CN104310591A - 城市景观水体生态系统的构建方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种城市景观水体生态系统的构建方法，该方法包括以下步骤：对水体基底进行改良；采用立杆标记种植区域的方法，种植沉水植物，构建水下森林；配以层次的挺水景观植物；投放浮游动物(食藻虫)，提高水体透明度；投放鱼虾贝类等水生生物，完善水体生态系统；生态系统运行后进行维护和管理。本发明技术可明显改善水体水质，透明度达2.0m以上，水质长期保持III类水质标准，彻底消除蓝绿藻和黑臭脏的水体，长期保持水体清澈见底效果。

Description

城市景观水体生态系统的构建方法

技术领域

本发明涉及水体生态修复技术，特别是涉及一种城市景观水体生态系统的构建方法。

背景技术

城市景观水体(湖泊)是城市生态自然环境十分重要的组成部分，承担着防洪排涝、调节小气候、维持生态平衡、完善城市景观、提供生产生活用水等各方面的功能。然而，随着城市工业化、城市化发展速度加快，城市规模、人口压力不断扩展，环境负荷增大，使得城市湖泊的水质越来越差，湖泊的生态系统也逐渐退化。加大城市景观水体污染防治力度，恢复城市湖泊水生态功能已成为城市建设的重要组成部分。湖泊污染问题是一个亟待解决的问题。

城市景观水体的富营养化来源主要分为外源污染和内源污染。外源污染主要来自于城市生活污水的排放、大气污染物的沉降以及暴雨径流冲刷污染物的汇入；内源污染主要来源是沉积在底泥中的污染物质，逐渐释放至水体中。各种污染源侵入到湖泊后，使得水体溶解氧过低，营养物质大量积累，水体从低营养状态变化到较高营养状态，这个过程可能致使水生植物的生长被抑制而出现藻型浊水态水体，水生动、植物的生存环境遭受严重破坏，湖泊主要功能退化，水体失去自净能力，水质逐渐恶化，转变为富营养状态。但目前，现有的城市湖泊富营养化水体的治理方法存在措施较单一、实施后生态系统恢复较慢且难以长期保持等缺陷，另外，治理成本较高，某些方法(如化学法)还存在二次污染问题，蓝藻水华现象容易反复爆发，难以从根本上解决水体的富营养化问题。

发明内容

基于此，本发明的目的是提供一种耐污性的城市景观水体生态系统的构建方法。

具体的技术方案如下：

一种城市景观水体生态系统的构建方法，包括如下步骤：

(1)基底改良：包括排水清杂、底泥消毒以及底泥活化；控制水体水深不高于0.5m；

(2)构建耐污性生态系统：

A、水生植物种植：基底改良后，曝气1-2天，至pH值降至8以下；将基底划分为深水区和四周区，所述深水区种植季节性水草，所述四周区种植四季常绿型沉水植物；所述深水区的配置面积为10-40％，所述四周区的配置面积为60-90％；

B、食藻虫水投放：水生植物种植完毕后，水位控制在0.7-1.2m，根据水体面积及富营养化情况，分2-8次投放食藻虫，接种量为1-50g/m²；

C、水生植物补种与调整：食藻虫投放完毕，根据水草的种植情况和水体透明度的变化情况，分2-3次提高水体水位，直至达到正常水位；对前期漏种的部分，采用抛秧种植的方式进行补种，同时调整局部水草的分布；

D、水生动物投放：沉水植物种植完毕后，系统运行15-45天，待沉水植物生长逐步茂盛，投放水生动物，即得。

在其中一个实施例中，所述水生植物种植步骤中，所述四季常绿型沉水植物为改良四季常绿型苦草，配置密度为5-15株/丛，15-20丛/m²；所述季节性水草为夏季水草和冬季水草，配置密度为5-10株/丛，15-20丛/m²，所述夏季水草选自轮叶黑藻、刺苦草、龙须眼子菜中的一种或几种，所述冬季水草选自小黑藻、小茨藻、菹草、伊乐藻中的一种或几种。

在其中一个实施例中，所述水生植物种植步骤中，还包括采用抛秧种植的方法点缀种植水面景观植物，配置面积为5-10％，配置密度1-10株/m²，所述水面景观植物选自荷花、宫廷睡莲、太湖红菱中的一种或几种。

在其中一个实施例中，所述水生动物选自鱼类、虾类、贝类、螺类和蚌类。

在其中一个实施例中，所述排水清杂包括如下步骤：将污水泵置于水体最深处排水，控制水体水深不高于0.5m，进行池底平整，彻底清除水体中污染杂物及水草，转移水体中野杂鱼类。

在其中一个实施例中，所述底泥消毒包括如下步骤：采用中草药无毒型消毒剂或者石灰乳，用水分散，浓度为5-30mg/L，均匀喷洒在整个水底。

在其中一个实施例中，所述底泥活化包括如下步骤：底泥消毒完毕后，按5-10mg/L的浓度泼洒有益微生物。

在其中一个实施例中，所述有益微生物为周丛共生的硝化细菌和好氧细菌。

在其中一个实施例中，还包括(3)生态系统运行维护和管理：清理水面垃圾，修剪水草，定期对水体生态系统进行检测。

本发明的原理如下：

本发明采用经长期驯化的食藻虫作为控藻生物对水体的蓝藻水华现象加以控制，创造沉水植被生长适宜的条件，然后恢复沉水植被，一旦沉水植被得以很好的恢复，这些水体即由稳定的藻型浊水态转变为稳定的草型清水态。水生植被的稳定和可持续发展是湖泊生态系统功能和稳定的基础。因此本发明采用的核心技术为“食藻虫引导水下生态修复和水体景观营造”，目的是利用生物操纵方法引入浮游动物有效控制藻类，同时调节水体相关生态因子，从而创造适宜水生植物生长的环境条件。当沉水植被恢复后，逐步修复水生态系统其它生态位，建立了一个较为稳定、平衡的健康水生态系统，后期再通过适度合理的维护，该健康水生态系统就可以一直保持稳定下去。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)构建“食藻虫+沉水植物+水生动物+微生物”耐污性生态系统，依据“生态的问题要用生态的手段解决”的思路，通过生物操纵技术(食藻虫控藻技术)、水下森林构建技术(耐污性沉水植物)等技术的整合，快速有效的建立一个健康的“清水态”水生态系统，该系统可长期自我保持稳定。

(2)该技术体系对富营养化水体修复速度快，效果明显。修复后的水体感官上可清澈见底，水质达地表水III类标准，这不仅超出很多水体富营养化治理手段的治理效果，而且可带来较大的景观价值。

(3)该技术体系可以实现污染物的资源化利用。水体中的富营养化物质可以通过合适的生态链网结构以经济水生动植物的方式提取出水体，如水草、鱼、虾、螺、贝，从而达到污染物资源化利用的目的，具有一定的经济价值。

(4)该技术在实施过程中避免了诸如化学法等手段在控制水体富营养化时所带来的二次污染的影响。

(5)成本低。利用该生态技术治理水域环境污染，既不需巨资的硬件建设，也不需大量的电能，更不需任何化学药品试剂等，这种方法完全依靠生物与生物之间食物链接的关系，形成生态系统良性循环。而能源上仅需消耗少量电能维持微循环系统以及增氧曝气。该技术仅在前期启动时需要一定的投入，启动后，还可以依靠自身产生的效益来维持一定的运行。

具体实施方式

以下通过具体实施例对本申请做进一步阐述。

本发明实施例所使用的原料如下：

食藻虫(Daphnia magna)购自广州太和水生态科技有限公司，为该公司针对城市景观污染水体驯化、改良的一种浮游动物，不仅能完全在城市景观污染水体中存活，而且能以污水中的有机屑、悬浮物、有害菌类、藻类等作为食物来源，有效提高水体透明度。

食藻虫是一种经驯化改良的可控蓝藻的大型枝角浮游动物：大型溞(Daphniamagna)。是经过近10年针对性的驯化改良而得，相对自然种而言，食藻虫具有以下特征：1)大型化，一般在4-6㎜之间；2)适宜生长温度范围：4℃-40℃环境温度；3)抗蓝藻毒素能力增强；4)野外稳定性增强。因此，食藻虫能以水体中团块状的蓝绿藻、有机颗粒、菌类等作为主要的食物来源，其每天可吞食数十倍于自身体积的藻类和有机颗粒。食藻虫技术主要解决了水生态修复过程的以下问题：

1)迅速提高水体透明度，为沉水植物的生长创造条件；

2)促进沉水植物的生长，食藻虫携带大量的有益微生物，可显著提高沉水植物在种植初期的成活率，促进沉水植物群落的构建；

3)打通食物链，实现富营养物质资源化，食藻虫本身是鱼类最好的天然饵料，其把水体中的藻类、有机颗粒等转化为动物蛋白，同时又被鱼虾等摄食，这样可以快速形成良性生态链，促进修复系统的稳定；

4)食藻虫摄食消化蓝藻后，可产生弱酸性排泄物，降低水体ph值，抑制蓝藻的生长和繁殖。

另外，食藻虫(大型溞)是一种广布种，不存在外来物种入侵等风险。

有益微生物为周丛共生的硝化细菌和好氧细菌，购自广州太和水生态科技有限公司。

改善基质用的微生物菌种，根据施工实际进度逐步进行调控。主要有两类：

①I类微生物制剂，主要为好氧的芽孢杆菌、光合细菌作用等。

通过向底泥中投放芽孢杆菌、光合细菌等有益微生物菌落，通过微生物的呼吸发酵，将有机物等容易造成底泥的物质迅速分解成CO₂和H₂O或转化成无害物质，使污染水体得以净化。其中，芽孢杆菌可以分解产生恶臭气体的有机物质、有机硫化物、有机氮等，大大改善底泥环境；光合细菌则是一类以光作为能源、能在厌氧光照或好氧黑暗条件下利用自然界中的有机物、硫化物、氨等作为供氢体兼碳源进行光合作用的微生物，其广泛分布于自然界的土壤、水田、沼泽、河道、江海等处，主要分布于水生环境中光线能透射到的缺氧区。

②II类微生物制剂，主要是硝化细菌和脱氮菌混合系统微生物群体

主要用于对底泥或水体中含氮物质：氨氮、尿素、尿酸、氨基酸、蛋白质和硝态氮的分解。

改良四季常绿型苦草购自广州太和水生态科技有限公司，是经过近7年的培育改良而成的一种沉水植物，是一种广布种，高度为15cm左右，适用于各种水体和气候。与其他苦草，如亚洲苦草等种类比较，具有耐低温(>0℃)、耐弱光(196lux)、耐污染(中水)、耐高温(气温38℃)、耐盐(5‰)等特点，其不开花不结籽，根、茎、叶发达，四季常绿，具有高效吸收氮磷等污染物、光合作用强的特点。改良矮型苦草解决了水生态修复过程中，常规沉水植物品种耐污染性能差不能存活，而耐污染品种又具有季节性、景观效果较差的问题。

消毒剂为中草药无毒型消毒剂，为市售商品。

以广州海珠湿地公园水生态修复与景观营造一期工程为例，水域净化面积为38010m²，平均水深为1.5m。

(1)基底改良

A、排水清杂：用污水泵置于水体最深处排水，水位降低至30cm左右；清理多余的挺水植被，转移水体中野杂鱼类，并彻底清除水体中的污染杂物。

B、底泥消毒：消灭底栖类有害生物菌群，选用高质量的中草药无毒型消毒剂或者石灰乳，用水分散，浓度为20mg/L，均匀喷洒在整个湖底。

C、底泥活化、固化：底泥消毒完毕后，按10mg/L的浓度泼洒有益微生物，构建生态系统所必需的有益微生物菌群，可提高水生植物种植成活率。

(2)“食藻虫+沉水植物+水生动物+微生物”耐污性生态系统构建

A、水生植物种植：选择生长旺盛、根系发达的植株进行种植。首先采用立杆标记的方法，划分不同的种植区域。

将基地划分为深水区和四周区，所述深水区种植季节性水草，所述四周区种植四季常绿型沉水植物；所述深水区的配置面积为10-40％，所述四周区的配置面积为60-90％；

在人工湖中间较深区域，以覆土掩盖植物根系或插秧式栽种的方式种植约10％的水生植被，构建夏季水下森林和冬季水下森林，分别选择刺苦草和轮叶黑藻、小茨藻和菹草，配置密度为5株/丛，15丛/m²。在水系周边浅水部分，配置改良四季常绿矮型苦草，以覆土掩盖的方式种植约90％的四季常绿水下草皮，配置密度为8株/丛，15丛/m²。此外，在水域范围内点缀观赏性沉水植物——海菜花和水兰，该类植物景观效果极好，在水中能充分展现出生态、和谐、优美的“水下花园”景观。并且水下森林相对四季常绿苦草体型较高，叶片较大，因此可形成错落有致，层次鲜明的良好水下立体景观效果。

辅助性微循环构建：水生植物种植完毕后，水体底部布置逆时针水循环系统，提升水体溶氧含量。

B、食藻虫水投放：水生植物种植完毕后，进水，控制湖体水深约为0.7m，分2-4次投放食藻虫，接种量为1-50g/m²；可控制和预防水体藻类，提升水体透明度。10天后，水体透明度基本达到0.7m，逐步提高水位至正常水位。

C、水生植物补种与调整：对前期施工由于水体浑浊造成漏种的部分，采用抛秧种植的方式进行补种，同时调整局部水草的分布。

D、水生动物投放：沉水植物种植完毕后，系统运行45天，待沉水植物生长逐步茂盛，此时投放萝卜螺、河蚌、河虾、环梭螺、虎斑鱼、乌鳢鱼、鹤顶红金鱼、地图鱼等水生动物完善食物链，构建完整的水生态系统。

(3)生态系统运行维护和管理

在生态系统运行期间，打捞水面漂浮水草、树叶、浮苔等垃圾，保持水面整洁，修剪过于繁茂的水草。定期对水体生态系统进行检测，巩固水生态系统的稳定，保持水体自净效应。

海珠湿地中心湖以外围河涌作为其最重要的补水源。在中心湖中央和进水闸外侧分别设置采样点，对水质进行监测，主要监测数据如表1所示。经过4个月的调整，构建的生态系统对总磷具有很好的去除效果，去除率从11.8％提高至98.2％，水体透明度也从0.3m提高至1.8m。结果说明，海珠湿地中心湖的水质明显得到改善。

表1海珠湿地中心湖水质监测结果

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种城市景观水体生态系统的构建方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)基底改良：包括排水清杂、底泥消毒以及底泥活化；控制水体水深不高于0.5m；

(2)构建耐污性生态系统：

A、水生植物种植：基底改良后，曝气1-2天，至pH值降至8以下；将基底划分为深水区和四周区，所述深水区种植季节性水草，所述四周区种植四季常绿型沉水植物；所述深水区的配置面积为10-40％，所述四周区的配置面积为60-90％；

B、食藻虫水投放：水生植物种植完毕后，水位控制在0.7-1.2m，根据水体面积及富营养化情况，分2-8次投放食藻虫，接种量为1-50g/m²；

C、水生植物补种与调整：食藻虫投放完毕，根据水草的种植情况和水体透明度的变化情况，分2-3次提高水体水位，直至达到正常水位；对前期漏种的部分，采用抛秧种植的方式进行补种，同时调整局部水草的分布；

D、水生动物投放：沉水植物种植完毕后，系统运行15-45天，待沉水植物生长逐步茂盛，投放水生动物，即得。

2.根据权利要求1所述的城市景观水体生态系统的构建方法，其特征在于，所述水生植物种植步骤中，所述四季常绿型沉水植物为改良四季常绿型苦草，配置密度为5-15株/丛，15-20丛/m²；所述季节性水草为夏季水草和冬季水草，配置密度为5-10株/丛，15-20丛/m²，所述夏季水草选自轮叶黑藻、刺苦草、龙须眼子菜中的一种或几种，所述冬季水草选自小黑藻、小茨藻、菹草、伊乐藻中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的城市景观水体生态系统的构建方法，其特征在于，所述水生植物种植步骤中，还包括采用抛秧种植的方法点缀种植水面景观植物，配置面积为5-10％，配置密度1-10株/m²，所述水面景观植物选自荷花、宫廷睡莲、太湖红菱中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的城市景观水体生态系统的构建方法，其特征在于，所述水生动物选自鱼类、虾类、贝类、螺类和蚌类。

5.根据权利要求1-4任一项所述的城市景观水体生态系统的构建方法，其特征在于，所述排水清杂包括如下步骤：将污水泵置于水体最深处排水，控制水体水深不高于0.5m，进行池底平整，清除水体中污染杂物及水草，转移水体中野杂鱼类。

6.根据权利要求1-4任一项所述的城市景观水体生态系统的构建方法，其特征在于，所述底泥消毒包括如下步骤：采用消毒剂或者石灰乳，用水分散，浓度为5-30mg/L，均匀喷洒在整个水底。

7.根据权利要求1-4任一项所述的城市景观水体生态系统的构建方法，其特征在于，所述底泥活化包括如下步骤：底泥消毒完毕后，按5-10mg/L的浓度泼洒有益微生物。

8.根据权利要求1-4任一项所述的城市景观水体生态系统的构建方法，其特征在于，还包括(3)生态系统运行维护和管理：清理水面垃圾，修剪水草，定期对水体生态系统进行检测。