CN108675455A - 一种用于重建城市清淤湖泊健康生态系统的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于重建城市清淤湖泊健康生态系统的方法，其包括截留吸附单元和水体净化单元，所述截留吸附单元包括位于清淤湖泊沿岸陆地外侧的植物隔离带及沿岸陆地内侧的前置反应沟，所述前置反应沟内填充有多孔吸附材料，所述水体净化单元包括挺水植物带、沉水植物带、人工水草带和生态浮岛，所述挺水植物带栽种于沿岸浅水区，所述生态浮岛设置于湖心处，所述沉水植物带及人工水草带栽种于所述挺水植物带和所述生态浮岛之间的水体底部。本发明的优点为，岸上植物隔离带和前置反应沟能充分拦截和吸附初期高浓度污染雨水冲刷的悬浮物及颗粒污染物，然后依次经过挺水植物、沉水植物、人工水草、生态浮岛的梯度配置，有效提高湖泊自净能力。

Description

一种用于重建城市清淤湖泊健康生态系统的方法

技术领域

本发明属于湖泊生态修复领域，具体涉及一种用于重建城市清淤湖泊健康生态系统的方法。

背景技术

湖泊中的淤泥是水体中各类微生物的栖息地，是湖泊内生态系统的重要一环，但是由于各种工业废水、生活污水以及雨水的汇入，导致各种有毒有害物质、以及营养盐入湖，并在淤泥中富集。当只治水而不治泥时，淤泥中的污染物会释放出来污染上覆水，使得单纯治水达不到理想效果，因此对于受到长期污染的湖泊，清淤是解决内源污染的重要举措。但是刚刚清淤后的湖泊，沉水植物，挺水植物，浮水植物等会遭到毁灭性的破坏，作为分解者的微生物也将失去植物根系和湖底淤泥的栖息地。刚刚换水后透明度很高，水也很清，但这只是暂时的，因为此时的水体不具备完整的生态结构，也就没有充分的自净能力，极易受到污染而导致水质恶化。

城市初期雨水含有大量的悬浮固体、有机物、营养盐、重金属、包括有毒有害物质等，污染浓度高，甚至超过城市生活污水的污染程度，其COD可高达160mg/L，因此即使截断了点源污染，面源污染仍然是湖泊的重要污染源，另外雨水管网沉积物晴天累积，雨天冲刷排放也会对受纳水体造成严重污染。因此除了考虑源头控制外，还必须提高湖泊的自净能力，否则花费大量人力物力清淤后的湖泊仍然难以恢复理想的水质。因此必须找到一种有效的重建湖泊健康稳定的生态系统的方法，恢复湖泊的自净能力。

发明内容

本发明提供一种用于重建城市清淤湖泊健康生态系统的方法，其实质上也是提供了一种用于重建城市清淤湖泊健康生态的系统，旨在解决当前清淤湖泊生态系统受到破坏，自净能力差而极易受到污染并导致水质恶化的技术问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种用于重建城市清淤湖泊健康生态系统的方法，其包括截留吸附单元和水体净化单元，所述截留吸附单元包括位于清淤湖泊沿岸陆地外侧的植物隔离带及沿岸陆地内侧的前置反应沟，所述前置反应沟内填充有多孔吸附材料，所述水体净化单元包括挺水植物带、沉水植物带、人工水草带和生态浮岛，所述挺水植物带栽种于沿岸浅水区，所述生态浮岛设置于湖心处，所述沉水植物带及人工水草带栽种于所述挺水植物带和所述生态浮岛之间的水体底部。

本发明设计上述系统来重建城市清淤湖泊的健康生态系统是基于如下考虑及原因:

岸上最外围为植物隔离带，植物隔离带的宽度设置为1.5-2米，外围栽种草本类植物，内部栽种灌木类植物。栽种的植物能有效的固定住土壤，在雨水流经的过程中吸附、拦截水体中的悬浮物，栽种的植物需要根据当地的降雨量以及温度湿度等方面来进行确定，主要种灌木和草本类植物，灌木类需要繁殖容易，易于管理，生命力强，例如大叶黄杨、月季、丁香、连翘等，而草本植物的选择方面，要求根系发达，生长态势强，可粗放管理，如高羊茅，黑麦草，狗牙根等，同时与灌木巧妙搭配，保证整体的美观性。

经过植物隔离带的雨水将进入到前置反应沟中，前置反应沟设计深20-50厘米，有着拦截，过滤、吸附，降解等作用，沟内含有填料，填料为天然多孔材料，可用沸石，火山石，陶粒等镶嵌搭配，当雨水流经沟内时可产生缓冲作用，同时材料内部疏松多孔，外部具有较大的比表面积，能对流经雨水中的悬浮物产生拦截、过滤、吸附的效果，另外材料中的孔隙还是微生物的良好栖息场所，其能充分利用雨水中的有机物、氮、磷等营养物质，分解吸附在矿物材料表面的有机物，进而恢复填料的吸附能力。设置在植物隔离带的下一个阶段的原因是防止初期雨水所携带的悬浮物过多，堵塞多孔材料的细孔，故先经过植物隔离带缓冲后再进入此阶段，同时也能帮助植物截留营养物质。

近岸处栽种挺水植物，最外围种植芦苇和菖蒲等挺水植物，形成一道生物格栅，既对引入系统中的颗粒物及泥沙进行拦截和沉降处理，也能除去水体中的氮、磷和有机物，远岸处可种植荷花，增加湖泊整体的美观性，这种空间也能给鸭、鹅等提供生长的环境，增加生态系统的稳定性和复杂性。

沉水植被的重建是湖泊生态系统重建的关键所在，是食物链赖以存在的物质基础和维持生态系统稳态的必要条件。能够充分地吸收利用水中的营养盐，降低水体富营养化水平，同时也能为其他生物提供更多的栖息环境。另外相对于挺水植物，沉水植物的光合作用产生的氧气能更多地排入水体中，提高溶解氧水平，进而有利于提高水体自净能力。对于清淤湖泊，其湖水的透明度应该是较高的，在良好的透光性条件下沉水植物生存条件良好，因此可根据环境条件选择合适的种类种植并进行扩增，以构建稳定的生态系统。金鱼藻多年生长于湖泊静水处，分布广泛，生长能力强，对水温的适应范围宽。伊乐藻适应力极强。只要水上无冰即可栽培，气温在5℃以上即可生长，在寒冷的冬季能以营养体越冬，当轮叶黑藻尚未发芽时，该草已大量生长。除此之外，还可以选择苦草，篦齿眼子菜等其他沉水植物。

人工水草是高分子材料复合而成，仿水草枝叶，能在水中自由飘动，形成上中下立体结构层，具有多孔结构、高比表面积；微生物可大量吸附富集于人工水草表面，形成“好氧-兼氧-厌氧”复合结构的微环境，实现硝化和反硝化作用，充分发挥微生物的降解作用。

生态浮岛已被证明是一种有效的水体污染防治措施，且在湖泊这种相对静止的水体中更加有效，植物本身能吸收水中的氮、磷等物质。同时，浮岛及植物枝叶能阻挡直接照射在水面上的太阳光，降低藻类光合作用所需的光照强度，全面抑制藻类的生长，避免水体富营养化。水中的根系能为微生物提供附着位点，降解有机物，浮岛也能为飞鸟提供落脚点，增加环境的整体美观性。浮岛所选取的植物以湿生为基本原则，考虑生长快，分株多，生物量大，根系发达，观赏性好，抗逆能力强的植物，可选择水芹菜，空心菜，美人蕉，旱伞草等品种。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述植物隔离带由外侧的草本植物隔离带及内侧的灌木隔离带组成。

进一步，所述植物隔离带的宽度为1.5-2m。

进一步，所述前置反应沟的宽度为0.5-1m，深度为0.2-0.5m。

进一步，所述多孔吸附材料为沸石、火山石和陶粒中的一种或多种任意比例的混合。

进一步，所述沉水植物带由多个沉水植物种植区组成，所述人工水草带由多个人工水草种植区组成。

进一步，所述沉水植物种植区与所述人工水草种植区相邻设置。

进一步，所述人工水草带种植的人工水草为仿生碳素纤维人工净水草。

进一步，所述人工水草带附近的水体设置有曝气装置。

进一步，所述曝气装置为风力曝气装置。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

岸上植物隔离带和前置反应沟能充分拦截和吸附初期高浓度污染雨水冲刷的悬浮物及颗粒污染物，然后依次经过挺水植物、沉水植物、人工水草、生态浮岛的梯度配置，既能明显减少悬浮物入湖量，又能构建健康稳定的生态系统，恢复湖泊的生态功能，提高湖泊的自净能力，利用氮、磷等营养盐，降解溶解性的有机污染物，改善水质，同时还能营造人文景观，创建生态文明。

附图说明

图1为本发明提供的一种用于重建城市清淤湖泊健康生态系统的方法的示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1.植物隔离带；2.前置反应沟；3.挺水植物带；4.沉水植物带；5.人工水草带；6.生态浮岛；10.草本隔离带；20.灌木隔离带。

具体实施方式

以下结合附图及具体实施例对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1所示，本发明提供一种用于重建城市清淤湖泊健康生态系统的方法，其包括截留吸附单元和水体净化单元，所述截留吸附单元包括位于清淤湖泊沿岸陆地外侧的植物隔离带1及沿岸陆地内侧的前置反应沟2，所述前置反应沟2内填充有多孔吸附材料，所述水体净化单元包括挺水植物带3、沉水植物带4、人工水草带5和生态浮岛6，所述挺水植物带3栽种于沿岸浅水区，所述生态浮岛6设置于湖心处，所述沉水植物带4及人工水草带5栽种于所述挺水植物带3和所述生态浮岛6之间的水体底部。

实施例1

如图1所示，在本发明的一个实施例中，所述植物隔离带1由外侧的草本隔离带10及内侧的灌木隔离带20组成。在本实施例中，前置反应沟2的宽度约为0.5m,深约0.4m,填充的多孔吸附材料为火山石，所述植物隔离带1的宽度为1.5m，其中草本隔离带宽1米左右，草木隔离带选择狗牙草坪，灌木植物选择月季；挺水植物带的植物选择芦苇，沿湖连续种植，宽度约为2m,沉水植物带的植物选择苦草，沉水植物带可分为多个沉水植物种植区，沿挺水植物带间隔种植；人工水草带选择种植仿生碳素纤维人工水草，其也分为多个人工水草种植区且与沉水植物种植区一一对应并相邻，且人工水草带相对更靠近湖心方向，每个人工水草种植区内设若干风力曝气装置，仿生碳素纤维人工净水草和风力曝气装置均采用现有技术中公开的或市售的产品；生物浮岛上种植植物选择水芹和美人蕉。

实施例2

如图1所示，在本发明的一个实施例中，所述植物隔离带1由外侧的草本隔离带10及内侧的灌木隔离带20组成。在本实施例中，前置反应沟2的宽度约为0.8m,深约0.3m,填充的多孔吸附材料为沸石，所述植物隔离带1的宽度为1.2m，其中草本隔离带宽0.7米左右，草木隔离带选择高羊茅草坪，灌木植物选择连翘；挺水植物带的植物选择菖蒲，沿湖岸浅水区连续种植，宽度约为2m,沉水植物带的植物选择金鱼藻，沉水植物带可分为多个沉水植物种植区，沿挺水植物带间隔种植；人工水草带选择种植仿生碳素纤维人工净水草，其也分为多个人工水草种植区，且与沉水植物种植区一一对应并相邻，且人工水草带相对更靠近湖心方向，每个人工水草种植区内设若干风力曝气装置，仿生碳素纤维人工净水草和风力曝气装置均采用现有技术中公开的或市售的产品；生物浮岛上种植植物选择空心菜。

实施例3

如图1所示，在本发明的一个实施例中，所述植物隔离带1由外侧的草本隔离带10及内侧的灌木隔离带20组成。在本实施例中，前置反应沟2的宽度约为1m,深约0.5m,填充的多孔吸附材料为陶粒，所述植物隔离带1的宽度为1.4m，其中草本隔离带宽0.6米左右，草木隔离带选择黑麦草草坪，灌木植物选择大叶黄杨；挺水植物带的植物选择美人蕉，沿湖岸浅水区连续种植，宽度约为2m,沉水植物带的植物选择伊乐藻，沉水植物带可分为多个沉水植物种植区，沿挺水植物带间隔种植；人工水草带选择种植仿生碳纤维人工净水草，其也分为多个人工水草种植区且与沉水植物种植区一一对应并相邻，且人工水草带相对更靠近湖心方向，每个人工水草种植区内设若干风力曝气装置，仿生碳纤维人工净水草和风力曝气装置均采用现有技术中公开的或市售的产品；生物浮岛上种植植物选择旱伞草。

需要说明的是,仿生碳素纤维人工水草包括底框架和碳素纤维草体,多个碳素纤维草体纵向安插在底框架上,碳素纤维草体沿底框架边均匀排布。碳素纤维由腈纶、丙纶和经表面修饰后的活性碳纤维复合而成，其比表面积可达到1000m²/g以上，是普通水草的上千倍，具有极好的吸附性，生物亲和力强，能够有效的为清淤后湖泊中的微生物提供栖息地，尤其是在早期沉水植物刚种植时根系尚不发达时，其作为尤其明显。另外，风力曝气装置可以为现有技术中公开的曝气风车等以湖面上方自然风为动力的曝气设备，有效增加水体中的溶解氧。

经过模拟试验，证实实施例1至3提供的用于重建城市清淤湖泊健康生态系统的方法均能够有效的重建清淤湖泊的健康生态系统，其自净能力强，能够有效增强清淤湖泊抵抗外界污染的能力。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于重建城市清淤湖泊健康生态系统的方法，其特征在于，包括截留吸附单元和水体净化单元，所述截留吸附单元包括位于清淤湖泊沿岸陆地外侧的植物隔离带(1)及沿岸陆地内侧的前置反应沟(2)，所述前置反应沟(2)内填充有多孔吸附材料，所述水体净化单元包括挺水植物带(3)、沉水植物带(4)、人工水草带(5)和生态浮岛(6)，所述挺水植物带(3)栽种于沿岸浅水区，所述生态浮岛(6)设置于湖心处，所述沉水植物带(4)及人工水草带(5)栽种于所述挺水植物带(3)和所述生态浮岛(6)之间的水体底部。

2.根据权利要求1所述的一种用于重建城市清淤湖泊健康生态系统的方法，其特征在于，所述植物隔离带(1)由外侧的草本隔离带(10)及内侧的灌木隔离带(20)组成。

3.根据权利要求1所述的一种用于重建城市清淤湖泊健康生态系统的方法，其特征在于，所述植物隔离带(1)的宽度为1.5-2m。

4.根据权利要求1所述的一种用于重建城市清淤湖泊健康生态系统的方法，其特征在于，所述前置反应沟(2)的宽度为0.5-1m，深度为0.2-0.5m。

5.根据权利要求1所述的一种用于重建城市清淤湖泊健康生态系统的方法，其特征在于，所述多孔吸附材料为沸石、火山石和陶粒中的一种或多种任意比例的混合。

6.根据权利要求1所述的一种用于重建城市清淤湖泊健康生态系统的方法，其特征在于，所述沉水植物带(4)由多个沉水植物种植区组成，所述人工水草带(5)由多个人工水草种植区组成。

7.根据权利要求6所述的一种用于重建城市清淤湖泊健康生态系统的方法，其特征在于，所述沉水植物种植区与所述人工水草种植区相邻设置。

8.根据权利要求1至7任一项所述的一种用于重建城市清淤湖泊健康生态系统的方法，其特征在于，所述人工水草带(5)种植的人工水草为仿生碳素纤维人工净水草。

9.根据权利要求8所述的一种用于重建城市清淤湖泊健康生态系统的方法，其特征在于，所述人工水草带(5)附近的水体设置有曝气装置。

10.根据权利要求9所述的一种用于重建城市清淤湖泊健康生态系统的方法，其特征在于，所述曝气装置为风力曝气装置。