CN107555605A - 复合生态浮岛系统 - Google Patents

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张漓杉
龙腾发
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Abstract

本发明公开了一种复合生态浮岛系统，包括生态池、位于生态池中的水体、位于生态池底部的底泥层，将水体划分为在横向上和纵向上均间隔交替排列的多个第一生态恢复区域和多个第二生态恢复区域，每个第一生态恢复区域内的水体表层设置漂浮浮岛单元，该漂浮浮岛单元种植有挺水植物，每个第二生态恢复区域内的水体里层设置悬浮浮岛单元，该悬浮浮岛单元种植有沉水植物，悬浮浮岛单元可调节沉水深度地设置在第二生态恢复区域内。本发明复合生态浮岛系统，通过构建一个深度可调的、漂浮和悬浮交替构造的复合结构设计，有效解决了富营养化污染水体中沉水植物这一生态恢复的核心物种无法种养的难题。

Description

复合生态浮岛系统
技术领域
本发明涉及一种复合生态浮岛系统，属于水体富营养化治理、环境污染防治与生态恢复领域。
背景技术
水生高等植被的恢复对水生态恢复有着决定性的影响。大量研究表明，在有沉水植物存在的水域，底泥营养盐的释放可以得到有效控制，水质明显改善，因为水生植物可以很好的遏制沉积物的动力悬浮，同时吸收水体与沉积物中的营养盐，有效降低营养负荷。沉水植物能通过有效增加空间生态位、提供避难场所，抑制生物性和非生物性悬浮物，改善水下的光照和溶解氧条件，缓冲营养循环速度和增加水体稳定性,能有效提高水环境质量，在生态修复中具有不可替代的作用，因此以恢复沉水植物为核心来引导生态系统的转变、通过生态系统的转变达到水质恢复的目标才是可持续的。
目前生态浮岛技术已经在实际水体修复中发挥了极为重要的作用，但同最大的瓶颈在于，现有生态浮岛技术无法恢复沉水植物，这一引导水生态恢复的核心种群。虽然通过浮岛表面不同物种的搭配及植物根系的延伸可以在水面附近形成一个生物场，但是没有沉水植物的搭配，这个生物场在空间范围内仅仅局限于水面。在重建生态系统来说这个生物场缺乏沉水植物，不能构成完善的水生态系统，其水体恢复的效果、耐冲击能力以及可持续性都远远不足。目前许多工程只能被迫选择在底泥层来种养沉水植物，但是由于底泥层污染严重，更为糟糕的是水体富营养化以后，透明度大幅下降，深层水中溶解氧浓度过低，底泥层几乎没有光照条件，且处于严重缺氧状态，底泥中厌氧过程导致的有机酸、甲烷、硫化物、酚类、二价铁离子等物质的大量累积，可能对植物有毒害作用，在这种条件下进行底泥种养的成活率极低。
发明内容
本发明的目的在于提出一种复合生态浮岛系统，通过构建一个在水体表层、里层搭配结合的符合结构，解决富营养化污染水体中沉水植物无法种养的难题。
为了达到上述目的，本发明提供了一种技术方案：复合生态浮岛系统，包括生态池、位于生态池中的水体、位于生态池底部的底泥层，将水体划分为在横向上和纵向上均间隔交替排列的多个第一生态恢复区域和多个第二生态恢复区域，每个第一生态恢复区域内的水体表层设置漂浮浮岛单元，该漂浮浮岛单元种植有挺水植物，每个第二生态恢复区域内的水体里层设置悬浮浮岛单元，该悬浮浮岛单元种植有沉水植物，悬浮浮岛单元可调节沉水深度地设置在第二生态恢复区域内。上述的横向和纵向均为水平方向，且横向和纵向相互垂直，悬浮浮岛单元的移动方向为竖直方向，与横向和纵向均垂直。
进一步地，从系统运行初期，随着水质的恢复和水体光照条件的改善，逐步移动调节悬浮浮岛单元的深度。
更进一步地，在移动调节悬浮浮岛单元的深度时，每次调节幅度为20～40cm。
更进一步地，在系统运行初期，悬浮浮岛单元的水深设置为30～50cm。
进一步地，水体内设置有支撑框架，该支撑框架通过基座固定在生态池的池底，漂浮浮岛单元固定在支撑框架上，悬浮浮岛单元可上下移动调节地连接在支撑框架上，且悬浮浮岛单元与支撑框架之间设置有限定悬浮浮岛单元位置的锁定机构。
进一步地，悬浮浮岛单元的移动范围的下限至底泥层。
进一步地，第一生态恢复区域和第二生态恢复区域的水平面积均为10m2～100m2。
进一步地，每个漂浮浮岛单元和每个悬浮浮岛单元均具有若干个用于种植植物的种养位，每个种养位内具有填料，填料采用多种天然石材，其主要作用包括：种养植物及生态功能恢复区基材；吸附水体中较高的N、P等污染物；作为配重沉水。
更进一步地，填料包括砾石、石灰石、沸石。优选地，砾石、石灰石、沸石的质量比为1:1:1。
更进一步地，填料填充种养位的50％～80％。
通过采用上述技术方案，本发明复合生态浮岛系统，通过构建一个深度可调的、漂浮和悬浮交替构造的复合结构设计，有效解决了富营养化污染水体中沉水植物这一生态恢复的核心物种无法种养的难题。在水体表层依然保持传统漂浮式浮岛的特点与优势的前提下，在相邻的区域水体里层构建沉水深度可调的悬浮式浮岛，在运行初期由于水体光照条件有限，深度较浅，随着水体质量的逐步恢复和水体光照条件好转，逐步调深悬浮式浮岛模块，并最终达到底泥层，从而保证了沉水植物始终能够处于光照充足的水深区域，从3D层面恢复整个水生态系统。由此围绕沉水植物修复核心，克服了由于水体浊度提升，或者因蓝藻暴发而引起水体透明度下降光照锐减及造成的底层水体光照强度严重不足的问题。本发明方法简单、成本低，易于工业化生产及推广应用，可应用于湖泊、池塘、河流、沟渠等水体的富营养化治理、水质净化与生态恢复。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
附图1为本发明复合生态浮岛系统的结构示意图，其中悬浮浮岛单元处于较浅的沉水深度；
附图2为本发明复合生态浮岛系统的结构示意图，其中悬浮浮岛单元处于较深的沉水深度；
附图3为本发明复合生态浮岛系统中第一生态恢复区域和第二生态恢复区域的划分示意图。
图中标号为：
1、第一生态恢复区域；2、第二生态恢复区域；3、漂浮浮岛单元；4、悬浮浮岛单元；5、支撑框架；6、基座；7、种植位。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
参照附图1至附图3，本实施例中的复合生态浮岛系统，它包括生态池、位于生态池中的水体、位于生态池底部的底泥层。如附图2所示，将水体划分为在横向上和纵向上均间隔交替排列的多个第一生态恢复区域和多个第二生态恢复区域。如附图1和附图2所示，每个第一生态恢复区域内的水体表层设置漂浮浮岛单元，该漂浮浮岛单元种植有挺水植物，每个第二生态恢复区域内的水体里层设置悬浮浮岛单元，该悬浮浮岛单元种植有沉水植物，悬浮浮岛单元可调节沉水深度地设置在第二生态恢复区域内。上述的横向和纵向均为水平方向，且横向和纵向相互垂直，悬浮浮岛单元的移动方向为竖直方向，与横向和纵向均垂直。
第一生态恢复区域和第二生态恢复区域的水平面积均为10m2～100m2。
在一种更为优选的实施方案中，水体内设置有支撑框架，该支撑框架通过基座固定在生态池的池底，漂浮浮岛单元固定在支撑框架上，悬浮浮岛单元可上下移动调节地连接在支撑框架上，且悬浮浮岛单元与支撑框架之间设置有限定悬浮浮岛单元位置的锁定机构。本实施例中，支撑框架采用PVC材质。
在一种更为优选的实施方案中，根据实际水体状况逐步增加悬浮浮岛单元的沉水深度，悬浮浮岛单元的移动范围的下限至底泥层。
本实施例中漂浮浮岛单元采用PVC、泡沫类等能够漂浮材料来进行构建。
在一种更为优选的实施方案中，每个漂浮浮岛单元和每个悬浮浮岛单元均具有若干个用于种植植物的种养位，每个区域内的种养位有9～100个。每个种植位下部及侧面具有穿孔，以保证种植基体、种养植物根系与污染水体能够有效地接触。
本实施例中，种养位由强化纤维塑料框体构成，每个区域内的种植位由25个。每个种养位内具有填料，填料采用多种天然石材，其主要作用包括：种养植物及生态功能恢复区基材；吸附水体中较高的N、P等污染物；作为配重沉水。优选地，填料包括砾石、石灰石、沸石，更为优选地，砾石、石灰石、沸石的质量比为1:1:1。填料填充种养位的50％～80％，本实施例中为70％。
本实施例中，漂浮浮岛单元种植芦苇、风车草；悬浮浮岛单元种植金鱼藻、狐尾藻。漂浮浮岛单元还可以搭配种植部分陆生植物。
在系统运行初期，水质净化及生态恢复刚刚开始，由于水体光照条件有限，悬浮浮岛单元的沉水深度较浅，如附图1，本实施例为30～50cm。随着水质的恢复和水体光照条件的改善，逐步移动调节悬浮浮岛单元的深度，每次调节幅度为20～40cm，最终深度到达底泥层，如附图2。
本实施例中的复合生态浮岛系统，作为农村典型富营养化河塘，在使用3D复合生态浮岛系统进行水生态恢复1年后，沉水植物种养深度达到底泥层，水质由劣五类水质恢复至4类水质，效果十分显著。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种复合生态浮岛系统，包括生态池、位于所述生态池中的水体、位于所述生态池底部的底泥层，其特征在于：将所述水体划分为在横向上和纵向上均间隔交替排列的多个第一生态恢复区域和多个第二生态恢复区域，所述的横向和纵向均为水平方向，每个所述第一生态恢复区域内的水体表层设置漂浮浮岛单元，该漂浮浮岛单元种植有挺水植物，每个所述第二生态恢复区域内的水体里层设置悬浮浮岛单元，该悬浮浮岛单元种植有沉水植物，所述悬浮浮岛单元可调节沉水深度地设置在所述第二生态恢复区域内。
2.根据权利要求1所述的复合生态浮岛系统，其特征在于：从系统运行初期，随着水质的恢复和水体光照条件的改善，逐步移动调节所述悬浮浮岛单元的深度。
3.根据权利要求2所述的复合生态浮岛系统，其特征在于：在移动调节所述悬浮浮岛单元的深度时，每次调节幅度为20～40cm。
4.根据权利要求2所述的复合生态浮岛系统，其特征在于：在所述系统运行初期，所述悬浮浮岛单元的水深设置为30～50cm。
5.根据权利要求1所述的复合生态浮岛系统，其特征在于：所述的水体内设置有支撑框架，该支撑框架通过基座固定在生态池的池底，所述的漂浮浮岛单元固定在所述支撑框架上，所述的悬浮浮岛单元可上下移动调节地连接在所述支撑框架上，且悬浮浮岛单元与支撑框架之间设置有限定悬浮浮岛单元位置的锁定机构。
6.根据权利要求1所述的复合生态浮岛系统，其特征在于：所述悬浮浮岛单元的移动范围的下限至所述底泥层。
7.根据权利要求1所述的复合生态浮岛系统，其特征在于：所述的第一生态恢复区域和第二生态恢复区域的水平面积均为10m2～100m2。
8.根据权利要求1所述的复合生态浮岛系统，其特征在于：每个所述漂浮浮岛单元和每个所述悬浮浮岛单元均具有若干个用于种植植物的种养位，每个所述种养位内具有填料。
9.根据权利要求8所述的复合生态浮岛系统，其特征在于：所述的填料包括砾石、石灰石、沸石。
10.根据权利要求9所述的复合生态浮岛系统，其特征在于：所述的填料填充种养位的50％～80％。
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