1 现代城市观赏水体的特征
     城市是人工化的生态环境，改变了生物赖以生存的自然环境。城市中的工业废弃物、生活垃圾、雨水、污水等都造成水体的巨大污染。城市人工水体及其周围环境人工化程度高，缺少纯净的自然水源，为维持常年的水面标高，人工水体常采用强制保水的方法，切断与外界的物质交流，造成水体景观的维持完全依赖外源补水，增加了城市的用水压力；人工水体的硬质水池结构破坏了生物的栖息场所，生态结构薄弱，无法消解城市产生的污染物质，水体景观难以达到预期的观赏要求。
2 健康型人工水体的设计
2、1指导思想
    19世纪末期，生态学学科的创建逐渐改变了人类对园林的审美意趣。园林的生态功能受到关注，提出园林设计必须对生态因子和生态关系进行科学分析，通过合理的设计减少对自然的破坏，保护性设计的理念开始出现。2O世纪，生态学理论继续发展，提出生态节制与适度发展的思想。此时园林的生态功能更强，可持续发展成为园林 设计中的重要理念。水资源的短缺与恶化使该思想在城市人工水景的设计中显得尤为重要，健康型水体成为人工水体设计的重要目标。
    从20世纪70年代起，日、美、德、瑞士等国纷纷对原来的河流治理思想进行反思，摒弃经济高速发展时期形成的“唯效率主义”的河流管理观念，提出生态治河的新理念[1]。这对人工水体提出了新的设计思路——健康水体生态系统的设计。健康型水体是有节制地合理利用自然资源，以生态学理论为基础，通过保护性与恢复性设计，建立具备一定抗干扰能力的水生生态系统，依赖系统自身的平衡能力维持水体质量；利用雨水、中水等资源，在收集、贮存、净化后成为景观水体的补充水源，减轻景观用水压力与城市雨水排放压力，在一定范围内实现水资源的相对平衡。
2、2 保护性设计
    健康的水体生态系统需要完善的生态结构，具备一定的抗干扰 能力。保护性设计就是以自然水体生态系统的水质恢复原理为指导，科学地设计水系，建立多种空间形态的水体结构和多种生态类型的生物群落，提高水体的自我净化能力。
2、2、1多种空间形态的水体结构
    多种空间形态水体的设计宗旨是增加水体的空间异质性，提高水系围合体材料与结构的合理性，强化水系的净化功能，创建具有自我平衡能力的科学水体。自然水体有许多表现形式，如跌、瀑、溪、涧、泉、滩、湿地、岛、塘、河等，水在流动过程中，营养物质通过沉淀、渗滤、吸附等多种作用得到分解吸收，水质逐渐恢复纯净。浅滩、溪涧中大量的石料构筑了生物膜净化床，在生物降解、吸附、沉降、过滤的过程中，去除悬浮物、氨、磷、重金属等物质；湿地通过植物根系的吸收以及土壤、根系、微生物等组成的复杂结构的吸附、络合、离子交换、微生物降解等作用，减少水体中的污染物质；跌水、瀑布等形式增加水体中的溶解氧；泉水在完成渗透、吸收、吸附等作用后成为优质的补充水源，具有换水稀释功能。强化水体的净化功能，将水体形式与净化功能紧密结合是保护性水体设计的重要方法。
水体的空间形态和围合材料的设计决定了水体结构。合理的空间形态是建立稳定的生物群落的基础，弯曲的水岸线创造不同光照强度的植物生长区域、起伏的池底为水生植物提供各异的水深条件、软质的护坡材料为动植物以及微生物建立生存及交流空间。水体的平面变化体现在曲折的岸线、岛屿、半岛、溪流、浅滩、池塘等变化的水体形式；竖向变化包括岸线标高和池底标高变化，水面落差增加水体中的溶解氧；池底的竖向变化构建出湿地、岛屿、深沟、浅滩、深潭等不同的水体形态，形成自然的水流，为生物提供多样化的栖息地。
    围合体的材质影响水系的稳定性和生物的生长。构筑物的内部材料为物理吸附、过滤等提供空隙；地形与土壤、石块等围合形成水体停留空间，适应不同生态位的生物生长。因此，围合体的材质以天然材料为佳，在达到防渗水目的的同时增加表面的形态变化，可以人为建造适合动植物生长的具有孔洞的池底与护岸。 自然水体中沙石表面通常生长着对有机物有降解净化作用的生物膜[2]，在池底增加石块、废砖、废陶以及多孔质材料有利于增加生物膜的面积，提高有机物降解能力，同时填料形成的孔隙具有物理吸附、沉降、过滤等净化作用。健康型景观水体的护坡必须具备物质交换功能，湿地是极佳的水岸形式 ，越来越多的研究显示，位于水体和陆地生态系统之间的生态交错带具有过滤功能和缓冲器功能[2]。
2、2、2多种生态类型的生物群落
    生物群落是生态系统物质循环的重要载体，群落的结构、物种等 因素都影响生态系统的物质循环。河岸植被、水生植物、水生动物和微生物是水生生态系统的主要生物。河岸植物的根系与土壤交错形成滤网，提高水道的稳定性，水在通过河岸时得到渗透、过滤和吸收，水质逐渐得到改善。河岸植物的设计在满足观赏要求的同时，要完善群落结构。包括乔木、灌木、地被、湿生等植物的复合型植物群落在 水位变化时具备一定的调整恢复能力，并且消减水位变化对观赏效果的影响。
水生植物不仅吸收水体、底泥中的营养物质，水中的植物体表面还附着多种生物集群，可以分解有机物和营养盐，增加水体透明度，改善水质。不同类型的水生植物对水体净化的作用各不相同。研究表明，自然界的沉水植物在不同的季节有相适应的优势种群交叉演替，吸收底泥及水体中的营养物质，与多种微生物群落共生，改善水质。漂浮植物没有真正的根且不固着于水底，直接从水中吸收营养物质，净化水体。浮叶植物在水体中生长，可以减少水中的照度、抑制浮游植物的增殖、通过光合作用增加水中的溶解氧、有利于维持水体水质。某种植物在单种种植时净化率可能很低，因此在水体的保护性设计中需要综合了解水生植物对水体水质的影响，合理配置，避免水生植物对水体的二次污染，提高水生植物群落的净化率。
    微生物对水体中有机物和营养盐分解起着重要作用，但自然界中微生物种类复杂，稳定的微生物群落往往只能依靠合适的环境条件自然形成，在水体的保护性设计中要有目的地创建适合微生物生长的环境，特别是针对人工观赏水体较易出现的富营养化状态，在水系中间歇性地增加氧气、提供微生物喜爱附着的介质等手段都是加强微生物净化功能的有力措施。
2、2、3几种特殊的生态净化方式
    人工湿地、生态溪、生物膜技术是几种综合的水体修复生态技术，它们综合植物吸收、微生物分解、过滤、沉淀、吸附、离子交换等多种途径净化水体，具有净化能力强、对营养物质的去除率稳定、系统稳定性强等特点，以景观形式表达的该类生态水体净化方式非常适用于城市人工水体。
    人工湿地技术起始于20世纪70年代，当时利用原有的天然湿地进行改造，将湿地系统与氧化塘处理相结合以提高处理效果；80年代发展为人工建造的、以不同粒径的砾石为填料基质，种植湿生植物的处理系统。该技术利用基质、微生物、植物这个复合生态系统的物理、化学、生物等多重作用，通过过滤、吸附、沉淀、离子交换、植物吸收和微生物分解等实现对水体的净化，特点是运行成本低、出水水质稳定，但需要一定配比的湿地面积。湿地面积的配比与水体的污染程度有关，根据张甲耀等的研究表明，芦苇潜流型人工湿地处理 COD(化学需氧量 )约210mg／L、BOD(生化需氧量)约120mg／L、TN(全氮)约12mg／L、TP(全磷)约2mg／L的人工污水，去除负荷分 别为35.09kgBOD／d•hm2、57.18kgCOD／d.hm2．2.16kgTN／d.hm2、0.22kgTP／d。hm2[3]。城市人工水体污染的净化，可以借鉴人工湿地的净化方法，提高水体的自净能力。人工湿地在人工水体中的表现形式有仿自然湿地、排管湿地、湿地岛等形式。仿自然湿地是以湿生植物的形式出现，根据水质条件的差别可以选择潜流与表面流两种水流形式，适合用在水岸边以及水面内部；排管湿地是针对污染较严重的水体设计，利用管线的均匀出水控制水流速度与水流范围，提高湿地的利用效率与净化效率，适合用于水岸边以及绿地中；湿地岛是以岛屿的形式出现在景观水体中，利用特殊的基质与护岸完成对水质的维护。
    杭州玉泉景点利用人工湿地净化观鱼池与南园水池水均取得理想效果，观鱼池以 1：1的人工湿地面积配比降解观鱼池中鱼排泄物、鱼食等对池水的污染，玉泉南园水池以 2：1的人工湿地面积配比完成对池水的净化，人工湿地运行一年后，水池水质明显改善。观鱼池 的人工湿地是外挂的水体修复系统通过潜水泵将池内的富营养化水注入生态池的缓冲池中，经布水管均匀流入布水池，物理沉降后经布水池底流入集水池，由集水池中的集水管汇入净水池后流回观鱼池。水体经布水池、集水池内植物的吸收，植物根系微生物的分解以及沙层砾石层的物理过滤等被修复，形成循环的水体修复系统[5]。生态池的总面积为 600m2、深 0.7m，池底为钢筋砼结构、池壁为砖墙、池内基质为沙砾。生态池有2个子系统，包括3个布水池 (A、B、C)和2个集水池 (D、E)，其中A、B、D池组成一个子系统，C和E池组成一个子系统，2个子系统轮流休整，保证整个系统连续工作。生态池的植物种类以净化能力强、生物量大的本地种为主，经过3年的种植与调试、补充，形成以美人蕉、紫露(Tradescantia virginiana)、芦苇、莒蒲(Acorus  calamus)、香蒲、柳树、五节芒(Miscanthus floridulus)、芦竹(Arundo donax)等植物为主的基本具备生物多样性，同时冬夏平稳交替的人工湿地植物群落。在生态池运行的各个时期，通过对生态池出水和观鱼池水的化学成分比较分析，结果表明生态池 出水的总磷(TP)、氨氮 (NH4-N)、总氮(TN)、化学需氧量 (CODMN)和5日生化需氧量(BOD5)远低于观鱼池，系统稳定运行后，生态池的出水指标绝大多数达到了国标I类水标准。在不同季节，生态池对观鱼池水体的净化效果不同，水体的理化性质改善也存在差异，出水与入水相比，总氮和氨氮的去除率夏季最高，分别达到26．6％gn87．7％；总磷在春季的去除率最高，为56.3％；硝态氮、CODMN和BOD 5秋季的去除率最高，分别为8.25％、65.9％和 73.9％[6-7]。
    生物膜技术是利用水中植物、沙石和沉积物表面生长的生物膜降解水体中的营养物质，以卵石等填料强化生物膜的降解作用，使水体在生物降解、物理吸附、沉降、过滤等作用下得到净化，主要工艺方法有生物廊道、生物滤池、生物接触氧化池等。位于日本江户川支流坂川的古崎净化场，是采用生物膜方法对河道大水体进行修复的典 型工程，其原理是利用卵石接触氧化法对水体进行净化。古崎净化场建在江户川的河滩地下，利用高4.5m、长28m的地下廊道，内部放置直径15～40cm不等的卵石，并引入空气，经过净化场的处理，水质明显提高。生物膜技术在人工水体中可以卵石浅滩、池底构筑物等形式出现。
    生态溪是综合人工湿地与生物膜净化原理的新型生物生态修复水体方法，它控制水流以一定的速度流经种植湿生植物的石料净化沟，通过底层沙石的过滤、卵石生物膜的分解、植物吸收、吸附等作用恢复水质。它在景观水体中以自然溪涧的形式串联各个水体，不仅具有优美的观赏效果，同时起到良好的水质净化作用。
2、3节约性设计
    城市可持续发展要求城市绿地对资源的占有越来越少，人工水体的补水压力与城市水资源的匮乏使许多建设者不得不放弃水体景观 的应用。利用雨水资源，建立不依靠城市自来水补充的水体景观，是 解决景观要求与资源利用之间矛盾的重要方法。
2、3、1水量平衡
    雨水景观化是周而复始的雨水收集和利用过程。降雨时，绿地、贮存池和景观池共同贮存雨水；天晴后，绿地、景观池 、贮存池逐一释放水资源，直至下一个降雨周期。雨水的蓄积能力包括绿地土壤的蓄水、贮存池的容量以及景观池的调蓄能力。雨水的需求主要是景观水体的水资源消耗，包括蒸发、渗漏、植物吸收等。
    雨水收集系统的水量平衡是在满足水景正常运行条件下，计算一段时间内，水体的输入水量、输出水量及其差值，根据差值确定现行规划设计下的水量盈亏状况，是否满足水景需要，是否需要外排水或补水及补水成本等[9]。理想状态下，降雨周期内雨水的贮存量与水体的调蓄量(即水体允许水位高差产生的体积)之和应平衡该降雨后干旱周期内的水体损耗。系统的雨水贮存量以及人工水体的面积需考虑该地区年降雨量、暴雨量、降雨周期、干旱时间、干旱周期、汇水面积、地面材料、地形、水系的水岸材料、植物种植等多方面的因素。
2、3、2收集利用
    雨水的收集利用主要包括收集、贮存、净化 3个步骤。雨水收集主要是屋面水、路面水与绿地水的收集。在降雨过程中，绿地的地下渗漏设施将雨水汇集至景观水池：屋面雨水、地面雨水汇集在贮存池成为景观水池的补充水源。雨水收集系统通过土壤、贮存池、人工水体和城市雨水管逐步消化雨水，当景观池到达溢水口标高时雨水排入城市雨水管。干旱时，贮存池内的雨水分别通过渗漏系统、湿地与沉淀池、过滤池补充景观水体。
    雨水的净化一般采取沉淀过滤以及生态措施，即可满足景观水 的需要。其过程为贮存池→沉淀池→粗滤池→膜滤池→ 生态措施→ 景观水池，沉淀池去除水体中的泥沙等粗大杂质，粗滤池初步降低水体的COD和SS(悬浮物)，根据水质状况可以选择应用膜滤池。生态措施是根据观赏要求在人工水体中以生态溪、湿地、人工湿地、湿地岛等形式完成雨水的补充，它不仅是景观的一部分，同时承担一定的水质净化功能。土壤是很好的渗滤设施，国内试验证明，雨水经1m厚的人工植被土层过滤，雨水COD去除率可达70％～80％，悬浮固体去除率接近100％，水质可达到生活杂用水标准的要求[10]，在雨水资源充沛的条件下，可以利用土壤以及地下渗漏系统替代粗滤池与膜滤池对雨水实行净化。
2、3、3废水的净化利用
    20世纪80年代欧洲国家对雨水收集利用领域进行探讨与研究，应用技术日趋成熟。德国已成功实现了小区内水系统的自我循环，该技术利用生态净化原理净化小区的雨水和污水，使小区能不依赖城市 的自来水和污水管网而独立存在。我国年降雨分布极不均衡，土地资源相对缺乏，因此利用雨水收集系统和污水净化系统解决生活用水还有待进一步研究 ，但该技术在景观水的水源以及净化方面有较大的推广应用空间，同时适合在干旱地区解决景观水池用水和绿地灌溉用水。
3 结 语
    近年来，城市绿地中水景的应用非常广泛，通过保护性设计和节约性设计的健康型水体不仅可以解决水景水质难以维持、补充水源耗资巨大等问题，同时还能获得很好的观赏景观。然而，另一方面，科学的水体保护性设计与节约性设计还需要各个专业领域的研究支撑，如各种措施对不同负荷水体的净化能力研究、生态净化的净化原理研究、生物群落的合理性研究、生态型防水设施的研究等，因此水体设计的科学性需要在研究与实践中不断提高。