CN113149225A - 一种适于湿地的暗礁式潜水型生态浮岛装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适于湿地的暗礁式潜水型生态浮岛装置，包括所述套盆结构，所述套盆结构包括外基盆和所述内基盆，所述外基盆的四周设置为所述鱼网状结构，在所述外基盆底部设置有所述螺纹孔洞，所述螺纹孔洞用于所述外基盆和所述柱签连接，所述内基盆的外壁设置有所述十字型开口结构，所述柱签从顶端起算一米处，设置有两组所述倒刺结构，本发明提供一种适于湿地的暗礁式潜水型生态浮岛装置及方法，通过在内基盆与外基盆的结构设计，可以解决在湿地没有植物的较深水域发内，明显增加植被面积和数量，并形成稳定的湿地生物群落和岛屿生态系统的问题。

Description

一种适于湿地的暗礁式潜水型生态浮岛装置及方法

技术领域

本发明涉及生态系统修复以及生态环境保护等领域，具体涉及一种适于湿地的暗礁式潜水型生态浮岛装置及方法。

背景技术

湿地是指地表过湿或经常积水，生长湿地生物的地区。湿地生态系统是湿地植物、栖息于湿地的动物、微生物及其环境组成的统一整体。湿地具有多种功能：保护生物多样性，调节径流，改善水质，调节小气候，以及提供食物及工业原料，提供旅游资源等等。但是，随着我国经济水平飞速发展，对自然资源的需求逐渐增大，追求经济效益时忽视了自然环境保护，导致湿地遭到破坏和污染，主要体现在湿地面积不断减少、生物多样性下降、生态系统服务功能下降等方面。

为了减缓湿地退化以及对湿地生态系统进行修复和恢复，人们注意到湿地植物在修复过程中所发挥的巨大作用，主要表现为：首先，湿地植物能稳定湿地底泥，减缓水的流速，有利于悬浮颗粒污染物的沉降，为物理过滤污染物提供良好的条件；其次，某些湿地植物能富集湿地的金属元素，对湿地起到生物净化的作用；最后，湿地植物可以为鱼类、鸟类、昆虫、微生物等提供栖息环境，维持湿地的生物多样性。

芦苇是一种典型的湿地植物，其分布广泛，是一种多年生的高大禾草，常生活在水深0-1米的低湿地中，秆直立，高1-3米，具20多节。叶鞘下部者短于其上部者，长于其节间；叶舌边缘密生一圈长约1毫米的短纤毛，易脱落；叶片披针状线形，无毛，顶端长渐尖成丝形。圆锥花序大型，分枝多数；小穗无毛；内稃两脊粗糙；花药黄色；颖果长约1.5毫米。芦苇根茎发达，有固堤的效果；芦苇能吸收水中的磷，可以抑制蓝细菌生长，防止水体富营养化；大面积的芦苇还可以调节气候，涵养水源，形成良好的湿地生态环境，为鸟类提供栖息、觅食、繁殖的家园。

然而，由于气候变化和人类活动的双重影响，我国芦苇湿地目前退化非常严重，洞庭湖、鄱阳湖、博斯腾湖、白洋淀及黄河三角洲等主要芦苇分布区的芦苇群落面积及产量都明显下降。尽管从国家到地方的环保和林业部门已经投入了大量资金探索退化机制，恢复退化的芦苇湿地，但目前无论从科学认知方面还是开发利用方面成效均不太显著。如果从芦苇湿地作为鸟类等动物的栖息地功能入手，应用植物生态学、鸟类生态学与恢复生态学原理，研发和集成芦苇湿地生态维护和修复技术体系，有序和适度开展芦苇湿地的生态维护及修复，将能够符合生态系统固有的自然规律和法则，这样的工作生态意义重大，其生态效果也将值得期待。

因此，为遏制芦苇湿地退化的趋势，提高芦苇群落面积及产量，可以考虑积极利用水深超过1.5米的湿地内的空旷水域，因该水深已超过芦苇等挺水植物扎根生长的下限，可以通过在水底增建人工构筑物(如人工浮岛技术)，提高“水底高度”，创造适于芦苇等挺水植物扎根的基质，从而增加芦苇分布的面积和数量，为珍稀水禽的繁殖和迁徙提供生存的环境，进而促进湿地生态系统的平衡和可持续发展。

目前，已有的快速而有效地恢复湿地植被及小生境的治理措施主要是人工浮岛技术。人工生态浮岛是一种经过人工设计建造、漂浮于水面上，供动植物和微生物生长、繁衍、栖息的生物生态设施，在水生植物、动物和微生物的吸收、摄食、吸附、分解等功能的共同作用下，使水体污染得以修复，并形成一个良好的自然生态平衡环境。这项技术诞生于20世纪80年代，最初由德国BESTMAN公司提出利用人工浮岛保护水边生态环境的设想，后来日本在琵琶湖沿岸设置人工浮岛，作为鱼类繁殖用的产卵床，收到了良好的效果。

一般而言，人工浮岛可分为干式和湿式两种。水和植物接触的为湿式，不接触的为干式。干式浮岛因植物与水不接触，可以栽培大型的木本、园艺植物，通过不同木本的组合，构成良好鸟类生息场所的同时也美化了景观，但这种浮岛对水质没有净化作用，生态作用有限。一般这种大型的干式浮岛是用混凝土或是用发泡聚苯乙烯制造而成。湿式浮岛里又分有框架和无框架，有框架的湿式浮岛，其框架一般可以用纤维强化塑料、不锈钢加发泡聚苯乙烯、特殊发泡聚苯乙烯加特殊合成树脂、盐化乙烯合成树脂、混凝土等材料制作。无框架浮岛一般是用椰子纤维编织而成，对景观来说较为柔和，又不怕相互间的撞击，耐久性也较好。

当前的人工浮岛技术具有以下优势：1.能够利用生物的自然生态习性，无需化学试剂及机械设备的投入，不易造成二次污染。2.能够为各种生物提供适合栖息、附着、繁衍的空间，并形成一个良好的自然生态平衡环境。3.能够营造美丽水岸景观和水上花境，提升环境质量。

同时，当前的人工浮岛技术也具有以下缺点：1.性价比较低，通常只能小规模地使用，无法对较大的湿地进行生态修复。2.违背自然规律，在水面上搭建浮岛会导致光线无法透过水面，不利于沉水植物进行光合作用，导致水体溶解氧含量降低，进而导致水体富营养化等一系列问题。3.现有的浮岛稳定性较差，难以抵御强风、暴雨和大浪，容易被摧毁，只限于园林设计，无法推广到自然生态系统。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有问题，本发明的目的在于提供一种适于湿地的暗礁式潜水型生态浮岛装置及方法，用于解决在湿地没有植物的较深水域范围内，无法生长植被形成稳定的湿地生物群落和岛屿生态系统。

本发明的技术方案如下：

一种适于湿地的暗礁式潜水型生态浮岛装置，包括所述套盆结构，其中，所述套盆结构包括外基盆和所述内基盆，所述外基盆的四周设置为所述鱼网状结构，在所述外基盆底部设置有所述螺纹孔洞，所述螺纹孔洞用于所述外基盆和所述柱签连接，所述内基盆的上方设置有所述外沿，所述外沿用于所述内基盆固定于所述外基盆上，且便于所述内基盆的安装和更换，所述内基盆的外壁设置有所述十字型开口结构，所述柱签从顶端起算一米处，设置有两组所述倒刺结构，所述倒刺结构与所述柱签呈90度，在所述柱签顶部设置有所述螺纹，用于和所述外基盆连接，所述螺纹的下方设置有垫片，所述垫片用于加固所述外基盆和所述柱签的连接。

所述适于湿地的暗礁式潜水型生态浮岛装置，其中，所述内基盆为29厘米×28厘米的筒形结构，材质为PET塑料，所述内基盆底部和所述外基盆底部间隔二厘米，作为所述外基盆和所述柱签连接的预留空间，也为所栽植挺水植物根系萌蘖穿透所述内基盆后提供空间。

所述适于湿地的暗礁式潜水型生态浮岛装置，其中，所述外基盆为30厘米×30厘米的筒形结构，由纤维纤维强化塑料制成。

所述适于湿地的暗礁式潜水型生态浮岛装置，其中，所述柱签为棒状结构，外径为4厘米，壁厚大于0.5厘米，长为一米所述十字型开口结构使用的材料为柔软可形变，作为芦苇等挺水植物根分蘖时从所述十字型开口结构穿出的通路，无根穿透时，呈现较为紧密的闭合交叉缝隙状态。

所述适于湿地的暗礁式潜水型生态浮岛装置，其中，四个所述基盆组装置组成一个暗礁单元，所述基盆组装置是由九个所述套盆7堆叠组成，按照不同的堆叠方式分为A型基盆组装置和B型基盆组装置。通过所述A型基盆组装置和所述B型基盆组装置交错拼接在水下形成一个暗礁单元，暗礁单元按照阵列有序排列成暗礁群。

一种适于湿地的暗礁式潜水型生态浮岛方法，其中：

第一步，准备阶段，需要对湿地生态系统进行勘测，查阅往年水位监测数据，寻找水深不利于芦苇等挺水植物生长的空旷水域，一般为平水期水深大于1.5米，丰水期水深不超过2.5米的区域，在第一年的枯水期1-2月进行安装与铺设，并完成植物的栽植。

第二步，安装，将所述柱签顶部的所述螺纹对准所述外基盆下方的所述螺纹孔洞，旋至所述柱签的所述垫片紧贴所述外基盆底部即可，将所述内基盆从上至下置入所述外基盆中，使所述内基盆顶部的所述外沿紧贴所述外基盆顶部的开口，即完成所述套盆结构的安装。

第三步，铺设：完成所述套盆结构的安装后，需要按照前文所述A型基盆组装置和所述B型基盆组装置固定在湿地中，根据前文所述的九宫格堆叠方式将九个基盆装置预设在对应位置上，按照不同的构造方式调整楔入底泥的深度，从下到上具体为，所述A型基盆组装置，1、3、7和9号所述套盆底部贴紧水面，2、4、6和8号所述套盆结构底部和1、3、7和9号所述套盆结构顶部相接，5号所述套盆结构与2、4、6和8号所述套盆结构顶部相接；所述B型基盆组装置：2、4、6和8号所述套盆结构底部贴紧水面，1、3、7和9号所述套盆结构底部与2、4、6和8号所述套盆结构顶部相接，5号所述套盆结构与1、3、7和9号所述套盆顶部相接，如此操作，即可完成一个三层分布，垂直方向上，各盆首尾相接的套盆组。

第四步，组合，完成第一个套盆组的铺设后，通过所述A型基盆组装置和所述B型基盆组装置的组合，一般应为AB/BA，如左上和右下为A，右上和左下为B，铺设剩余3个基盆组，形成一个凹凸有致的规律的多层排列的四个椎体并联的起伏结构单元，即暗礁单元，

所述适于湿地的暗礁式潜水型生态浮岛方法，其中，暗礁单元可按照n×n拼接组合，如5×5。

所述适于湿地的暗礁式潜水型生态浮岛方法，其中，暗礁单元可在阵列中按需去掉若干个暗礁单元，在方阵中形成空穴，类似开天窗，以利于鱼类等动物上浮透气，并吸引鸟类捕食，即完成了暗礁群的铺设。

本发明提供一种适于湿地的暗礁式潜水型生态浮岛装置及方法，通过在内基盆与外基盆的结构设计，可以解决在湿地没有植物的较深水域发内，明显增加植被面积和数量，并形成稳定的湿地生物群落和岛屿生态系统的问题。

附图说明

图1为本发明适于湿地的暗礁式潜水型生态浮岛装置中套盆结构示意图。

图2为本发明适于湿地的暗礁式潜水型生态浮岛装置的外基盆结构示意图。

图3为本发明适于湿地的暗礁式潜水型生态浮岛装置的外基盆仰视图。

图4为本发明适于湿地的暗礁式潜水型生态浮岛装置的内基盆结构示意图。

图5为本发明适于湿地的暗礁式潜水型生态浮岛装置的内基盆俯视图。

图6为本发明适于湿地的暗礁式潜水型生态浮岛装置的柱签结构示意图。

图7为本发明适于湿地的暗礁式潜水型生态浮岛装置的柱签俯视图。

图8为本发明适于湿地的暗礁式潜水型生态浮岛装置的A型基盆组装置。

图9为本发明适于湿地的暗礁式潜水型生态浮岛装置的B型基盆组装置。

图10为本发明适于湿地的暗礁式潜水型生态浮岛装置的暗礁单元。

具体实施方式

本发明提供一种适于湿地的暗礁式潜水型生态浮岛装置及方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施示例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1为本发明适于湿地的暗礁式潜水型生态浮岛装置中套盆结构示意图。图2为本发明适于湿地的暗礁式潜水型生态浮岛装置的外基盆结构示意图。图3为本发明适于湿地的暗礁式潜水型生态浮岛装置的外基盆仰视图。图4为本发明适于湿地的暗礁式潜水型生态浮岛装置的内基盆结构示意图。图5为本发明适于湿地的暗礁式潜水型生态浮岛装置的内基盆俯视图。图6为本发明适于湿地的暗礁式潜水型生态浮岛装置的柱签结构示意图。图7为本发明适于湿地的暗礁式潜水型生态浮岛装置的柱签俯视图。图8为本发明适于湿地的暗礁式潜水型生态浮岛装置的A型基盆组装置。图9为本发明适于湿地的暗礁式潜水型生态浮岛装置的B型基盆组装置。图10为本发明适于湿地的暗礁式潜水型生态浮岛装置的暗礁单元。

一种适于湿地的暗礁式潜水型生态浮岛装置，包括套盆结构7、外基盆1、内基盆4、螺纹孔洞2、鱼网状结构3、外沿5、十字型开口结构6、柱签8、倒刺结构9、垫片10、螺纹11。

所述套盆结构7是由外基盆1和所述内基盆4组成，所述外基盆1为30厘米×30厘米的筒形结构，由纤维纤维强化塑料制成，作为所述内基盆4和植株生长的有力支撑，所述外基盆1的四周设置为所述鱼网状结构3，所述鱼网状结构3以利于植物根茎与外界的物质循环和能量交换，在所述外基盆1底部设置有所述螺纹孔洞2，所述螺纹孔洞2用于所述外基盆1和所述柱签8连接。所述内基盆4为29厘米×28厘米的筒形结构，材质为PET塑料，可由回收饮料瓶一类塑料二次加工制成，所述内基盆4底部和所述外基盆1底部间隔2厘米，作为所述外基盆1和所述柱签8连接的预留空间，也为所栽植挺水植物根系萌蘖穿透所述内基盆4后提供空间，所述内基盆4的上方设置有所述外沿5，所述外沿5用于所述内基盆4固定于所述外基盆1上，且便于所述内基盆4的安装和更换，所述内基盆4的外壁设置有所述十字型开口结构6，所述十字型开口结构6使用的材料也相对柔软可形变，作为芦苇等挺水植物根分蘖时从所述十字型开口结构6穿出的通路，无根穿透时，呈现较为紧密的闭合交叉缝隙状态，也能起到防止盆内根际泥土扩散和损失的作用。

所述柱签8为棒状结构，外径为4厘米，壁厚大于0.5厘米，以能保证支撑强度为宜，长为1米定长，可多只连接，用于刺入底泥固定之用，所述柱签8从顶端起算1米处，设置有两组所述倒刺结构9，所述倒刺结构9与所述柱签呈90度，该结构楔入底泥之中，用于稳定整体装置，抵御水流等外力作用，在所述柱签顶部设置有所述螺纹11，用于和所述外基盆1连接，所述螺纹11的下方设置有垫片10，所述垫片10用于加固所述外基盆1和所述柱签8的连接，所述外基盆1和所述柱签8在实际应用中需大量并联后使用，故形成阵列后整体稳定效果更佳。

本发明的暗礁单元包括四个基盆组装置，所述基盆组装置是由九个所述套盆7堆叠组成，按照不同的堆叠方式分为A型基盆组装置和B型基盆组装置。通过所述A型基盆组装置和所述B型基盆组装置交错拼接在水下形成一个暗礁单元，暗礁单元按照阵列有序排列成暗礁群。

所述基盆组装置，由九个所述套盆7按规则堆叠连接而成，由上往下观察，是依次堆叠的三层九宫格结构，由左至右，由上至下依次可称为1-9号基盆，具体为1、3、7和9号所述套盆7占据九宫格的四个角，直线相邻的两个柱签中心相距

厘米，计算结果为42.43，R为外基盆的半径，2、4、6和8号所述套盆7分别占据四个角连线的中点，5号所述套盆7占据九宫格的中心。按上述9个所述套盆7的堆叠方式，又可将基盆组装置分为A型基盆组装置和所述B型基盆组装置，而按照9个盆的位置，其结构可以描述如下：A型基盆组装置中的5号所述套盆7在顶层，2、4、6和8号所述套盆7在第二层，1、3、7和9号所述套盆7在第三层；所述B型基盆组装置的5号所述套盆7在顶层，1、3、7和9号所述套盆7在第二层，2、4、6和8号所述套盆7在第三层；上述三层所述套盆7分布，垂直方向上，各所述套盆7首尾相接。

所述的暗礁单元，即是通过所述A型基盆组装置和所述B型基盆组装置的组合，一般应为AB与BA型互联结构，如左上和右下为A，右上和左下为B，形成一个凹凸有致的规律的多层排列的四个锥体并联的起伏结构单元。

所述的暗礁群为多个暗礁单元拼接而成，按照n×n式阵列有序排列而成的整体结构，如5×5的方阵，也可以在方阵中去掉若干个暗礁单元，在方阵中形成空穴，以利于鱼类等动物上浮透气，并吸引鸟类捕食。

在实际湿地生态系统中，锥形模组通过所述柱签8扎根于底泥中，形成一个具有类似于“具有多个天窗”水下暗礁群。在每个内基盆中栽植芦苇等挺水植物，形成暗礁式潜水型生态浮岛，使湿地植物获得更多的生存环境，同时，潜水型生态浮岛对水底光线的遮挡较小，可以提高自然资源的利用效率，增加湿地的初级生产力，有利于形成一个垂直的湿地生物群落分布，为鱼类、鸟类等提供良好的多层次的湿地栖息环境。

一种适于湿地的暗礁式潜水型生态浮岛方法，第一步，是装置的前期准备阶段，需要对湿地生态系统进行勘测，查阅往年水位监测数据，寻找水深不利于芦苇等挺水植物生长的空旷水域，一般为平水期水深大于1.5米，丰水期水深不超过2.5米的区域，在第一年的枯水期1-2月进行安装与铺设，并完成植物的栽植。

第二步是安装，将所述柱签8顶部的所述螺纹11对准所述外基盆1下方的所述螺纹孔洞2，旋至所述柱签8的所述垫片10紧贴所述外基盆1底部即可，将所述内基盆4从上至下置入所述外基盆1中，使所述内基盆4顶部的所述外沿5紧贴所述外基盆1顶部的开口，即完成所述套盆结构的安装。

第三步是铺设：完成所述套盆结构的安装后，需要按照前文所述A型基盆组装置和所述B型基盆组装置固定在湿地中，一般在1-2月铺设，此时为枯水期，低水位便于施工。根据前文所述的九宫格堆叠方式将九个基盆装置预设在对应位置上，按照不同的构造方式调整楔入底泥的深度。从下到上具体为：所述A型基盆组装置：1、3、7和9号所述套盆底部贴紧水面，2、4、6和8号所述套盆结构底部和1、3、7和9号所述套盆结构顶部相接，5号所述套盆结构与2、4、6和8号所述套盆结构顶部相接。所述B型基盆组装置：2、4、6和8号所述套盆结构底部贴紧水面，1、3、7和9号所述套盆结构底部与2、4、6和8号所述套盆结构顶部相接，5号所述套盆结构与1、3、7和9号所述套盆顶部相接。如此操作，即可完成一个三层分布，垂直方向上，各盆首尾相接的套盆组。

完成第一个套盆组的铺设后，通过所述A型基盆组装置和所述B型基盆组装置的组合，一般应为AB/BA，如左上和右下为A，右上和左下为B，铺设剩余3个基盆组，形成一个凹凸有致的规律的多层排列的四个椎体并联的起伏结构单元，即暗礁单元。

暗礁单元可按照n×n拼接组合，如5×5，可按实际水面和构建需要设置的方阵排列形成阵列，可在阵列中按需去掉若干个暗礁单元，在方阵中形成空穴，类似开天窗，以利于鱼类等动物上浮透气，并吸引鸟类捕食，即完成了暗礁群的铺设。

第一年，栽植培育植被。铺设完成后，在内基盆中填满基质，一般可以用原地土壤或者底泥，作为芦苇等挺水植物生长的基质，每个内基盆可容纳栽植4株以上的挺水植物，由于芦苇等挺水植物的种子出苗后主茎生长不旺，经两三年后才能长成高大植株，因此选用根株或茎杆的分株和分蘖进行栽植，在每个内基盆均匀栽种四株或者四株以上植物，即完成整个暗礁式潜水型生态浮岛的布置。

待到4-6月，湿地平水期，气温上升到10摄氏度左右，光照逐渐充足，地下根状茎上的分株芽和地上竖茎基部的分蘖芽开始萌发出笋，抽生新株。

待到7-8月，湿地丰水期，气温已达20摄氏度以上，光照充足，此阶段植株地上和地下部生长都很旺盛，迅速抽生高大的分株和分蘖，并从其地上茎基部各节上发生较多的须根，依赖于分层排布和所述内基盆4上的所述十字型开口结构6和所述外基盆1上的所述鱼网状结构3，分蘖和须根可延展至其余基盆，建立起不同基盆间、不同层次间的复杂根系。

待到9-10月，湿地平水期，气温下降至10-20摄氏度，光照减弱，植株生长转慢，以开花结实和充实茎芽为主，叶片由下而上逐渐枯黄凋落。

待到11-12月，湿地枯水期，气温降至10度以下，日照时间缩短，植株地上部茎叶大部分枯黄，根株休眠越冬，第一年的生长阶段即告结束。

第二年之后，稳定运行装置。随着季节交替变化，水面下所述内基盆4和所述外基盆1之间已经形成了一个盘根错节的根系系统，而水面上呈现出植被繁盛的生物群落外观，暗礁式潜水型生态浮岛逐步发挥出设计的生态环境功能作用。而当湿地水位呈现周期性的连续变化时，即“枯水-平水-丰水-平水-枯水”年变化过程中，湿地水位可能出现0-1米，甚至更大幅度的变化，这时本装置独特的设计就彰显出水位适应特性，可明显降低水位变化对生态浮岛带来的不利影响。

当湿地枯水期来临，即1-4月，此时水位大多位于浮岛第三层基盆处，平均气温在10摄氏度以下，芦苇等挺水植物处于休眠越冬阶段，本装置的基盆和盛装的基质起到了保存和保护根株的作用。

当湿地平水期来临，即5-6月，此时水位逐渐上升，到达生态浮岛的第二层基盆，气温开始回升，清明前后，当气温上升到10摄氏度左右时，地下根状茎上的分株芽和地上竖茎基部的分蘖芽开始萌发出芽，抽生新株，此阶段气温较低，新株生长也比较缓慢，株高多在1米以下，本装置的分层堆叠的基盆和柱签的增高作用，可以很好地满足此阶段芦苇等挺水植物要求水位浅，以在30厘米以下为宜的生长条件，促进植物早萌发、早成长。

当湿地丰水期来临，即7-8月，此时的水位大幅上升，淹没整个生态浮岛，形成了一片距离水面0-1米左右的暗礁式潜水型生态浮岛，气温一般已达20摄氏度以上，此阶段植株生长加快，迅速抽生高大的分株和分蘖，并从其地上茎基部各节上发生较多的须根，茎部生长速度最快每天可伸长3-4厘米，本装置类似暗礁礁盘的设计为芦苇等挺水植物提供了扎根的基质，在原先的空旷水域培育出一片植被繁盛的湿地芦苇群落，增加了湿地的初级生产力，此时鱼类可以在暗礁群中穿梭，抖落植物上附着的昆虫，吸引更多的鱼类到此区域采食，而鸟类也可以于此捕食昆虫和鱼类，进行生长繁殖，最终形成“植被-昆虫-鱼类-鸟类”的微生态系统。

当湿地平水期来临，即9-10月，此时水位逐渐下降，生态浮岛部分露出水面，天气转凉，气温多在20度以下，日照转短，此阶段植株基本停止生长，以开花结实和充实茎芽为主，叶片由下而上逐渐枯黄凋落。本装置的分层堆叠的基盆和柱签的增高作用使水位逐渐落浅到30厘米以下，直至湿润，以促进养分的制造和积累，充实茎、芽，达到安全越冬的目的。

当湿地枯水期来临，即11-12月，此时水位下降到最低点，生态浮岛完全露出水面，气温降至10度以下，植株地上部茎叶大部分枯黄，根株休眠越冬。本装置的基盆和盛装的基质起到了保存和保护根株的作用，到次春气温回升后，根株上的分蘖芽和分株芽能够重新萌发生长。

多年之后，维护人工浮岛。生态浮岛长时间运行后，对装置进行维护时，由于本装置是由多个简易单体巧妙结合而成的，具有易拆装的特性，因此，能够在不损伤芦苇群落结构的前提下快速地进行更换任意组件。

更换死亡植株。当基盆中的植物死亡时，如需要更换的情况下，通过裁剪所述外基盆1和所述内基盆4之间的植物根茎，即可顺利取出所述内基盆4，倒出所述内基盆4中的残根与底泥，重新装入原地土壤或底泥，栽植芦苇等挺水植物的根株或茎杆的分株和分蘖进行无性繁殖，再置入所述外基盆1的内部，完成更换，即可实现多年萌芽生长。

更换所述柱签8，当所述柱签8弯折时，将对应的基盆单元取出，拔出土壤中的残签，旋入新柱签直至与所述外基盆1紧密结合，最后将该基盆装置错开底泥中原先倒刺划开的痕迹重新楔入在九宫格对应的点位，即完成更换。

更换所述外基盆1，当所述外基盆1损坏时，将所述外基盆1与其他基盆之间的根系连接切断，随后旋下所述外基盆1，再将植物连同所述内基盆4一同转移至新的所述外基盆1中，若转移过程中根际土损失，则需要补充原地土壤或底泥，最后将所述外基盆1与原柱签旋紧，即完成更换。

更换所述内基盆4。当所述内基盆4损坏时，将所述内基盆4与其他基盆之间的根系连接切断，直接提出植物和所述内基盆4，再将植物连同根际土一同转移至新的所述内基盆4中，若转移过程中根际土损失，则需要补充原地土壤或底泥，最后将所述内基盆4和植物重新置入所述外基盆1中，即完成更换。此外，因少量结构损坏，不影响整体装置功能和效果时，可以不予更换。

本发明一种适于湿地的暗礁式潜水型生态浮岛装置及方法具有优点：

第一，所述内基盆4上设置的所述十字型开口结构6，该结构既便于植物根分蘖时穿透通过，又利于平时防止盆内泥土泄露。具体为在所述内基盆4立面的四周排布着两行共16个所述十字型开口结构6，因盆材料柔软可变形，当芦苇一类植物的根分蘖时，根可顶开十字预留缝，依次穿过原基盆组的所述十字型开口结构6和所述鱼网状结构3，无序向周边扩散，或者到达另一基盆组，依次穿过所述鱼网状结构3和所述十字型开口结构6，接触另一基盆组的底泥，通过根茎繁殖实现扩散，使锥形塔模组内“基盆-盆间隙-基盆”具有内部互通互联的特点。而同时，所述十字型开口结构6平时会保持紧凑的狭缝状态，物理阻隔结构能防止基盆内的底泥渗出，减少根际土的扩散和损失。

第二，基本单元模块化+功能单元程序化的制作组装方案。基本单元模块化是指，将堆叠模块的基本单元拆分成所述外基盆1、所述内基盆4和所述柱签8，降低了加工运输的难度，当组件损坏时，可以单独拆卸和更换，降低了维修和更换成本。功能单元程序化是指，通过基本单元的有序组装和拼接，形成基盆组，即9个基盆、暗礁单元，即4个基盆组和暗礁群，即n×n的暗礁单元阵列，从而可以实现按实际湿地水面及水底特征设计相应的浮岛群，人工构造和谐的人工湿地生物群落外观。

第三，制作材料采用低费，环境友好的材料。即以纤维强化塑料为材料制成外基盆与柱签，以回收的PET塑料为材料制成内基盆。纤维强化塑料通常以纸、木材、石棉等材料作为纤维，以环氧树脂为聚合物基质，质硬，作为内基盆和植株生长的有力支撑。PET塑料可由饮料瓶回收二次加工制成，质软，便于植物根株分蘖时穿透。整个生态浮岛装置原料易得，加工成本低廉，强度高、耐腐蚀性能好，能够在水中长期浸泡，不易对环境造成污染。

第四，所述柱签8设置有双组所述倒刺结构9，即在所述柱签8上90度交错排布着两行互相垂直的所述倒刺结构9，所述倒刺结构9向前能够利用前端锋利面切割底泥，扎进水底沉积物中，同时利用后端钝面难以退出淤泥特点，充分稳定基盆模组，而且往往是n多个柱签形成阵列并联楔入底泥，形成牢固的地基，以抵御强风、暴雨和大浪，更加适合野外错综复杂的环境条件，改善了以往生态浮岛囿于实验室和人工园林难以向实用层面推广的缺陷。

第五，每九个基盆结构错层式此起彼伏的基盆组组合，具体表现为，将九个单元盆按照三层、投影成九宫格样式、有规律的错层分置，而形成连续分布的植物扎根和生长基盆组合结构设计，外观上类似金字塔的四棱锥体结构(锥形塔)，分为A型基盆组装置和所述B型基盆组装置。芦苇一类植物能够通过根横向分蘖完成生殖扩展分布过程，而纵向上，错落有致的结构又能够大大降低水位涨落对植物的不利影响。在枯水期铺设后，即使整体三层都初露，即出水90厘米，也不影响植被生长；丰水期时，即使顶部淹没水下70-100厘米，也不至于所有植物都淹没死亡。

第六，每四个基盆组交错分列“×”型排列的暗礁单元组合。具体表现为，使用2个A型基盆组装置和2个所述B型基盆组装置模块化交错拼接的组合方式，形成暗礁单元。即AB/BA，如左上和右下为A，右上和左下为B，形成一个凹凸有致的规律的多层排列的四个锥体并联的起伏结构单元，同时，使植物也呈现出高低错落的排列，符合自然界无序的规律，有利于抵抗外界的干扰。

第七，若干暗礁单元n×n阵列式组合的暗礁岛组合。即暗礁单元按照如5×5的方阵排列成暗礁群，根据实地需求可在阵列中去掉阵列中某个暗礁单元，在方阵中形成空穴，以利于鱼类等动物上浮透气，并吸引鸟类捕食，同时，在暗礁群中形成类似于“天窗”的区域，以提高自然资源的利用效率，形成垂直的湿地群落分布景观以及物质和能量流动通透效果。

第八，暗礁式潜水型的运行方式。即整体装置安装并稳定运行后，可形成暗礁式潜水型生态浮岛礁盘基础，并在其上着生了繁盛的挺水植物种群(如芦苇)，通过多年稳定的运行可以进一步形成“植被-昆虫-鱼类-鸟类”的微生态系统，体现了可持续发展的生态理念。该方式改善了以往生态浮岛成片式漂浮型封闭的缺陷，避免切断部分湿地生态系统的食物链，更符合自然规律。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种适于湿地的暗礁式潜水型生态浮岛装置，包括所述套盆结构，其特征在于，所述套盆结构包括外基盆和所述内基盆，所述外基盆的四周设置为所述鱼网状结构，在所述外基盆底部设置有所述螺纹孔洞，所述螺纹孔洞用于所述外基盆和所述柱签连接，所述内基盆的上方设置有所述外沿，所述外沿用于所述内基盆固定于所述外基盆上，且便于所述内基盆的安装和更换，所述内基盆的外壁设置有所述十字型开口结构，所述柱签从顶端起算一米处，设置有两组所述倒刺结构，所述倒刺结构与所述柱签呈90度，在所述柱签顶部设置有所述螺纹，用于和所述外基盆连接，所述螺纹的下方设置有垫片，所述垫片用于加固所述外基盆和所述柱签的连接。

2.根据权利要求1所述适于湿地的暗礁式潜水型生态浮岛装置，其特征在于，所述内基盆为29厘米×28厘米的筒形结构，材质为PET塑料，所述内基盆底部和所述外基盆底部间隔二厘米，作为所述外基盆和所述柱签连接的预留空间，也为所栽植挺水植物根系萌蘖穿透所述内基盆后提供空间。

3.根据权利要求2所述适于湿地的暗礁式潜水型生态浮岛装置，其特征在于，所述外基盆为30厘米×30厘米的筒形结构，由纤维纤维强化塑料制成。

4.根据权利要求3所述适于湿地的暗礁式潜水型生态浮岛装置，其特征在于，所述柱签为棒状结构，外径为4厘米，壁厚大于0.5厘米，长为一米所述十字型开口结构使用的材料为柔软可形变，作为芦苇等挺水植物根分蘖时从所述十字型开口结构穿出的通路，无根穿透时，呈现较为紧密的闭合交叉缝隙状态。

5.根据权利要求4所述适于湿地的暗礁式潜水型生态浮岛装置，其特征在于，四个所述基盆组装置组成一个暗礁单元，所述基盆组装置是由九个所述套盆7堆叠组成，按照不同的堆叠方式分为A型基盆组装置和B型基盆组装置。通过所述A型基盆组装置和所述B型基盆组装置交错拼接在水下形成一个暗礁单元，暗礁单元按照阵列有序排列成暗礁群。

6.一种适于湿地的暗礁式潜水型生态浮岛方法，其特征在于：

第一步，准备阶段，需要对湿地生态系统进行勘测，查阅往年水位监测数据，寻找水深不利于芦苇等挺水植物生长的空旷水域，一般为平水期水深大于1.5米，丰水期水深不超过2.5米的区域，在第一年的枯水期1-2月进行安装与铺设，并完成植物的栽植。

第二步，安装，将所述柱签顶部的所述螺纹对准所述外基盆下方的所述螺纹孔洞，旋至所述柱签的所述垫片紧贴所述外基盆底部即可，将所述内基盆从上至下置入所述外基盆中，使所述内基盆顶部的所述外沿紧贴所述外基盆顶部的开口，即完成所述套盆结构的安装。

第三步，铺设：完成所述套盆结构的安装后，需要按照前文所述A型基盆组装置和所述B型基盆组装置固定在湿地中，根据前文所述的九宫格堆叠方式将九个基盆装置预设在对应位置上，按照不同的构造方式调整楔入底泥的深度，从下到上具体为，所述A型基盆组装置，1、3、7和9号所述套盆底部贴紧水面，2、4、6和8号所述套盆结构底部和1、3、7和9号所述套盆结构顶部相接，5号所述套盆结构与2、4、6和8号所述套盆结构顶部相接；所述B型基盆组装置：2、4、6和8号所述套盆结构底部贴紧水面，1、3、7和9号所述套盆结构底部与2、4、6和8号所述套盆结构顶部相接，5号所述套盆结构与1、3、7和9号所述套盆顶部相接，如此操作，即可完成一个三层分布，垂直方向上，各盆首尾相接的套盆组。

第四步，组合，完成第一个套盆组的铺设后，通过所述A型基盆组装置和所述B型基盆组装置的组合，一般应为AB/BA，如左上和右下为A，右上和左下为B，铺设剩余3个基盆组，形成一个凹凸有致的规律的多层排列的四个椎体并联的起伏结构单元，即暗礁单元。

7.根据权利要求6所述适于湿地的暗礁式潜水型生态浮岛方法，其特征在于，暗礁单元可按照n×n拼接组合，如5×5。

8.根据权利要求7所述适于湿地的暗礁式潜水型生态浮岛方法，其特征在于，暗礁单元可在阵列中按需去掉若干个暗礁单元，在方阵中形成空穴，类似开天窗，以利于鱼类等动物上浮透气，并吸引鸟类捕食，即完成了暗礁群的铺设。

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