典园林中，驳岸往往用自然山石砌筑，与假山、置石、花木结合，共同组成园景［2］。然而现在的许多水景设计中往往对河、湖的驳岸处理采用了“衬”的方法，即钢筋水泥护衬水系。但是如湖的堤岸也全部固化不透水，将减少湖水的侧渗水量和湖周及园内土壤的水分及孔隙水，引起表土壤的干旱化和干岛作用，破坏原有植被，增加热岛效应，改变土地的一些可利用价值、破坏自然景观。同时在大雨或连续下雨时，周围土壤的下渗水不能侧渗入湖，增加园内涝灾的可能性。其实生态健全的水系构成绿色通道的网络，恰恰最具蓄洪、缓解旱涝灾害的能力［3］。

鉴于传统驳岸做法所产生的问题，我们提出一种生态驳岸的设想即：整个驳岸采用自然缓坡连接湖底，驳岸参照水体位置种植各种固岸亲水植物。这样既可以阻止景观水快速的从驳岸两侧渗漏，逐渐对整个驳岸的地基造成破坏，稳固了湖岸的构筑；同时也保证了有大量降水时，湖水与驳岸的生物有生态方面的交流。力求既不破坏驳岸本身的生态环境也可以防止部分景观用水的浪费。关于驳岸的这一做法对于北方缺水城市来说尤其具有重要的意义。笔者已在山西省古交市汾河蓄水美化工程设计方案中结合古交汾河原有地形水文情况提出了生态驳岸设计理念，为即将蓄水的古交汾河两岸设计了切实可行的生态驳岸。满足了古交汾河枯水期的景观和丰水期的固岸需求（图1）。这样的生态驳岸设计在古交汾河蓄水美化工程招投标过程中得到了广大园林、水利工程专家的认可和好评。       

                                               图1生态驳岸设计示意图

2.2湖底防渗处理研究

目前我国水环境设计和建设当中，最常采用的湖岸、湖底防渗方法大部分是钢筋混凝土衬砌或土工膜(土工膜是将土工织物与塑料薄膜复合在一起形成不透水的防水材料)衬垫。钢筋混凝土衬砌防渗方法是早期较为传统和牢固的防渗处理办法，因此直到现在还有很多水利工程和园林工程仍在沿用这种方法，但是这种方法不利于湖岸、湖底的自然造型，因此在河湖环境设计中这种方法已逐渐被淘汰，目前多用的是土工膜衬垫防渗方法。运用土工膜防渗方法所选用的土工织物和薄膜厚度可按工程需要而定，也可选用较厚的土工织物与薄膜复合，其中薄膜起防水、防渗作用，而土工织物则起导水作用，使其具有较强的抗渗能力。然而湖底经土工膜衬垫后，虽然阻止了景观水的流失、对于湖岸湖底也起到了牢固的保护作用，可是这样造成湖水与湖底完全被隔离，没有了任何生态交流，使湖底生物失去了赖以生存的场所，对整个水系的生态系统造成了一定的破坏。因此一味的将水利工程中的这些防渗方法用于园林水环境设计中是不可取的。

为确保湖底防渗同时保证湖底与湖水的生态交流，我公司与土工膜专家借鉴日本最新技术合作研发了新型环保生态复合防渗材料——钠基膨润土防水毯。该防渗材料打破了传统的防渗膜由一层塑料防滑膜和一层是特制的白色土工防滑膜的“一布一膜”构成，它由二层土工合成材料间夹封优质防渗钠基膨润土，通过集束针刺复合而成。该产品整体稳定性好，抗拉和抗剪强度高，中间夹封的防渗膨润土属无机材料，吸水后高度膨胀，形成不透水的凝胶防渗体，具有永久的防水性能。这样水生植物的根系可以通过防渗膜扎根湖底，当湖水想要通过缝隙渗透时，防渗膨润土遇水膨胀将空隙封堵达到防渗的效果 (见图2)。同时，对于防渗膜的湖底压法笔者也采用了许 多方式，其中在太原市城西水系工程中西海子公园湖底采用了“井”字形网状填压，“井”字内部填充卵石。这样的填压方法为水生植物提供了生存空间，是比较成功的方法之一。

                                                         图2 生态防渗膜的铺垫

 另外，对于目前风景园林中水环境设计常常是“逢水必防”即只要有水就要采取防渗措施。但笔者凭借多年来水环境设计的经验认为有些园林基址在进行防渗局部试验后可根据其地下水位情况和水渗透情况进行评估后再决定是否采取防渗措施。在太原市城西水系建设工程所建设的三个公园中笔者就是根据各个公园的基址差别采取了不同的防渗措施，使得在北方缺水城市地下水和地上水达到平衡，节约了景观用水。

2.3湖水的净化

2.3.1设备

水的流动对园林艺术来讲犹如生命一般。虽是无水不足成园，可仅有止水不能成园林之真趣。同时在风景园林中静止并经过人工防渗的湖水既无汇入和流出的河流，也无地下水的交换，成为了死湖。这种湖本身没有任何自净能力，人如果想创造生态条件使其自净循环是极为困难的。人们无法阻止腐败菌的繁殖，无法使水保持充分的溶解氧，只能通过不断的更换景观水以改变死湖湖水变质的状况。大型死湖湖水使用人工培植的生态法，并不能以人的粗浅片面认识可以解决，自然界的生态并不以人的意志而转移。因此在风景园林的水环境设计中采用一种全新的设备来模拟自然的生态循环才能保证河湖水的流动景观和其水质不坏。这套设备为我公司与水利专家合作自主研发的产品，它采用了当前国际上的四类做法：一、曝气法；二、过滤法；三、细菌法；四、生物法。把它们有机地结合起来，再加以根本地改变，将成为模拟肺的呼吸+模拟肾的排泄+免疫功能或者叫做：吐故纳新器+过滤器+消毒杀菌器，该系统设备用于河湖及景观水处理时，需在河湖及景观水池中形成模拟自然河流的上游和下游，水从河湖及景观池的一端（下游）进入水处理机房，经处理后的水流进池的另一端（上游）。在下游水泵吸水口处必须设置格栅和格网，以防止树叶或其他杂物进入水泵及水处理设备，并设置能定期除去格栅拦截的杂物的装置。（图3）该设备系统已经运用于北京菖蒲河、万泉河，还有玉泉山的九大湖等水系的水处理，经实验证明，以这样使用仿生学的原理处理河湖水，开创了世界上处理景观河湖的先例，取得了巨大的成功［1］。 

                                           图3 景观水处理设备及管线布置示意图

2.3.2水生植物

景观水经过设备系统处理后，在水系中配置各种水生植物可使整个水系形成一个完善的生态系统也可使水系变成一幅绿意盎然、生机勃勃的风景画。

水生植物是指生长在水体环境中的植物，从广泛的生态角度来看还包括相当数量的沼生和湿生的植物。一般按照水生植物的生活方式与形态特征把水生植物分成挺水型（包括湿生与沼生）、浮叶型、漂浮型及沉水型四类。这类说法可以理解为狭义的水生植物，一般指具有观赏价值的草本水生植物，以挺水植物、浮叶和漂浮植物居多。通常听说的水生花卉就属其中。我国大小水系众多、水生植物资源丰富，高等水生植物就有近300种。其中，荷花、萍蓬草、千屈菜、水烛、水葱等大批有较高观赏价值的野生种类已得到了广泛应用。在风景园林的水环境设计中应用较多的有挺水植物，如荷花、菖蒲、香蒲、水葱、千屈菜、燕子花等；浮水植物如睡莲、萍蓬草、荇菜、菱等。各种水生植物由于它们的习性不同对水位要求也有很大差异，多数水生高等植物分布在100~150厘米的水中，挺水及浮水植物常以30~100厘米为适，而沼生、湿生植物种类只需20~30厘米的潜水即可。可按水生植物对水深的不同要求，在水中设置高度不等的种植池或者水泥墩，再将栽植盆埋放在种植池或直接放在水泥墩上（图4）。常见的水位为30~100厘米的植物有荷花、芡实、睡莲、伞草、香蒲、芦苇、千屈菜、水葱、黄菖蒲等；水位为10~30厘米的有荇菜、凤眼莲、萍蓬草、菖蒲等；水位为10厘米以下的有燕子花、溪荪、花菖蒲、石菖蒲等［4］。由以上四类水生植物共同构成的水生植物群落可在美化水体景观、净化水质、保持河道生态平衡方面具有显著功效。 目前根据北方水系和气候的特点，笔者正在对荷花、千屈菜、荇菜、凤眼莲、苦草、金鱼藻等水生植物建立的水生植物群落进行研究，使公园景观水水质在生态系统的作用下循环往复、生生不息。

                                                 图4 水生植物栽植层次布置图

2.3.3水生动物

水生动物也是建立一个完整的生态水系不可或缺的重要组成部分。它们既能进一步增加游人的观赏乐趣也可控制蚊虫及水中杂草的滋长，以保持整个水系的生态平衡。

水生动物是生态系统中的消费者，离开它，整个生物链不能很好地循环。如果数量过多将导致生态系统中的生产者（水生植物）大大减少，生物链出现断裂；如果数量过少，生产者（水生植物）大量繁殖泛滥，生态系统也不会稳定；这些都会影响生物链进行到底。水生动物的数量一定要经过科学地计算，并结合实践经验确定。水生动物包括鱼类、贝类、各种原生动物等等。将它们引种到水体中，必须考虑到它们能否适应当地的环境，和水生植物的种类和数量进行配比；鱼类的食性不同，例如草鱼是植食性的，青鱼是动物食性的，鲫鱼是杂食性的。同一种鱼在不同的生长期，它的食性也会有所改变，例如青鱼的幼鱼以浮游动物为食，当体长达到15cm左右，开始摄食螺蛳、蚬，而成鱼主要以软体动物、底栖性的虾、水生昆虫的幼虫为食。同一种鱼，在不同季节的摄食量也不同。例如团头舫，一年中摄食量4月~11月最大。相同食性的鱼，摄食强度也不尽相同，例如草鱼的食量较大，日食量可达体重的40~70%，而团头舫的摄食强度则低于草鱼。不仅如此，鱼类的滤食特性，也会影响水质状况，所有这些都要综合考虑［5］。

  我们在水生动物投养以达到水中生态平衡的设想下在太原市城西水系西海子公园和饮马河公园3.7万平方米的湖水面积内投放40厘米长的草鱼123条，10厘米长的鲢鱼100条，一次性将鱼群投放完毕。在投入后26天，西海子公园2.5万平方米和饮马河公园1.5万平方米湖底滋生的水草草根被鱼咬断，湖底满面密生水草的现状得到了大大的改善。

3.结语

我们对风景园林水环境设计中以上几方面的探索，虽然已经有一定的成果，但还在逐步完善深入。它们将逐步形成一套科学、先进、完善的水环境设计理论模式。这套理论模式可以完全阻止目前水环境设计中常常出现先经设计施工后破坏了生态环境，再采取补救措施的现象发生。这种“后补”行为既劳民伤财又使人们赖以生存的生态环境日趋恶化消失殆尽。我们的这套理论模式是把现代科技与师法自然相结合、水处理设备设计与水环境景观设计相结合、人工设计和生态恢复相结合，按照这样的模式所设计出的水环境不仅可以节约了建设和维护费用，还可以最大程度上保护了水环境生态结构。清澈宜人、绿色叠荡、生机勃勃的和谐生态水环境就将生生不息地展示在人们面前，“出于自然，高于自然”的人工水景从最初就以健康生态、可持续性的趋势发展，将带来无法估量的社会效益。