CN113557334A - 湖泊恢复系统和方法 - Google Patents

Abstract

披露了用于恢复湖泊的系统和方法，包括挖掘、岛创建、水处理、地产开发、环境条件的计算机建模、浪高度减小、沉积物去除和封装、水深测量轮廓塑造、沿岸带恢复、植物恢复、和/或鱼类恢复。

Description

湖泊恢复系统和方法

相关申请

本申请要求于2018年9月4日提交的标题为“湖泊恢复[Lake Restoration]”的美国临时申请号62/726,748的优先权，该临时申请通过援引以其全文并入本文。

技术领域

本披露总体上涉及恢复或改善水体和周围区域的环境条件的领域。更具体地，本披露涉及恢复湖泊。

背景技术

湖泊可能作为环境及其居民的资源具有宝贵的潜力。湖泊在生态上和作为淡水资源的重要性通常可能是自然资源系统的重点，自然资源系统有利于环境健康、经济繁荣以及当地居民和游客的生活品质。

近年来，人们对营养物负荷以及富营养化和超富营养化的湖泊系统引起了极大的关注。营养物负荷不仅会影响水质，还可能对湖泊系统内外的动植物群产生负面影响。据报道，在美国就有数以千计的富营养化湖泊。

这些问题在浅水湖泊中可能会进一步加剧。营养物负荷、入侵物种、和其他挑战都可能导致沿岸带植物的损失。这些植物有助于锚定湖床并处理被引入湖泊中的营养物。鲤鱼、掠食性鱼类等鱼类入侵物种可能进一步影响沿岸带植物的损失，并导致本地鲦鱼和较大鱼类物种的损失。比如芦苇等入侵植物可能会开始取代并最终主导本地的挺水植物物种。

在某些情况下，这些湖泊从历史上看可能是清水湖泊，其拥有生机勃勃的淡水植被、水生和陆生物种、水鸟、水禽等生态系统。然而，随着时间的流逝，湖泊的生态损害可能成为重大忧患。随着时间的流逝，尽管大量居民容易进入，但湖泊可能无法充分用作休闲胜地。在夏季，水质下降(包括大量藻类水华和大肠杆菌暴发)可能导致许多娱乐休闲活动一次暂停几周。

可能对湖泊造成负面影响的因素可能包括：

1.湖面涨落

2.入侵鱼类对水生植物物种造成的损失

3.大量的磷和氮负荷

4.增大的风和浪作用

5.不受控的藻类水华

6.入侵植物物种造成的栖息地丢失。

取代干净的清水湖泊，湖泊可能变成浑浊、超富营养化的湖泊，且水质显著降低。从供水的角度来看，这不仅可能带来巨大挑战，而且还可能严重影响利用湖泊的本地陆生和水生物种。

本地鱼类可能被过度收割，导致严重地耗尽本地鱼类种群。引入非本地物种(例如鲤鱼)可能会进一步耗尽本地鱼类种群。随着周围人口的增长和对土地的农业利用的增加，包括肥料和牲畜粪便等在内的农业废弃物的径流和渗漏可能显著地影响湖泊的化学性。这些因素可能对水质、水生生态和海岸线植被产生不利影响。

这些问题在浅水湖泊中可能会进一步加剧。营养物负荷、入侵物种、和其他挑战都可能导致沿岸带植物的损失。比如鲤鱼等鱼类入侵物种可能进一步影响沿岸带植物的植被。本地植被的损失还可能导致浮游动物、本地鱼类(比如鲦鱼物种)和大型鱼类物种幼体的栖息地和覆盖物的损失，从而使它们成为捕食鱼类的猎物。

在某些情况下，湖泊或水体可能变得富营养化。富营养化条件是水体失去了太多的溶解氧，以至于正常的水生生物开始死亡。当进入身体的水含有过多的营养物(尤其是磷和氮)时，可能会形成富营养化条件。过量的营养物和/或其他微生物可能导致藻类失控生长，尤其是在温水时期，并且当藻类死亡时，存在的细菌可能会耗尽水体中的大量溶解氧。缺氧可能损害湖泊的生态系统。高水平的磷可能导致高水平的滋扰藻类生长、低溶解氧和升高的pH值。

多个重大问题可能共同导致湖泊的严重退化，并造成生态系统严重受损。在许多情况下，仅解决其中一些挑战可能不足以使湖泊恢复到其历史品质状态。实际上，富营养化和超富营养化的湖泊的多因素成因可能使得将它们恢复到清水湖泊的自然状态是非常困难且昂贵的。因此，在某些情况下，全面的恢复将需要解决所有或几乎所有导致湖泊退化的因素。以下是一些常见问题的简短概述。

蒸发可能是湖泊的重大挑战。湖泊可以具有大的表面积，再加上深度浅，导致大量的湖水因蒸发而损失。例如，湖泊每年可能因蒸发而损失多达或超过其体积的50％。用水实践和湖泊流入量的变化也可能导致全年湖泊水位的显著波动。如果人口增长预测和未来的用水需求指示未来几年将大大增加，则这可能尤其重要。减少蒸发可以为当地居民和保护需求带来更多的水。

在某些情况下，湖泊中及其周围的沿岸带植物物种、挺水植物物种、和海岸线植物可能在历史上处理过磷和其他营养物，并且为鱼类、鸟类和陆生物种提供了食物和栖息地。从历史上看，健康的水生植物群落可以帮助在风/浪事件期间锚定湖泊底部、调节营养物水平、以及控制浮游植物的数量。这样，水生植物的损失可能导致许多保护湖水清澈度和品质的自然机制的损失。

沿岸带植物和挺水植物通常为以浮游植物为食的浮游动物和本地鲦鱼物种提供栖息地。浮游动物在湖泊的沿岸带中的沉水植物的庇护下繁殖、寻求保护并生长。微小的鲦鱼(比如最少的白鲢)通常消耗大量的浮游植物。进而，较大的鱼类依赖这些较小的物种。有些鱼类物种可能几乎完全以浮游动物为食。其他鱼类物种(比如鳟鱼)可能以鲦鱼物种和其他特有鱼类为食。这样，浮游动物、鲦鱼和其他鱼类将从健康的食物列和湖泊生态系统中受益。鸟类和陆生物种可能严重依赖鱼类和其他水生物种作为食物。无脊椎动物(比如软体动物)也可能通过过滤湖水而对水质产生影响。在一些情况下，本地鱼类和水生物种的恢复可能是湖泊恢复项目的主要重点。

某些不是湖泊本地的鱼类物种可能严重影响湖泊的生态系统。例如，鲤鱼贪吃并且消耗大量的沉水植被和/或连根拔起/破坏沉水植被，同时以湖床沉积物中的无脊椎动物为食。沿岸带内的这种沉水植被可以将湖泊沉积物固定在适当的位置，并为其他鱼类物种种群提供庇护所。最终，鲤鱼种群可能会消耗大量沉水植被，以至沿岸带开始萎缩或完全消失。随着植物的消失，使得湖泊底部的锚定损失，从而风浪作用搅动沉积物，并且磷和氮的水平增加。

湖泊底部的悬浮和再悬浮可能导致湖泊变得越来越不适合植物生存。固定湖床的沿岸带植物的损失可能使在风/浪事件期间的力导致沉积物再悬浮在湖泊底部。这显著地增大了水柱中的泥浆和沉积物。这可能阻止或抑制光穿透到湖泊底部，这意味着健康的沿岸带所需的光会损失、现有的沿岸带植物死亡、以及无法重建沿岸带植物。

历史上成功地扎根于湖泊底部的任何植物都很难恢复。大鲤鱼种群可能快速摧毁脆弱的沿岸带再种植物，这导致沿岸带植物在湖中几乎不存在，而湖泊底部的绝大部分是没有植物生命的月球场景。这不仅导致本地植物的损失，而且还导致浮游动物、鲦鱼和其他依赖浮游动物作为食物源的鱼类的损失。

在一些情况下，氮、磷和其他废物固体可能已经释放到湖泊中多年了。这些营养物的源可能是未经处理的和经处理的废水、其他废物固体、肥料、农业生物质、以及其他天然和人造的氮和磷含量高的源。这样，大量的沉积物可能覆盖湖泊底部。湖泊底部上的沉积物通常充当“水槽”，以吸收大量这些营养物。因此并且在沿岸带植物无法自然去除营养物的情况下，这些沉积物可能会成为水柱内高营养物污染水平的持续源。水柱包括从水体的表面延伸至底部的水。这样，湖泊可能处于无法再充分恢复和自然恢复的状态。

在一些情况下，来自废物处理设施的经处理水可能是加载到湖泊中的氮和磷的源。磷、氮和总溶解固体的积累可能导致湖泊沉积物内的营养物负荷升高、不可持续且不健康。沉积物的营养物水平升高还可能浸出到湖床的上层中。农业和雨水径流、民用肥料、以及甚至周围的灰尘都可能导致湖泊中营养物的增加。

风灾事件可能是湖泊上经常发生的事件。发生每小时11到26英里的范围内的常规风灾事件可能并不稀奇，可能不那么频繁地发生甚至超过每小时50英里的更强风。当发生风灾事件时，大浪在浅水湖泊中移动，导致布置在湖泊底部上的沉积物被扰乱并几乎不停地再悬浮。这种再悬浮可能足以引起水的明显浑浊。湖水的浑浊和湖泊底部的再悬浮导致沉积物中的悬浮固体和营养物更易于浸出到水柱中。在这些风/浪事件期间，营养物水平增大。湖水的浑浊也可能是由人为因素引起的，例如在湖面上娱乐休闲的划船者划船。

在风/浪事件期间，这些沉积物的再悬浮显著地增大了水柱中的营养物水平。在炎热的夏季，过多的营养物可能会导致浮游植物和蓝藻的爆炸性增长，通常被称为“藻类水华”。在一些情况下，湖泊上的藻类水华可能会失控生长，并且对人、鱼、鸟以及其他水生和陆生物种产生有毒或有害的影响。这可能会杀死湖泊中的动植物，并且甚至对人类利用湖泊进行用水、钓鱼或娱乐休闲活动都构成危险。

入侵植物在湖泊周围也可能成问题，包括芦苇、俄罗斯橄榄和圣柳或撑柳(Tamarisk)。芦苇是多年生的侵略性湿地草，其能胜过本地植物并取代本地动物。芦苇可以生长到15英尺高，并且形成密集的单型立木，其中每平方英尺多达20株植物。这些芦苇立木可能取代湖泊周围许多区域的高品质、复杂的本地植物群落。与本地植物物种不同，芦苇几乎不对或根本不对湖泊中的特有野生生物提供任何食物和庇护所。芦苇还可能消除支持自然避难所、筑巢区和沿湖泊的无脊椎动物、鱼类、禽类和陆生物种觅食场所需的自然通道和不连续的池栖息地。芦苇还消耗大量的水，从而进一步导致水位的波动。

圣柳或撑柳是落叶灌木或小树，其可以生长到25英尺高。撑柳可以在茂密的灌木丛中生长，并且导致湖泊周围的碱性土壤。撑柳可能产生较咸的土壤、增大水的碱度、并且像芦苇一样消耗大量的水。

附图说明

本文的书面披露内容描述了非限制性和非详尽的展示性实施例。参考附图中描绘的某些这样的展示性实施例，在附图中：

图1是根据本披露的一个实施例的湖泊恢复系统的顶视图展示。

图2是图1所示的湖泊沿着截面线2-2截取的截面视图。

图3是图1的湖泊沿着截面线3-3截取的另一个截面视图。

图4是图1所示的湖泊在通过图1的湖泊恢复系统对湖泊开始恢复之前的顶视图展示。

图5是图4的湖泊沿着截面线5-5截取的截面视图。

图6是图4的湖泊沿着截面线6-6截取的另一个截面视图。

图7是图1的湖泊恢复系统的计算机模型部件的展示。

图8是岛的放置对建模的湖泊表面上的风引起的浪的影响的展示。

图9是鱼类恢复系统和方法的展示。

图10是沿岸带恢复系统和方法的展示。

图11是海岸线植物恢复系统和方法的展示。

图12展示了湖泊恢复方法的流程图。

具体实施方式

本披露涉及用于恢复湖泊的系统和方法。通过附图来最佳地理解本披露的实施例，其中相似的部分始终由相似的数字表示。以下对本披露的系统和方法的实施例的详细描述并非旨在限制所要求保护的本发明的范围，而仅是本披露的可能实施例的代表。另外，除非另有说明，否则本文描述的任何方法实施例的步骤不一定要求以任何特定的顺序执行或甚至按顺序地执行，也不要求这些步骤仅执行一次。

在一些情况下，未详细示出或未详细描述众所周知的特征、结构或操作。此外，所描述的特征、结构、或操作可以在一个或多个实施例中以任何合适的方式组合。还应容易地理解的是，如本文的附图中总体描述和展示的实施例的部件可以以多种多样的构型来布置和设计。

虽然下文描述了根据湖泊的恢复的实施例，但是术语“湖泊”仅是水体的示例。所披露的实施例可以被实施来恢复、和或开发任何水体，包括但不限于水库、池塘、河流或其任何部分。

图1是根据本披露的一个实施例的湖泊恢复系统100的展示。湖泊恢复系统100可以包括多个部件或子系统，如图1所示。可以参见图1至图6来最佳地理解湖泊恢复系统100的详细描述，其中图1至图3展示了根据湖泊恢复系统100的湖泊101的顶视图和截面视图，并且其中图4至图6展示了没有湖泊恢复系统100、或换言之在应用于湖泊恢复系统100之前的湖泊101的顶视图和截面视图。

在所展示的实施例中，湖泊101包括一个或多个入口104以及至少一个出口106。湖泊101还可以包括一个或多个径流水源，包括来自市政区域的雨水。湖泊101可以接收来自一个或多个废水处理设施115的出水。湖泊101还可能暴露给风117，这可能引起浪610。湖泊101可以包括沿着湖床108的至少一部分布置的沉积物155层。

如图1所示，湖泊恢复系统100可以包括一台或多台挖泥机或挖掘设施器材180。挖掘设施180可以包括铲车、铲子、钩子、起重机、泵、传送带、管或用于从湖泊101的湖床108中去除沉积物或其他物质并将该物质运输到不同的位置的任何其他合适的机构。在一些实施例中，挖掘设施180可以包括漂浮装置(例如，船或驳船)，其使得挖掘设施180能够漂浮在湖水102中，使得挖掘设施180与湖床108的结构性或支撑性接触对从湖床108去除物质不是必需的。

挖掘设施180可以促进湖泊恢复系统100的多个部件中的一个或多个部件，如下文进一步描述的。

挖掘可以包括以下中的一项或多项：

1.去除可能布置在湖床108上的沉积物155(参见图5)。

2.加深湖泊101或增大湖泊101的平均深度。

3.改变湖泊的水深测量，换言之改变湖床108的轮廓。

沉积物155(可能沉积在湖床108上)可以包括在150至200微米范围内的细小颗粒物质，其中一些颗粒更细小。这种细小颗粒物质可能长时间悬浮并始终保持悬浮在水柱中。此外，沉积物155可能包括对磷和氮分子的化学吸引，从而导致营养物水平升高。沉积物155的营养物水平升高还可能浸出到湖床108的在沉积物155下方的上层中。悬浮的沉积物155可能致使水柱内的营养物水平升高，而阻挡了为了重建植物、比如沿岸带植物213所需的光。沿岸带植物213(比如香蒲和百合)以及其他本土本地植物和动物可以促进水质的恢复和更加平衡的湖泊生态系统。沉水植物和挺水植物可以帮助利用和/或控制湖水102中和沉积物155内的营养物。挖掘可以包括去除布置在湖床108上的沉积物155和湖床108的上层至预定深度(可能包含升高水平的营养物)。在一些实施例中，可以先进行从沿岸带130去除沉积物155的挖掘，再将沉水植物和/或挺水植物种植在沿岸带130中。

挖掘可以包括和/或导致沉积物155沉积并封装在土工布套(还被称为砂肠管150)中。可以适于砂肠管150来封装、固结、以及压缩沉积物155，并且由此防止沉积物155在水柱内再悬浮。沉积物155(可能具有升高的营养物水平)在砂肠管150内的封装和/或压缩可以防止或抑制营养物从封装的沉积物155浸出回到湖水102和/或湖床108中。一旦填充，砂肠管150就可以放在整个湖泊101和/或用于形成岛，如图2所示。在一些实施例中，砂肠管150可以用于限定岛的外形形状，如下文进一步描述的。

砂肠管150可以由土工织物形成，该土工织物是多孔的以允许水穿过管壁从砂肠管150渗出；同时其孔径足够小而能将沉积物155截留在管内。这样，沉积物155可以被有效地封装、并且可以用于结构目的，比如创建(例如，形成、构建)岛。填充砂肠管150可以包括将沉积物155与湖水102的组合泵送到砂肠管150中并且允许湖水102穿过多孔土工织物离开砂肠管150，同时将沉积物155截留在砂肠管150内，由此将沉积物155在砂肠管150内压缩。一旦就位并且用沉积物155填充，砂肠管150就可以固定至湖床108和/或彼此固定。砂肠管150可以由高密度聚乙烯(HDPE)形成。絮凝剂或可生物降解的聚合物也可以与砂肠管150结合使用，以帮助封装和隔绝更细小的沉积物。

去除沉积物155(可能是负载有营养物的细小沉积物)可以尤其在风/浪事件期间降低水柱中的磷和氮的水平。水柱中营养物水平较低可以使得温度升高期间显著的藻类水华越来越少。这不仅改善了水质，而且还可以为沉水植物、鱼类和其他水生物种的恢复提供更健康的环境。负载有营养物的沉积物155的去除可以在自然生物过程之前加速自然营养物水平的恢复，自然生物过程逐渐从湖床108去除营养物。

沉积物155还可以在湖床108上分层。在一些情况下，湖床108的几英寸到两英尺上部可以包括具有细小颗粒大小的沉积物155。下部处的沉积物155可以具有较大的颗粒大小，比如沙子、砾石和岩石。下部处的沉积物155还可以更厚和/或更结实，比如泥浆。甚至小浪事件或较小的轨道速度615都会干扰细小沉积物155。这意味着，在正常的气象条件下，去除并隔绝细小沉积物155可以显著改善水的清澈度。另外，营养物负荷最经常出现在沉积物155的顶层。营养物负荷的深度是基于各种各样的因素，包括在风/浪事件期间再悬浮的沉积物155的深度、营养物负荷出现了多长时间、湖床108的材料组成、以及其他已知的因素。在一个展示性实施例中，上部(例如，沉积物155的8-16英寸顶部)中的细小沉积物155再悬浮。营养物负荷不仅出现在这些细小沉积物155中，还出现在沉积物155顶表面下方约16-24英寸深度处并且典型地不会再悬浮的较重沉积物155中。可以基于建模、利用岩芯样本、或者这两者的组合来确定所负载的营养物的深度。沉积物155的组成、分层、和材料可以在湖床108上显著地变化。这样，多个岩芯样本可以提供对于湖泊101的不同部分的期望挖掘计划的更综合了解。

在湖泊101的不同部分中，挖掘深度可以变化，这可以是基于从岩芯样本和/或工程设计中收集的数据。一些区域可以被挖掘少至18英寸或更少，而其他区域可以被挖掘高达90英尺或更多。增大湖泊深度可以减少风浪事件期间沉积物155的再悬浮。在一些情况下，将湖泊101加深可以使浪作用(可能干扰湖床108上的沉积物155)施加在湖床108上的力的量成指数降低。沉积物155的较少悬浮可能使得水柱内的营养物污染较少。这进而可以实现更干净的水以及更少的藻类水华。将湖泊101加深还可以产生增大的变温层，该变温层产生的水温可以比在加深之前的水温更低。越冷的水密度越大并且自然移动性越小。

为了改善水的清澈度和水质，将顶部8-16英寸中的细小沉积物155挖掘并封装在砂肠管150，该砂肠管被设计用于隔绝沉积物155和相关联的营养物，因此它们不会浸出回到湖泊101中。砂肠管150还可以用于容装不会再悬浮的较重沉积物155。接着将较重的湖泊沉积物155挖掘以填入岛140、144、148内，其外周大致由砂肠管150的位置形成。基于土壤压实工程设计，对岛140、144、148的填入也可以包括细小沉积物。通过从湖床108去除大部分细小沉积物155以及从湖床108去除大多数或全部负载有营养物的沉积物155，显著地改善了湖水102的清澈度和品质。这不仅减少了水柱中的沉积物155和营养物，还提供了为了恢复沿岸带130的沉水植物所需的改进的光穿透。恢复沉水植物帮助将沉积物155进一步锚定至湖床108、减少沉积物155的再悬浮、以及进一步改善水清澈度。沿岸带植物213还利用磷、氮和其他营养物，以进一步改善湖水102的品质。沿整个沿岸带130恢复的沉水植物群落还增大了以浮游植物和藻类为食的浮游动物和鲦鱼的数量。以此方式，已经经由湖泊恢复系统100恢复的湖泊101可以开始自我调节以获得改善的水清澈度和水质。湖泊恢复系统100还恢复了湖泊101中及其周围的本地物种，包括浮游动物、无脊椎动物、鱼类、水生物种、以及从属鱼类、鸟类、和陆生物种。

挖掘还可以包括改变湖泊水深测量(湖床108的地形)并且创建深水通道210以改善循环并且进一步冷却湖水102。湖床108的这种轮廓重新塑造可以改善湖泊101中的自然水流并减少停滞。增大湖泊深度的可变性可以增大水下地形的多样性，并在湖泊的变温层中引入更大的可变性。湖泊水深测量的变化还可以更好地支持期望的鱼类物种，比如鳟鱼和其他多种水生物种。

挖掘还可以包括创建深水通道210，这些深水通道可以高达60至90英尺深或更深。这些深水通道210可以产生热冷却并在湖泊101中产生对流，从而改善循环并使湖水102的整体水温较凉。在以下情况下，通过自然循环获得的改善的对流可以改善水质和清澈度。较低的水温和改善的水循环还可以帮助控制藻类水平。

深水通道210还可以控制浪的大小和力。当在整个湖泊101上行进的浪穿过深水通道210时，浪的能量可以自然消散，从而降低浪的高度。深水通道210还可以为再悬浮的沉积物155提供沉降的位置。在高达60至90英尺或更深的深度处，沉积物155不太可能再悬浮，并且可能储存在实质上较冷的水温下，在这些温度下它们可能不会造成藻类水华。总之，通过挖掘来增加轮廓塑造和深水通道210可以改善水循环、降低水温、降低藻类水华的可能性、减少整个湖泊101的浪作用、以及为鱼和其他水生物种提供更自然和多样化的环境。

挖掘还可以包括和/或促进岛的建立。各种大小和形状的岛可以满足多种保护、恢复和/或开发目的，例如：

·风/浪阻挡物

·增加海岸线

·保护沿岸带

·水生和陆生物种新的和增强的栖息地

·提高娱乐休闲的可能性

·在风灾和暴风雨期间的安全海港

·冰的限制和破裂

·减小表面积和蒸发

·隔绝污泥和沉积物

·创建新财产(房地产)

·恢复和改善湖泊的保护工作的资金源

岛的创建增加了额外的海岸线。岛周围的区域还可以包括额外的沿岸带130面积，在此种植了延伸到湖泊101中的沿岸带植物213。额外的沿岸带植物213可以提供额外的鱼类栖息地和水禽区域。岛上还可以种植将长成天然森林供公众探索和享受的本地树木、灌木、矮树丛和草地。

湖泊101可以包括不同的岛类型，例如：河口岛140、娱乐休闲岛144和开发岛148，如以下进一步描述的。

河口岛或屏障岛140可以被配置用于保护湖泊101的内海岸线，并且允许创建额外的沿岸带130。河口岛140可以形成或以其他方式充当风/浪事件的屏障，并且还可以保护湖泊的外海岸线免受冰流的影响。河口岛140还可以为鸟类、河岸植物建立额外的岛海岸线，并且为沿岸带植物213重建提供场所。在河口岛140与湖泊的海岸线之间的内部水路可以为本地鱼类以及水禽的饲养、筑巢和育雏提供保护区域。

娱乐休闲岛144的大小和位置可以被确定为充当整个湖泊101的风浪阻挡物。娱乐休闲岛144可以具有拱形构型，以便可以在风暴和风/浪事件期间创建受保护的划船区域(例如，安全海港)。娱乐休闲岛144的拱形构型还可以提供供冰流可以在冬末和初春期间聚集和融化的海湾。这帮助减少积聚在河口岛或海岸线上的冰量。

娱乐休闲岛144还可以被设计用于为公众提供更加多样化的湖泊体验。例如，娱乐休闲岛144还可以包括受保护的海湾和小峡谷以允许划船者在一整天中更长的时间享受湖泊101；以及码头和承托包括帆船等船只的其他位置。娱乐休闲岛144还可以包括供玩耍的海滩、供野餐的凉亭、过夜露营地、以及小木屋，以在湖泊101上提供更多的娱乐休闲机会。

开发岛148可以被设计用于与周围流域和谐地生活、工作和重建。可以包括住房、办公、商业和娱乐中心，以专注于以社区为中心的生活。开发岛148可以包括公园、小径、水路以及横贯这些岛并与之相交的其他开放空间。开发岛148可以包括以保护和防护流域以及湖泊101健康为中心的设计方面。以此方式，开发岛148可以支持湖泊101的持续恢复和自然维护。开发岛148还可以提供房地产，该房地产可以被出售并因此提供用于为湖泊恢复项目出资的机制，并且还可以提供税收。

湖泊恢复系统100可以包括用于在开发岛148上提供人类居住的设施和系统。这样的设施和系统可以包括用于结构安装、水和下水道处理、电力和气体分配、垃圾收集、以及有线和无线通信的设施和系统。

湖泊恢复系统100可以包括在湖泊101的周围区域与一个或多个岛140、144、148之间延伸的一个或多个桥149。桥149还可以在一个或多个岛140、144、148之间延伸。桥149可以提供机动车辆、自行车和行人交通。这样，湖泊恢复系统100可以包括与桥149的构造所共用的设施和/或系统。

在某些情况下，岛140、144、148可以由挖掘的材料创建。一些湖泊可以包括显著量的沉积物155和其他挖掘的材料。岛的创建可以提供用于将沉积物155和挖掘的材料重新安置并留存的位置。

砂肠管150可以形成一个或多个岛140、144、148的结构部分。在一些实施例中，砂肠管150可以用于限定岛的外周并且因此围绕岛建立结构边界。因此，砂肠管150可以提供屏障以容纳和/或环绕挖掘的材料，其可以用于填充和构建岛。在其他实施例中，砂肠管150可以仅限定岛的部分外周或边界。在完成岛之后，可以将砂肠管150用挖掘的材料和/或其他景观材料(例如，砾石、岩石、沙子)填埋或部分填埋。填埋砂肠管150可以进一步辅助将湖水102从砂肠管150中驱逐出并且将沉积物155在砂肠管150内压缩。

湖泊恢复系统100的展示实施例可以包括压实设施281，用于将沉积物155和/或用于构建一个或多个岛140、144、148的其他挖掘的材料压实。压实设施281可以包括一种或多种压实方法，包括常规轧制、冲击轧制、快速动态压实、以及动态压实。压实方法可以由岛区域的既定用途、土壤成分、工程研究、以及建筑标准中的至少一项来定义。在一些实施例中，建筑结构可能需要动态压实的深层压实能力，而林荫区域例如可能只需要常规轧制的浅层压实能力。

湖泊恢复系统100的展示实施例还可以包括一个或多个竖直排放管184，这些竖直排放管布置在一个或多个岛140、144、148上以排出填入由填充的砂肠管150形成的岛边界内的挖掘的材料或以其他方式使之脱水。竖直排放管184可以包括竖直开口，该竖直开口包括竖直地布置在岛的挖掘材料内的穿孔或多孔壁。竖直排放管184可以被预先制造为由高密度聚乙烯或任何其他合适的材料形成的刚性穿孔管。多个竖直排放管184可以根据土壤类型、含水量、深度等以各种方式间隔开。竖直排放管184还可以包括套或织物衬里，以防止土壤、泥土、沙子或其他材料阻塞或堵塞穿孔，从而确保水可以进入竖直排放管184的内部中。竖直排放管184可以从岛的表面延伸到岛填充材料的底部。竖直排放管184可以促进挖掘的岛材料的脱水，以准备压实。

挖掘还可以创建沿岸带130。沿岸带130可以包括湖泊101的一部分，其深度高达约15英尺，使得光可以从湖水102的表面穿透到湖床108。沿岸带130可以沿着海岸线定位、或者可以远离海岸线向内定位。这些岛可以创建适合沿岸带130的其他海岸线。沿岸带130还可以出现在任何浅到足以使光能够到达湖泊101的底部或湖泊101中的沉水植物的地方。

在一些情况下，沿岸带130可以包括沿岸带植物213，其可以处理磷和其他营养物，以便为浮游动物、鱼类、无脊椎动物、鸟类和水生物种提供食物和栖息地。健康的沿岸带植物213可以在风/浪事件期间锚定湖泊底部、调节营养物水平、以及控制浮游植物的数量。

沿岸带植物213为以浮游植物为食的浮游动物和本地鲦鱼物种提供栖息地。浮游动物在沿岸带植物213的庇护下繁殖、寻求保护并生长。鲦鱼通常消耗大量的浮游植物。进而较大的鱼类依赖这些较小的物种。有些鱼类物种可能几乎完全以浮游动物为食。其他物种(比如鳟鱼)可能以鲦鱼物种和其他特有鱼类为食。这样，浮游动物、鲦鱼和其他鱼类可以从沿岸带130受益。沿岸带130还可以为无脊椎动物、比如软体动物(其可以自然地过滤湖水102并由此提高水质)提供栖息地。

湖床108的轮廓塑造以及岛140、144、148的建造和放置可以在湖泊101暴露于风117时(例如，当风117出现在湖泊101的表面中和/或上方时)减小浪的高度。在一些实施例中，湖泊恢复系统100可以包括破坏或扰乱风型的岛140、144、148。这样，可以减小风117对湖泊101的表面的影响或效用，并且由此岛140、144、148可以减小浪的高度。湖泊恢复系统100可以包括对岛140、144、148的策略性放置，以便保护湖泊101的一部分(比如沿岸带130)免受风117引起的强大浪和/或大浪(可能对湖泊101和/或湖床108造成损害)的伤害。

放置一个或多个岛140、144、148可以减小整个湖泊101的风区长度。风区长度可以是沿着风117的方向在相对的海岸线之间的暴露的湖泊表面的长度。图3展示了布置在海岸线之间(包括在一个或多个岛140、144、148的海岸线之间)的较短风区长度318，使得风区长度318短于如图6所示的延伸了湖泊101长度的风区长度618。换言之，在所展示的实施例中，湖泊恢复系统100将图6的较长风区长度618有效地划分为多个较短的风区长度318。

减小浪的大小和力量可以促进湖泊101成为航行、水上运动、钓鱼和其他娱乐休闲活动的增强目的地。减小浪的大小和力量还可以提高在湖泊101上的娱乐休闲活动的安全性并潜在地挽救生命。它还可以促进湖水102的品质的恢复，并且能够恢复沿岸带130中的本地沉水植物、以及依靠沿岸带植物213获取食物和栖息地的本土水生和陆生野生生物物种。

如图6所示，湖泊101的表面上的浪还可能在湖泊101的表面下方产生轨道速度615，其进而可能导致沉积物155再悬浮。轨道速度615随着距表面的深度或距离而减小。这样，轨道速度615对湖床108的影响随着湖泊101的深度而减小。通过挖掘以及减小浪的高度来增大湖泊101的深度可以减小轨道速度615、或浪作用可能对湖床108施加的力的大小，从而使沉积物155的再悬浮减少和增强湖泊101的湖水102的品质。降低轨道速度615可以促进沿岸带植物213的生根，并且能够恢复沿岸带的本地沉水植物、以及依靠沿岸带植物物种获取食物和栖息地的本土水生和陆生野生生物物种。通过减小轨道速度615和对湖床108造成的力，可以防止、抑制或显著地减少水柱内的沉积物155的再悬浮。

湖泊恢复系统100可以包括一个或多个子系统以改善湖水102的品质和/或进入湖泊101中的水的品质。来自周围废物处理设施的出水可能是进入湖泊101中的氮和磷的源。磷、氮和总溶解固体的积累可能导致湖泊沉积物155的营养物负荷过剩。对废水处理设施115进行升级可以降低进入湖泊101的磷和氮的含量，并且因此降低湖水102中的磷和氮的含量。环境保护局(EPA)还认识到将废物处理设施中的经处理水中的氮、磷和其他总溶解固体含量最小化的重要性。提出的新EPA标准(1-N级)规定，废水处理设施的总磷流出应限制在每升0.1毫克(mg/L)，而总氮限制在10mg/L。

湖泊恢复系统100可以包括用于从到湖泊中的流入量(比如废水处理出水)中去除磷的子系统。该用于去除磷的子系统可以包括但不限于以下一项或多项：磷沉淀、磷吸附、磷离子交换、和增强的生物除磷能力。

湖泊恢复系统100可以包括用于从到湖泊中的流入量(比如废水处理出水)中去除氮的子系统。该用于去除氮的子系统可以包括但不限于以下一项或多项：生物营养物去除(BNR)、增强营养物去除(ENR)和技术极限(LOT)。生物营养物去除系统典型地包括需氧、缺氧和厌氧过程的组合，这些过程促进经由将硝酸盐转化为氮气得到的生物脱氮作用。生物系统还可以涉及利用藻类来利用和去除氮和/或磷的滞留池。基于生物的系统通常涉及藻类的去除和污泥的浪费。增强营养物去除典型地将BNR与化学沉淀和颗粒介质过滤一起使用，以实现较低的出水氮值。可以使用化学添加和过滤技术来实现最低的出水浓度，所述技术可以涉及高级出水膜过滤过程、离子交换过程和/或吸附过程。

来自雨水系统和耕地/牧场的径流水流入量110可能是进入湖泊101中的磷、氮和生物制剂的另一个源。这样，湖泊恢复系统100可以包括缓解型途径，比如生物过滤机构176，用于改善径流水流入量110进入湖泊101之前的过滤。生物过滤机构176可以包括生物滞留槽和/或生态调节槽，以捕集和/或生物过滤未处理的水。

在一些实施例中，生态调节槽和/或生物滞留槽可以促进一些径流水流入量110以补充地下水供应。当水渗入生物槽时，沉积物和污染物可以被过滤掉。在植物根部和附近土壤中的微生物可以促进进一步分解有害污染物，然后再使任何多余的水返回到湖泊101中。

生态调节槽可以是被设计用于在去除碎屑和污染的同时集中并引导径流水流入量110的通道。生态调节槽还可以在补给地下水方面是有益的。生态调节槽可以被植被覆盖、被护根或是耐旱的。它们可以由具有倾斜侧面的沼泽透水基层组成。

生物滞留槽可以促进从径流水流入量110中去除污染物和沉积物。径流水流入量110可以被收集到处理区域中，该处理区域由草缓冲带、沙床、池塘区域、有机层或覆盖层、种植土壤和植物组成。径流水流入量110可以流过或穿过沙床，这减慢了径流的速度，使其沿着槽区域的长度均匀分布，该槽区域可以由表面有机层和/或地被植物以及下层土壤组成。

湖泊恢复系统100可以包括一个或多个循环泵160。循环泵160可以布置在湖泊101内的各个位置处。如图1所示，在一些情况下，湖泊101可以沿着湖泊101的一侧从入口104接收流入量，这可以提供沿着湖泊101的一侧朝向出口106的水流，这进而可以使湖水102的其他部分比如沿着湖泊101的相对侧相对停滞。因此，相对于湖泊101的更流动部分，停滞部分可以形成更高的盐度。这样，湖泊恢复系统100的一个目的可以是通过机械泵送来改善整个湖泊101的水循环。

可以基于若干因素来选择循环泵送地点，这些因素包括例如湖泊水深测量、溶解氧、氮和磷的浓度、藻类数量、土地利用实践、以及营养物负荷率。可以利用机械循环泵送来提高岛内及其周围的流量，以确保湖水102从入口104引导到湖泊101的每个部分。循环泵160可以是太阳能泵送系统，并且可以被设计用于每分钟移动多达10,000加仑或更多的水。循环泵160还可以提供湖水102的曝气。

在一些实施例中，循环泵160可以包括基本上从湖泊101的表面延伸至湖床108的竖直流动路径、以及绕竖直轴线旋转的一个或多个桨。在一些情况下，停滞水和/或深水可以被抽吸到且向上穿过竖直流动路径，并且进一步到旋转桨中，所述旋转桨可以将水快速回旋，从而增加能量和移动，然后释放回湖水102中。通过循环泵160获得的增大的水循环可以辅助抑制藻类水华和其他水质问题。循环泵160的混合作用还可以促进硅藻和浮游动物，同时限制并防止藻类的影响。

可以使用对湖泊101的高级计算机建模700来确定循环泵160的放置，以确定由于不良水循环，在哪里已经出现了或可能出现水质不良。循环泵160可以与岛140、144、148、深水通道210的策略性放置和设计、以及湖泊水深测量的其他变化相协调地放置在或所识别出的循环不良区域之处或附近，以改善湖水102的循环。循环泵160的一个目的可以是使流入水移动到湖泊101的停滞部分。循环泵160还可以将停滞水移动至湖泊101的邻近于泵送的生物过滤系统164的区域中，在此湖水102可以被过滤且被清洁的，如下文进一步描述的。循环泵160还可以帮助沿岸带植物213作为生物过滤机构。

湖泊恢复系统100可以围绕湖泊101包括一个或多个泵送的生物过滤系统164，以恢复和改善水质。生物过滤系统164可以将水泵送到湖泊101周围区域中的所构造河床上或泵送到岛140、144、148上。在一些实施例中，泵送的生物过滤系统164可以各自每小时处理高达250,000加仑。当湖水102流动经过这些特别设计的河流时，过滤介质(比如砾石、植物和水生生物)可以净化水、将营养物和酸度水平均衡、以及在水返回至湖泊101之前对其氧合。每个泵送的生物过滤系统164在将水返回至湖泊101中之前可以表现为从岩石中出来并流过高达1/2英里或更多的天然流。

泵送的生物过滤系统164可以针对磷、氮、酸度、贫氧、总溶解固体、细菌和其他水质测量来处理水。例如，可以使用天然材料(比如切碎的棕榈树或椰子壳)来构造生物过滤介质。这种生物过滤介质可以在其膜中保留足够的空气，以使水生种植物和河岸带种植物漂浮并支持其生长，这可以有助于将水自然过滤。泵送的生物过滤系统164还可以通过与特别选择的本地植物根接触的生物膜来去除营养物和污染物，从而发挥作用。泵送的生物过滤流床可以衬有水屏障(例如衬有聚脲的土工织物)，以抑制水向周围土壤的流失。生物过滤介质还可以包括软体动物种群，其可以是湖泊101的本地物种。本地贻贝、蜗牛和蛤蜊可以在相对较短的时间内处理大量的湖水102。它们可以通过从湖水102中滤出悬浮的固体、营养物和其他污染物来进一步改善湖水102。

在一些实施例中，生物过滤泵可以是太阳能的，并且可以包括变频驱动器，该变频驱动器的输出可以为每分钟约100加仑至每分钟超过4,000加仑。泵送的生物过滤系统164可以包括在生物过滤系统164的入口和/或出口处的水质监测传感器，以用于测量和评估性能。泵送的生物过滤系统164可以是半自主的，并且可以经由散布在湖泊101周围(包括邻近于泵送的生物过滤系统164的入口)的一个或多个水质传感器的读数来启用和停用。

在一些情况下，湖泊101可以通过解决湖水102中溶解氧的不足来受益。当水停滞不前时，它会失去氧并且通过厌氧细菌过程变得越来越酸性。这种厌氧细菌过程将有毒气体(包括硫化氢、氨气、二氧化碳和甲烷)释放到水柱。这些气体对鱼类、昆虫和有益细菌都是有毒的。

湖泊恢复系统100可以包括一个或多个曝气系统168以改善低溶解氧水平。曝气系统168增大水柱中的溶解氧并改善水质。曝气系统168可以将水翻转并且将恶臭气体带到表面，在此它们被大气中和。氧合的表面水然后可以循环回到湖泊101的底部，在此氧气杀死产生有毒气体的厌氧细菌。曝气系统168还可以将蓝绿藻类布置到湖床108，在此这些藻类由于缺乏阳光而不能水华。通过将问题区域曝气，铁氧化物和锰氧化物可以下沉并沉积在湖床108上。氧化铁和氧化锰都可用于将磷和氮结合到湖床108上。这样，磷和氮可以无法用于藻类生长。

曝气系统168可以包括沿着海岸线布置的空气压缩机和沿着湖床108布置并延伸到湖泊101中的管。曝气系统168可以将空气泵送穿过管并且穿过沿着管的长度和/或在管的端部的多个孔排出。这样，曝气系统168可以在湖床108处提供小气泡源，以至少部分地溶解到湖水102中，从而对湖水102添加氧。

在一些实施例中，曝气系统168可以使用太阳能，并且可以将湖水102中的溶解氧水平从约3(mg/L)增大到7mg/L或更高。科学研究表明，4-5mg/L的溶解氧是支持大量不同鱼类种群的最低量。大的渔业水体中的溶解氧水平通常平均约为9mg/L，而良好的鳟鱼栖息地维持至少7mg/L。

在实施湖泊恢复系统100之前，使用3D建模模拟和水测试可以指示低溶解氧区域可能在湖泊101上的哪里。曝气系统168将位于较深的深水通道210和/或测试可能指示需要更大的氧合的其他区域中，并在其中运行。曝气系统168可以用变频驱动压缩机站进行电子控制，这些变频驱动压缩机站根据在湖泊101周围的策略性位置处获取的溶解氧测量值来以不同的水平运行。曝气系统168可以增强对蓝绿藻类的生长的控制，以及维持本地鱼类的健康的溶解氧水平。随着时间的推移，随着沿岸带130的重新建立，沿岸带植物213的溶解水平可以产生湖泊101的溶解氧需求的很大一部分。这样，曝气系统168可以以较低的水平运行，或者可以仅在一年中的某些时间(例如在秋末)运行，以维持期望的氧水平。

湖泊恢复系统100可以包括如图7所示的计算机模型700。计算机模型700可以基于一种或多种算法710提供湖泊101的预测特征，其可以在实施湖泊恢复系统100的一个或多个部件之后出现。计算机模型700可以根据算法710接收多个输入720并产生多个输出730。例如，在一个实施例中，该多个输入720可以包括与湖泊101的物理属性和环境条件相关联的数据，比如湖泊101的长度和宽度、湖泊101的整个表面上的一个或多个风区长度318、618、湖泊101的各个部分的深度、岛的位置和大小、以及风向和风速。例如，该多个输出730于是可以包括关于在湖泊表面上的各个位置处的浪的高度以及在沿着湖床108的各个位置处的轨道速度的幅度的预测。在另一个实施例中，可以进一步结合计算机模型700。例如，其他输出730可以包括关于以下的预测：在湖泊周围的期望位置处的循环增大、氧合改善、水温降低、蒸发水平降低、水的清澈度增大、或在湖泊周围的各个位置处的湖泊浑浊度降低。

图8示出了根据湖泊101的计算机模型700，岛的放置可能对浪强度/高度产生的减小效果。示出了计算机生成的有或没有岛的湖泊模型的两个展示。如图所示，当湖泊101暴露于风117时，在湖泊表面的各个位置展示了浪的预测幅度。通过所展示的浪的密度和高度在视觉上指示了浪的不同幅度。图8中还示出了以下图例，指示了与图展示中的视觉上指示的浪幅度相对应的示例性浪高度范围。如图所示，计算机模型700预测与不存在岛时相反，在存在岛时，浪幅度显著减小。量化地，计算机模型700的结果指示，在每小时26英里的风事件期间，岛将整个湖泊101的浪高度减小了60％。

通过挖掘来减小浪高度并增大湖泊深度可以减小浪作用施加在湖床108上的力的量。当浪高度被减小并且湖泊深度增大时，该组合效果使浪作用施加在湖泊底部的力显著减小。

以下数学公式预测浪高度和湖泊深度如何改变浪施加在湖床108上的力的量(轨道速度615)。

上述公式中的变量为：

w＝轨道速度(m/s±1)

p＝常数

H＝浪高度(m)

T＝浪周期(s)

k＝浪数量(2p/L；m±1)L＝浪长度(m)

z＝观察深度(列中为负；m)

x＝在水平方向上观察浪的点或位置(m)

ω＝浪弧度频率(2p/T；s±1)

t＝观察时间(s)

根据等式，如果浪周期和浪数量变量保持恒定，则影响轨道速度615的变量是(1)H浪高度和(2)湖泊的z深度。项sin(kx±wt)是浪速度的周期分量，并且是浪内的力的自然可变性的函数。当水表面的高度为零时，在波峰与波谷之间，周期分量在x值等于0.25L和0.75L时具有(周期)最大值。随着水深度增大，周期分量对改变轨道速度615的影响变得较小。因此，浪的高度和湖泊101的深度的变化可以对轨道速度615具有最大的影响，并且因此，提供最大的机会来控制和/或减小轨道速度615。

根据等式，在九英尺的示例性平均深度处，影响轨道速度615的最重要变量是H浪高度和湖泊的z深度。这显示了，浪高度的减小使轨道速度615线性减小，而湖泊101深度的增大使轨道速度615呈指数减小。

例如，风和浪模型以及对湖泊101的变深可以估计到：在完成挖掘并创建岛之后，在建模的示例性每小时26英里的风事件期间，可以将湖泊底部101上的浪的力减小高达500％或更多，这进而预测沉积物155很少或没有从湖泊底部101再悬浮，因此水的清澈度得到改善。所获得的降低的轨道速度615还可以显著降低所引起的竖直力的程度，从而抑制水生植物的连根拔起、破坏或以其他方式造成的损害，从而显著地提高沉水植物沿着湖泊底部的成功重建。总之，由于策略性挖掘和岛创建，将减小风和浪作用以及湖泊底部扰动，由此允许湖泊将湖水102从浑浊的富营养化状态转变为恢复的清水状态。

在一些情况下，非本地鱼类可能已经被引入到湖泊101中，它们可能与本地鱼类竞争并导致本地鱼类种群减少。如图9所示，湖泊恢复系统100可以包括鱼类根除设施和/或子系统915，其被配置用于从湖泊101根除非本地鱼类物种。在一些情况下，去除非本地鱼类可能需要暂时去除湖泊101中的所有鱼类。在一些实施例中，鱼类根除设施或子系统915可以包括鱼类去除化合物916和被配置用于将鱼类去除化合物916引入湖水102中的递送设施。

在一些情况下，湖泊101还可以是一种或多种本地鱼类的唯一位置(家)。在这种情况下，可能需要在从湖泊101去除所有鱼之前，先从湖泊101中收集这些本地鱼类。因此，在一些实施例中，湖泊恢复系统100可以包括鱼类收集设施910，该鱼类收集设施可以包括能够捕获本地鱼类的网911、或能够暂时电晕鱼类的电击器，然后可以从湖泊101的表面取走鱼类。湖泊恢复系统100还可以包括鱼类养殖设施920，比如用于养护和/或养殖本地鱼类的鱼类孵化场共用的设施。湖泊恢复系统100还可以包括鱼类引入设施925，该鱼类引入设施可以包括具有水箱的、能够将鱼类运输至湖泊101的卡车。该水箱还可以包括端口，该端口被配置用于将鱼类从水箱释放到湖泊101中。

在一些实施例中，湖泊恢复系统100可以与湖泊(水体)的一部分(比如海湾或泻湖)相关联。在这样的实施例中，湖泊恢复系统100可以将这部分与湖泊分开或隔离。这样，分开结构可以由来自湖床108的挖掘材料形成，其可以包括布置在砂肠管150内的沉积物155。在一些实施例中，填充有沉积物155的砂肠管150可以对湖泊101周围的海岸线或湖床108的不与岛或海岸线相关联的其他部分提供结构。

在本发明的一个实施例中，在对湖泊101的其余部分进行处理时，海湾或泻湖可以用于维持特有的鱼类物种、比如琼裂鳍亚口鱼(June Sucker)并使之生长。以此方式，可以将特有物种的健康种群维持在湖泊102的隔绝部分中以及在鱼类孵化场920中(参见图9)。一旦已经完成从湖泊102中去除入侵物种并且已经产生鱼类和浮游动物的栖息地，就可以在湖泊102中重建特有物种、比如琼裂鳍亚口鱼，并使其恢复到健康的种群水平，并且潜在地甚至更接近历史种群数量。

湖泊恢复系统100还可以包括与除了鱼类之外、可能曾经居住或没有居住在湖泊101和/或湖泊101周围区域的野生生物的恢复和/或引入所共用的设施和方法。此类野生生物可以包括但不限于鸟类，包括水禽、哺乳动物、水生物种、水生昆虫、陆生物种、爬行动物和两栖动物。

在一些实施例中，湖泊恢复系统100可以包括一个或多个种植垫1005，如图10所示。种植垫1005可以由多孔织物形成，其可以固定到沿岸带130内的湖床108上。种植垫1005可以覆盖沿岸带130的区域，并且由此保护或固定湖床108的在种植垫1005下方的部分。种植垫1005可以包括多个开口，沿岸带植物213可以穿过该多个开口布置。种植垫1005还可以由可生物降解的材料形成，该材料被配置成在沿岸带植物213开始在湖床108中生根时分解到湖水102中。这样，可以通过将沿岸带植物213的根延伸穿过种植垫1005中的开口并进入种植垫1005下方的湖床108中，并且允许沿岸带植物213的顶部分延伸到种植垫1005上方，来种植沿岸带植物213。以此方式种植沿岸带植物213可以保护沿岸带植物213在风/浪事件期间不被连根拔起或以其他方式被损害。

在一些情况下，入侵植物物种可能打败本地植物，从而导致入侵植物物种占据湖泊101周围的挺水带和河岸带。这样，在如图11所示的一些实施例中，湖泊恢复系统100可以包括被配置用于去除入侵植物的植物去除或根除设施1103，以及被配置为在挺水带和河岸带中种植本地植物1101的植物引入设施1105。植物去除设施1103可以包括能够挖掉入侵植物的根的拖拉机，比如反铲。其他植物去除设施1103可以包括除草剂喷雾器和/或丙烷炬，用于杀死、燃烧或以其他方式摧毁入侵植物。植物引入设施1105可以包括手动挖孔工具，例如用于较小植物的铲子和/或用于较大植物的动力钻。自动化和/或半自动化种植设施也在本披露的范围内。

图12展示了湖泊恢复方法1200的一个实施例。除非另有说明，否则本文描述的任何方法实施例的步骤不一定要求以任何特定的顺序执行或甚至按顺序地执行，也不要求这些步骤仅执行一次。此外，在一些实施例中，可以省略本文描述的一个或多个步骤。湖泊恢复方法1200可以包括分析1210湖泊的状态或条件。分析1210可以包括进行测量和/或执行与湖的条件相关联的测试。在一些实施例中，分析1210可以包括测量湖水的品质。湖水的测试和测量可以包括但不限于氮、磷、氧、盐度、总溶解固体、悬浮沉积物、以及温度的水平。

分析1210可以包括评估湖泊周围的环境条件，包括但不限于湖泊表面上的风和所产生的浪作用、进来和流出的河流流量、温度范围、湿度、雨水径流、废水处理设施的出水、海岸线植物、土壤、和湖床的岩芯样本。待分析的湖泊的其他条件可以包括水深测量、表面积、海拔、水流、停滞、娱乐休闲用途、沿岸带状态、入侵和本地鱼类、动物和植物。分析1210还可以包括对湖泊的科学建模，其可以预测一个或多个过程可以如何影响湖泊的条件。可以用计算机模型来执行分析1210。

分析1210可以包括具体评估在湖泊表面上的各个位置处的浪的高度、浪周期、浪数量、和浪长度。具体的浪分析1210还可以包括在沿着湖泊底部的各个位置处的所得轨道速度(施加在湖泊底部上的力)。分析1210还可以包括评估布置在湖泊底部的沉积物的条件，该条件可以包括但不限于体积、深度、位置、颗粒大小、和营养物水平。具体的水分析1210可以包括在湖泊内各个位置处的营养物和/或污染物水平，以及识别营养物和/或污染物的源。

湖泊恢复方法1200可以包括对湖泊底部进行挖掘1220。挖掘1220可以包括从湖泊底部去除沉积物，例如，该沉积物可以包括高水平营养物、例如氮和磷的细小颗粒。挖掘1220可以包括增大湖泊的平均深度、塑造湖泊的水下地形、提供通道和沿岸带。挖掘1220还可以增大湖泊的蓄水能力。挖掘1220还可以包括将沉积物聚集并封装在砂肠管中。

湖泊恢复方法1200还可以包括岛创建1230，其可以包括岛的设计、构造、以及放置。岛可以由从湖泊底部挖掘的沉积物材料(包括封装在砂肠管中的沉积物)形成。岛的形状和位置可以被确定为扰乱风型、减小风区长度、以及阻碍浪作用。岛创建1230可以包括根据工程规范和/或标准将岛材料压实，以便提供基础能力来支撑比如建筑物等结构。

湖泊恢复方法1200还可以包括进水处理1240，即，随进入湖泊中的水的处理。进水处理1240可以包括将径流水流入量生物过滤、以及降低来自废水处理设施的出水的磷和氮水平。

湖泊恢复方法1200还可以包括湖水处理1250，即对湖泊内的水的处理。湖水处理1250可以包括对湖水进行氧合、循环和生物过滤。对湖水进行生物过滤可以包括将湖水泵送到湖泊周围区域中的所构造河床或泵送到岛上。

湖泊恢复方法1200还可以包括沿岸带恢复1260，即沿岸带的恢复或创建，其可以包括对湖床进行轮廓塑造以及种植沿岸带植物。种植沿岸带植物可以包括将沿岸带植物的一部分布置穿过种植垫中的开口。

湖泊恢复方法1200还可以包括植物恢复1270，其可以包括沿着海岸线和/或在湖泊内去除入侵植物并种植本地植物。

湖泊恢复方法1200还可以包括鱼类恢复1280，其可以包括从湖泊和/或周围区域中去除非本地鱼类和/或动物，以及将本地鱼类和/或动物重新引回到湖泊和/或周围区域中。恢复本地鱼类可以包括从湖泊中收集本地鱼类物种、养殖本地鱼类物种、以及将本地鱼类物种重新引回到湖泊中。

示例性实施例

以下是本披露范围内的一些示例实施例。为了避免提供本披露内容的复杂性，并未单独地且明确地披露下面列出的所有示例，因为本文已将其设想为可与下面列出的所有其他示例以及上文披露的其他实施例组合。除非本领域的普通技术人员将理解下面列出的这些示例(以及上面披露的实施例)是不可组合的，否则在本披露的范围内想到了，这样的示例和实施例是可组合的。

示例1.一种用于恢复水体的系统，包括：一台或多台挖泥机，该一台或多台挖泥机用于从水体地层中去除沉积物以增大该水体的深度；以及用于接纳并封装从该水体地层中去除的沉积物的一个或多个砂肠管，该一个或多个砂肠管被布置形成该水体内的一个或多个岛的边界，该一个或多个岛被定位用于以下中的至少一种：(i)扰乱该水体的表面上的风型，(ii)减小风区长度；以及(iii)阻碍浪作用，其中，该一台或多台挖泥机泵送该沉积物以填充这些砂肠管，并且其中，该一台或多台挖泥机泵送沉积物以提供岛材料来填入由该一个或多个岛各自的这些砂肠管形成的边界内，从而构造该一个或多个岛。

示例2.如示例1所述的系统，进一步包括计算机建模，该计算机建模用于对以下进行建模：该水体的表面上的风型；该水体的浪作用；以及浪对该水体地层施加的力。

示例3.如示例1所述的系统，其中，这些挖泥机进一步用于改变该水体的水深测量。

示例4.如示例1所述的系统，其中，该一个或多个砂肠管各自包括被配置成允许水穿过并且截留其中所含沉积物的土工布材料。

示例5.如示例1所述的系统，其中，该一个或多个岛各自被构造成出现在该水体的表面上方。

示例6.如示例1所述的系统，其中，该一个或多个岛进一步被定位成至少部分地限定影响该水体内的循环和/或温度的通道。

示例7.如示例1所述的系统，其中，该一台或多台挖泥机进一步用于在泵送沉积物以填充该砂肠管时从该一个或多个砂肠管中驱逐出水以固结并压缩该沉积物。

示例8.如示例1所述的系统，进一步包括一个或多个预制竖直排放管(PVD)，该一个或多个预制竖直排放管有待定位在该一个或多个岛的岛材料内以促进岛材料的脱水并且帮助将该一个或多个岛压实。

示例9.如示例1所述的系统，进一步包括压实设施，该压实设施用于将该一个或多个岛的岛材料压实。

示例10.如示例1所述的系统，进一步包括用于处理流到该水体中的进水的一个或多个源的水质设施，该水质设施用于减小该进水的营养物含量。

示例11.如示例1所述的系统，进一步包括入侵植物物种根除设施，该入侵植物物种根除设施用于根除该水体的一种或多种入侵植物物种。

示例12.如示例1所述的系统，进一步包括入侵动物物种根除设施，该入侵动物物种根除设施用于根除该水体的一种或多种入侵动物物种。

示例13.如示例1所述的系统，进一步包括本地植物物种引入设施，该本地植物物种引入设施用于种植该水体的一种或多种本地植物物种。

实例14.如示例13所述的系统，其中，该植物物种引入设施用于在该水体内的、光一直穿透到该水体地层的被淹没的沿岸带处种植该水体的一种或多种本地植物物种。

示例15.如示例13所述的系统，其中，该植物物种引入设施包括：一个或多个种植垫，该一个或多个种植垫用于将一种或多种本地植物物种在被淹没的沿岸带处固定至该水体地层。

示例16.如示例1所述的系统，进一步包括本地动物物种引入设施，该本地动物物种引入设施用于引入该水体的一种或多种本地动物物种。

示例17.如示例1所述的系统，进一步包括一个或多个曝气系统，该一个或多个曝气系统用于对该水体提供气泡，由此增大该水体的溶解氧含量。

示例18.如示例1所述的系统，进一步包括一个或多个生物过滤系统，每个生物过滤系统包括一个或多个泵，用于将水从该水体内泵送到所构造河床内的生物过滤介质上，以过滤该水并且减小该水的营养物含量。

示例19.如示例1所述的系统，进一步包括一个或多个循环泵，用于在该水体内引起水流。

示例20.一种用于恢复水体的方法，包括：分析该水体以确定该水体的条件，所述条件包括：该水体的表面上的风型以及和所产生的该水体的浪作用，包括浪高度、该浪作用而在该水体地层上的力、以及布置在该水体地层上的沉积物层的深度；对该水体地层进行挖掘以增大该水体的深度并且从该水体地层去除沉积物；以及使用包括来自该水体地层的沉积物在内的挖掘的材料来在该水体内形成一个或多个岛。

示例21.如示例20所述的方法，进一步包括将该一个或多个岛定位用于(i)扰乱该水体的表面上的风型、(ii)减小风区长度；以及(iii)阻碍浪作用。

示例22.如示例20所述的方法，其中，形成该一个或多个岛包括：在该挖掘的材料内定位一个或多个预制竖直排放管(PVD)以将该挖掘的材料脱水。

示例23.如示例20所述的方法，其中，形成该一个或多个岛包括：根据期望的工程规格和/或标准将该挖掘的材料压实，以及提供结构能力来支撑该一个或多个岛上的结构。

示例24.如示例20所述的方法，并且其中，形成该一个或多个岛进一步包括：将该一个或多个砂肠管定位在该水体内以围绕该一个或多个到中的每个岛限定至少一部分边界，并且其中，挖掘进一步包括：将沉积物封装在该一个或多个砂肠管中以创建该部分边界。

示例25.如示例24所述的方法，其中，分析进一步包括：确定该沉积物的营养物含量，并且其中，封装在该一个或多个砂肠管中的沉积物包括升高的营养物含量。

示例26.如示例20所述的方法，其中，挖掘进一步包括：沿着该水体地层创建通道以影响该水体的循环和/或温度。

示例27.如示例20所述的方法，其中，分析进一步包括：确定流到该水体中的进水的营养物含量，并且其中，该方法进一步包括：处理该进水以减小该进水的营养物含量，由此提高该进水的水质。

示例28.如示例20所述的方法，进一步包括根除该水体和/或该水体的海岸线的一种或多种入侵植物物种。

示例29.如示例20所述的方法，进一步包括根除该水体的一种或多种入侵动物物种。

示例30.如示例20所述的方法，进一步包括将一种或多种本地植物物种引入该水体中、引入该水体内的一个或多个区域以及沿着该水体的海岸线。

示例31.如示例20所述的方法，进一步包括将一种或多种本地动物物种引入该水体中。

示例32.如示例31所述的方法，其中，引入该水体的一种或多种本地动物物种进一步包括：从该水体收集该一种或多种本地动物物种中的至少一种。

示例33.一种用于恢复水体的生态系统的系统，包括计算机实施的建模，该计算机实施的建模对以下进行建模：该水体的表面上的风型；该水体的浪作用，包括浪高度、浪周期、浪数量、浪长度；浪或轨道速度对该水体地层或底部施加的力；该水体地层或底部上的负载有营养物的沉积物层的深度；污染物/营养物的源；本地植物和/或动物物种；入侵植物和/或动物物种；一台或多台挖泥机，该一台或多台挖泥机用于从该水体地层去除或挖掘负载有营养物的细小沉积物以增大该水体平均深度并改变该水体的水深测量；用于接纳并封装、固结以及压缩从该水体地层中去除的沉积物的一个或多个砂肠管，每个砂肠管包括被配置成允许水穿过并且截留其中所含沉积物的土工布材料(例如，土工织物)，该一个或多个砂肠管被布置形成一个或多个岛(例如，在该水体内并且出现在该水体的表面上方的陆地地块)的边界或外周，该一个或多个岛被定位用于以下中的至少一种：(i)扰乱该水体的表面上的风型，(ii)减小风区长度，即，相对海岸线之间的被风吹过而在该水体的表面上产生浪作用的水长度；以及(iii)阻碍浪作用，以及至少部分地限定影响该水体内的循环和/或温度的通道，其中，该一台或多台挖泥机泵送负载有营养物的细小沉积物以填充这些砂肠管并且从该一个或多个砂肠管中驱逐出水以固结并压缩该负载有营养物的细小沉积物，并且其中，该一台或多台挖泥机泵送该负载有营养物的细小沉积物挖掘材料以提供岛材料来填入由该一个或多个岛各自的这些砂肠管形成的边界内，从而构造该一个或多个岛；一个或多个预制竖直排放管(PVD)，该一个或多个预制竖直排放管有待定位在该一个或多个岛的岛材料内以促进岛材料的脱水并且帮助将该一个或多个岛压实；压实设施，该压实设施用于根据期望的工程规格和/或标准将该一个或个岛的岛材料压实，以及提供结构能力来支撑该一个或多个岛上的结构，该压实设施包括以下中的至少一种：常规轧制设施、冲击轧制设施、快速动态压实设施、以及动态压实设施：用于处理流到该水体中的进水的一个或多个源的水质设施，该水质设施用于减小该进水的营养物含量并且由此降低该水体的营养物负荷；入侵植物物种根除设施，该入侵植物物种根除设施用于沿着该水体的海岸线和/或在该水体内根除或减少该水体的一种或多种入侵植物物种；包括鱼类在内的入侵动物物种根除设施，该入侵动物物种根除设施用于沿着该水体的海岸线和/或在该水体内根除或减少该水体的包括鱼类在内的一种或多种入侵动物物种；本地植物物种引入设施，该本地植物物种引入设施用于沿着该水体的海岸线种植或恢复该水体的一种或多种本地植物物种以恢复河岸带、和/或在该水体内种植或恢复该水体的一种或多种本地植物物种以恢复沿岸带；以及包括鱼类在内的本地动物物种引入设施，该本地动物物种引入设施用于沿着该水体的海岸线和/或在该水体内引入该水体的包括鱼类在内的一种或多种本地动物物种。

示例34.一种用于恢复水体的生态系统的方法，包括分析水体以确定该水体的表面上的风型；该水体的浪作用，包括浪高度、浪周期、浪数量、浪长度；浪或轨道速度对该水体地层或底部施加的力；该水体地层或底部上的负载有营养物的沉积物层的深度；污染物/营养物的源；本地植物和/或动物物种；入侵植物和/或动物物种；从该水体地层去除或挖掘负载有营养物的细小沉积物以增大该水体平均深度并改变该水体的水深测量；使用从该水体地层移除的沉积物形成在该水体内并且出现在该水体的表面上方的一个或多个岛(陆地地块)，该一个或多个岛被定位用于以下中的至少一种：(i)扰乱该水体的表面上的风型，(ii)减小风区长度，即，被风吹过而在该水体的表面上产生浪作用的水长度；以及(iii)阻碍浪作用，以及至少部分地限定影响该水体内的循环和/或温度的通道；根据期望的工程规格和/或标准将该一个或个岛的岛材料压实，以及提供结构能力来支撑该一个或多个岛上的结构，处理流到该水体中的进水的一个或多个源以减小该进水的营养物含量并且由此降低该水体的营养物负荷，并且改善该进水的水质；沿着该水体的海岸线和/或在该水体内根除或减少该水体的一种或多种入侵植物物种；沿着该水体的海岸线和/或在该水体内根除或减少该水体的包括鱼类物种在内的一种或多种入侵动物物种；沿着该水体的海岸线和/或在该水体内种植或恢复该水体的一种或多种本地植物物种；以及沿着该水体的海岸线和/或在该水体内种植或恢复该水体的包括鱼类物种在内的一种或多种本地动物物种。

示例35.一种用于恢复水体内的沿岸带的系统，该沿岸带包括该水体的、光穿透到该水体地层的区域，该系统包括：计算机实施的建模，该计算机实施的建模对以下进行建模：该水体的表面上的风型；该水体的浪作用，包括浪高度、浪周期、浪数量、浪长度；浪或轨道速度对该水体地层或底部施加的力；该水体地层或底部上的负载有营养物的沉积物层的深度；污染物/营养物的源；本地植物和/或动物物种；入侵植物和/或动物物种；该水体长度和宽度；一台或多台挖泥机，该一台或多台挖泥机用于从该水体地层去除或挖掘负载有营养物的细小沉积物，并且将该沿岸带内的水体深度深大至高达15英尺深并改变该水体的水深测量；用于接纳并封装从该水体地层中去除的沉积物的一个或多个砂肠管，每个砂肠管包括被配置成允许水穿过并且截留其中所含沉积物的土工布材料(例如，土工织物)，该一个或多个砂肠管被布置形成该水体内的一个或多个岛的边界或外周，该一个或多个岛被定位用于以下中的至少一种：(i)扰乱该水体的表面上的风型，(ii)减小风区长度，即，被风吹过而在该水体的表面上产生浪作用的水长度；以及(iii)阻碍浪作用，其中，该一台或多台挖泥机泵送沉积物以填充该砂肠管，并且其中，该一台或多台挖泥机泵送沉积物挖掘材料以提供岛材料来填入由该一个或多个岛各自的这些砂肠管形成的边界内，从而构造该一个或多个岛；用于处理流到该水体中的进水的一个或多个源的水质设施，该水质设施用于减小该进水的营养物含量并且由此降低该水体的营养物负荷；入侵植物物种根除设施，该入侵植物物种根除设施用于至少在该沿岸带内以及沿着该水体的海岸线和/或在该水体内根除或减少该水体的一种或多种入侵植物物种；包括鱼类物种在内的入侵动物物种根除设施，该入侵动物物种根除设施用于沿着该水体的海岸线和/或在该水体内根除或减少该水体的包括鱼类物种在内的一种或多种入侵动物物种；本地植物物种引入设施，该本地植物物种引入设施用于在该沿岸带内和/或沿着该水体的海岸线种植或恢复该水体的一种或多种本地植物物种以恢复河岸带，该本地植物物种引入设施包括一个或多个垫以固定沿岸带植物的起始部，所述垫有待固定至该水体地层以将沿岸带植物的起始部种植在该沿岸带中；以及包括鱼类物种在内的本地动物物种引入设施，该本地动物物种引入设施用于沿着该水体的海岸线和/或在该水体内引入该水体的包括鱼类物种在内的一种或多种本地动物物种。

示例36.一种用于恢复水体内的沿岸带的方法，该沿岸带包括该水体的、光穿透到该水体地层的区域，该方法包括：分析水体以确定该水体的表面上的风型；该水体的浪作用，包括浪高度、浪周期、浪数量、浪长度；浪或轨道速度对该水体地层或底部施加的力；该水体地层或底部上的负载有营养物的沉积物层的深度；污染物/营养物的源；本地植物和/或动物物种；入侵植物和/或动物物种；从该水体地层去除或挖掘负载有营养物的细小沉积物以将该沿岸带内的水体平均深度增大至高达15英尺并改变该水体的水深测量；用挖掘的材料(例如，来自该水体地层的沉积物)来填充砂肠管，以在该水体内形成一个或多个岛的边界；使用挖掘的材料(可以包括从该水体地层去除的沉积物)填入该边界内以创建高于该水体的表面的岛，该一个或多个岛被定位用于通过以下中的至少一种来减小由于浪作用而在该水体的底部上形成的轨道速度：(i)扰乱高于该沿岸带的水体的表面上的风型，(ii)减小风区长度，即，被风吹过而在该水体的表面上产生浪作用的水长度；以及(iii)阻碍该沿岸带内的浪作用，以及至少部分地限定影响该水体内的循环和/或温度的通道；处理(包括生物过滤)流到该水体中的进水的一个或多个源以减小该进水的营养物含量并且由此降低该水体的营养物负荷，并且改善该沿岸带的水质；至少在该沿岸带内、沿着该水体的海岸线和/或在该水体内根除或减少该水体的一种或多种入侵植物物种；沿着该水体的海岸线和/或在该水体内根除或减少该水体的包括鱼类在内的一种或多种入侵动物物种；沿着该水体的海岸线和/或在该水体内种植或恢复该水体的一种或多种本地植物物种；以及沿着该水体的海岸线和/或在该水体内种植或恢复该水体的包括鱼类物种在内的一种或多种本地动物物种。

示例37.如权利要求36所述的方法，进一步包括将沿岸带植物的起始部的垫在该沿岸带内固定至该水体地层，这些垫将沿岸带植物的起始部固定以将该沿岸带植物的起始部种植在该沿岸带中，其中，这些垫是可生物降解的以在沿岸带植物的起始部的根生长到该水体地层中或以其他方式抓住其时分解到该水体中。

示例38.一种用于控制水体内的浪作用的系统，包括：计算机实施的建模，该计算机实施的建模对以下进行建模：该水体的表面上的风型；该水体的浪作用，包括浪高度、浪周期、浪数量、浪长度；该水体的长度和宽度；以及该水体的深度；一台或多台挖泥机，该一台或多台挖泥机用于从该水体地层去除或挖掘负载有营养物的细小沉积物以增大该水体平均深度并改变该水体的水深测量，这可以包括创建一个或多个通道；用于接纳并封装、固结以及压缩从该水体地层中去除的沉积物的一个或多个砂肠管，每个砂肠管包括被配置成允许水穿过并且截留其中所含沉积物的土工布材料(例如，土工织物)，该一个或多个砂肠管被布置形成一个或多个岛(例如，在该水体内并且出现在该水体的表面上方的陆地地块)的边界或外周，该一个或多个岛被定位用于以下中的至少一种：(i)扰乱该水体的表面上的风型，(ii)减小风区长度，即，相对海岸线之间的被风吹过而在该水体的表面上产生浪作用的水长度；以及(iii)阻碍浪作用，以及至少部分地限定影响该水体内的循环和/或温度的一个或多个通道，其中，该一台或多台挖泥机泵送负载有营养物的细小沉积物以填充这些砂肠管并且从该一个或多个砂肠管中驱逐出水以固结并压缩该负载有营养物的细小沉积物，并且其中，该一台或多台挖泥机泵送该负载有营养物的细小沉积物挖掘材料以提供岛材料来填入由该一个或多个岛各自的这些砂肠管形成的边界内，从而构造该一个或多个岛。

示例39.一种用于控制水体内的变化浪作用的方法，包括：分析水体以确定该水体的表面上的风型；该水体的浪作用，包括浪高度、浪周期、浪数量、和浪长度；以及浪或轨道速度对该水体地层或底部施加的力；从该水体地层去除、挖掘沉积物以增大该水体平均深度并改变该水体的水深测量；将砂肠管定位成形成该水体内的一个或多个岛的边界，这些砂肠管被定位成创建该一个或多个岛以用于以下中的至少一种：(i)扰乱该水体的表面上的风型，(ii)减小风区长度，即，被风吹过而在该水体的表面上产生浪作用的水长度；(iii)阻碍浪作用，以及至少部分地限定影响该水体内的循环和/或温度的通道；以及(iv)在该水体内创建海港；用挖掘的材料(例如，来自该水体地层的沉积物)来填充这些砂肠管；以及使用挖掘的材料(可以包括从该水体地层去除的沉积物)填入该边界内以创建高于该水体的表面的岛。

示例40.一种用于恢复和开发水体的系统，包括：计算机实施的建模，该计算机实施的建模对以下进行建模：该水体的表面上的风型；该水体的浪作用，包括浪高度、浪周期、浪数量、浪长度；浪或轨道速度对该水体地层或底部施加的力；该水体的长度和宽度；该水体地层或底部上的负载有营养物的沉积物层的深度；污染物/营养物的源；本地植物和/或动物物种；入侵植物和/或动物物种；一台或多台挖泥机，该一台或多台挖泥机用于从该水体地层去除或挖掘负载有营养物的细小沉积物以增大该水体平均深度并改变该水体的水深测量；用于接纳并封装、以及固结和压缩从该水体地层中去除的沉积物的一个或多个砂肠管，每个砂肠管包括被配置成允许水穿过并且截留其中所含沉积物的土工布材料(例如，土工织物)，该一个或多个砂肠管被布置形成一个或多个岛(例如，在该水体内并且出现在该水体的表面上方的陆地地块)的边界或外周，该一个或多个岛被定位用于以下中的至少一种：(i)扰乱该水体的表面上的风型，(ii)减小风区长度，即，被风吹过而在该水体的表面上产生浪作用的水长度；以及(iii)阻碍浪作用，以及至少部分地限定影响该水体内的循环和/或温度的通道，其中，该一台或多台挖泥机泵送负载有营养物的细小沉积物以填充这些砂肠管并且从该一个或多个砂肠管中驱逐出水以固结并压缩该负载有营养物的细小沉积物，并且其中，该一台或多台挖泥机泵送该负载有营养物的细小沉积物挖掘材料以提供岛材料来填入由该一个或多个岛各自的这些砂肠管形成的边界内，从而构造该一个或多个岛；一个或多个预制竖直排放管(PVD)，该一个或多个预制竖直排放管有待定位在该一个或多个岛的岛材料内以促进岛材料的脱水并且帮助将该一个或多个岛的岛材料压实；压实设施，该压实设施用于根据期望的工程规格和/或标准将该一个或个岛的岛材料压实，以及提供结构能力来支撑该一个或多个岛上的结构；用于处理流到该水体中的进水的一个或多个源的水质设施，该水质设施用于减小该进水的营养物含量并且由此降低该水体的营养物负荷，从而恢复该进水的天然成分；入侵植物物种根除设施，该入侵植物物种根除设施用于沿着该水体的海岸线和/或在该水体内根除或减少该水体的一种或多种入侵植物物种；包括鱼类物种在内的入侵动物物种根除设施，该入侵动物物种根除设施用于沿着该水体的海岸线和/或在该水体内根除或减少该水体的包括鱼类物种在内的一种或多种入侵动物物种；本地植物物种引入设施，该本地植物物种引入设施用于沿着该水体的海岸线种植或恢复该水体的一种或多种本地植物物种以恢复河岸带、和/或在该水体内种植或恢复该水体的一种或多种本地植物物种以恢复沿岸带；包括鱼类物种在内的本地动物物种引入设施，该本地动物物种引入设施用于沿着该水体的海岸线和/或在该水体内引入该水体的包括鱼类物种在内的一种或多种本地动物物种；以及用于在该一个或多个岛上安装一个或多个结构以供人类居住的结构安装设施。

示例41.一种用于恢复和开发水体的方法，包括：分析水体以确定该水体的表面上的风型；该水体的浪作用，包括浪高度、浪周期、浪数量、和浪长度；浪或轨道速度对该水体地层或底部施加的力；该水体地层或底部上的负载有营养物的沉积物层的深度；污染物/营养物的源；本地植物和/或动物物种；入侵植物和/或动物物种；收集用于恢复和开发水体的第一部分(例如自然海湾)的资源，例如筹款、融资，以适应发展；利用所收集的资源通过以下来恢复该水体的第一部分；从该水体的第一部分的地层去除挖掘的负载有营养物的细小沉积物以增大该水体的平均深度并改变该水体的第一部分的水深测量，从而恢复该水体的第一部分内的水的流动和/或循环的自然状态；将砂肠管定位成形成屏障(例如堤道)的边界，以构造将该水体的第一部分与该水体的其余部分隔离的屏障；用挖掘的材料(例如，来自该水体地层的沉积物)来填充这些砂肠管以形成该屏障的边界；使用挖掘的材料(例如，从该水体的第一部分的地层去除的沉积物)填入该边界内以创建高于该水体的表面的陆地地块屏障，根据期望的/相关的工程规格和/或标准来将该陆地地块屏障压实，以及提供支撑该陆地地块屏障上的基础结构的能力；处理流到该水体的第一部分中的进水的一个或多个源以减小该进水的营养物含量并且由此降低该水体的营养物负荷，并且改善该进水的水质；沿着该水体的第一部分的海岸线和/或在该水体的第一部分内根除或减少该水体的一种或多种入侵植物物种；在该水体的第一部分内、沿着该水体的第一部分的海岸线和/或在该第一部分内根除或减小包括鱼类物种的一种或多种入侵动物物种；在该水体的第一部分内、沿着该水体的第一部分的海岸线和/或在该第一部分内种植或恢复一种或多种本地植物物种；在该水体的第一部分内、沿着该水体的第一部分的海岸线和/或在该第一部分内植或恢复包括鱼类物种的一种或多种本地动物物种；以及在该屏障上安装一个或多个结构(例如，道路、桥梁、堤防)；在水体的第一部分处或其上或其周围交换(例如出售)海岸线房地产以获得收益；利用第一部分的恢复和发展所得的收益通过以下来恢复该水体的第二部分：从该水体的第二部分的地层去除挖掘的负载有营养物的细小沉积物，以增大该水体第二部分的平均深度并且改变该水体的第二部分的水深测量，从而恢复水的流动和/或循环的自然状态；将砂肠管定位成形成该水体的第二部分内的一个或多个岛的边界，这些砂肠管被定位成创建该一个或多个岛以用于以下中的至少一种：(i)扰乱该水体的表面上的风型，(ii)减小风区长度，即，被风吹过而在该水体的表面上产生浪作用的水长度；(iii)阻碍浪作用，以及至少部分地限定影响该水体内的循环和/或温度的通道；以及(iv)在该水体内创建海港；用挖掘的材料(例如，来自该水体地层的沉积物)来填充这些砂肠管；以及使用挖掘的材料(例如，从该水体地层去除的沉积物)填入该边界内以创建高于该水体的表面的岛；根据期望的工程规格和/或标准将该一个或个岛的岛材料压实，以及提供结构能力来支撑该一个或多个岛上的结构；处理流到该水体的第二部分中的进水的一个或多个源以减小该进水的营养物含量并且由此降低该水体的营养物负荷，并且改善该进水的水质；沿着该水体的第二部分的海岸线和/或在该第二部分内根除或减少该水体的一种或多种入侵植物物种；沿着该水体的第二部分的海岸线和/或在该第二部分内根除或减少该水体的包括鱼类物种的一种或多种入侵动物物种；沿着该水体的第二部分的海岸线和/或在该第二部分内种植或恢复该水体的一种或多种本地植物物种；沿着该水体的第二部分的海岸线和/或在该第二部分内种植或恢复该水体的包括鱼类物种的一种或多种本地动物物种；以及在该一个或多个岛上安装一个或多个结构以供人类居住；在水体的第二部分处或其上或其周围交换(例如出售)海岸线房地产，以收回(例如，抵扣)用于恢复水体的第二部分的资源。

示例42.一种用于恢复富营养化湖泊的系统，在该富营养化湖泊中水柱内氮和磷等高营养物水平为藻类和/或其他微生物提供高的营养物水平，从而在温水时间段期间导致藻类水华，该系统包括：营养物去除设备，其中，该营养物去除设备将湖床上的负载有营养物的沉积物去除到预定深度，以去除已经浸出到该湖床上层的营养物；封装设备，该封装设备被配置用于容装该营养物去除设备从该湖床去除的负载有营养物的沉积物，其中，该封装设备有效地隔绝该负载有营养物的沉积物和该沉积物内的营养物两者，以防止该沉积物内的营养物被浸出回到该水柱中或该湖床的上层；沿岸带植物恢复设备，该沿岸带植物恢复设备被配置用于在从该湖床去除该营养物负载的沉积物之后重建该湖床中的沉水植物和挺水植物，其中，该沉水植物和挺水植物促进该水柱和/或该湖床中的营养物利用；以下系统：用于通过(i)将岛放在该湖泊中而延伸到该湖泊的表面上方以减小浪高度、和/或(ii)通过挖掘来增大该湖泊的深度，来减少湖床上的轨道速度力从而促进沉水植物和/或挺水植物的生根。

示例43.如示例42所述的系统，其中，该营养物去除设备包括用于在该封装设备内压缩该负载有营养物的沉积物的设施。

示例44.如示例42所述的系统，其中，该封装设备包括一个或多个砂肠管，该一个或多个砂肠管由被配置成允许水穿过、并且截留其中所含沉积物的多孔材料形成。

示例45.如示例44所述的系统，其中，该一个或多个砂肠管被布置形成这些岛中的一个或多个岛的边界。

示例46.如示例45所述的系统，其中，该营养物去除设备包括用于用从该湖床挖掘的材料填入由该一个或多个砂肠管形成的边界内的设施。

示例47.如示例42所述的系统，其中，该用于减小轨道速度力的系统进一步包括计算机建模，该计算机建模用于对以下进行建模：该水体的表面上的风型；沿着该水体的表面的风区长度；该水体的浪作用；该水体的深度；以及浪对该水体地层施加的轨道速度力。

示例48.如示例42所述的系统，其中，该沿岸带植物恢复设备包括入侵植物物种根除设施，该入侵植物物种根除设施用于根除该水体的一种或多种入侵植物物种。

示例49.如示例43所述的系统，其中，该沿岸带植物恢复设备进一步包括本地植物物种引入设施，该本地植物物种引入设施用于种植该水体的一种或多种本地植物物种。

示例50.如示例49所述的系统，其中，该植物物种引入设施用于在该水体内的、光一直穿透到该水体地层的被淹没的沿岸带处种植该水体的一种或多种本地植物物种。

示例51.如示例42所述的系统，其中，该沿岸带植物恢复设备进一步包括一个或多个种植垫，该一个或多个种植垫用于将一种或多种本地植物物种在被淹没的沿岸带处固定至该水体地层。

已经参考各种实施例(包括最佳模式)描述了本说明书。然而，本领域技术人员应了解的是，在不脱离本披露的范围和本发明的基本原理的情况下，可以进行各种修改和改变。因此，本披露应被认为是说明性的而非限制性的，并且所有此类修改意图被包括在其范围内。同样，以上关于各种实施例描述了益处、其他优点和问题的解决方案。然而，可能使任何益处、优点或解决方案发生或变得更显著的益处、优点、问题的解决方案以及任何元素不应被解释为是关键的、必需的或是基本的特征或元素。

在一些情况下，未详细示出或未详细描述众所周知的特征、结构或操作。此外，所描述的特征、结构、或操作可以在一个或多个实施例中以任何合适的方式组合。还应容易地理解的是，如本文的附图中总体描述和展示的实施例的部件可以以多种多样的构型来布置和设计。

各种操作步骤以及用于执行操作步骤的部件可以根据具体应用或者考虑到与系统的操作相关联的任何数量的成本功能以替代的方式来实现，例如，步骤中的一个或多个可以被删除、修改或与其他步骤组合。

虽然已经在各个实施例中示出了本披露的原理，但是可以在不脱离本皮来的原理和范围的情况下，使用在实践中使用的对结构、布置、比例、元件、材料和部件的许多修改，这些修改特别适合于特定的环境和操作要求。这些和其他改变和修改修饰旨在被包含在本披露的范围之内。因此，本发明的范围应当仅由所附权利要求来确定。

Claims (20)

1.一种用于恢复水体的系统，包括：

一台或多台挖泥机，该一台或多台挖泥机用于从水体地层中去除沉积物以增大该水体的深度；以及

用于接纳并封装从该水体地层中去除的沉积物的砂肠管，该一个或多个砂肠管被布置形成该水体内的一个或多个岛的边界，该一个或多个岛被定位用于以下中的至少一种：(i)扰乱该水体的表面上的风型，(ii)减小风区长度；以及(iii)阻碍浪作用，其中，该一台或多台挖泥机泵送该沉积物以填充这些砂肠管，并且

其中，该一台或多台挖泥机泵送沉积物以提供岛材料来填入由该一个或多个岛各自的这些砂肠管形成的边界内，从而构造该一个或多个岛。

2.如权利要求1所述的系统，进一步包括计算机建模，该计算机建模用于对以下进行建模：

该水体的表面上的风型；

该水体的浪作用；以及

浪对该水体地层施加的力。

3.如权利要求1所述的系统，其中，该一个或多个砂肠管各自包括被配置成允许水穿过并且截留其中所含沉积物的土工布材料。

4.如权利要求1所述的系统，其中，该一台或多台挖泥机进一步用于在泵送沉积物以填充该砂肠管时从该一个或多个砂肠管中驱逐出水以固结并压缩该沉积物。

5.如权利要求1所述的系统，进一步包括一个或多个预制竖直排放管(PVD)，该一个或多个预制竖直排放管有待定位在该一个或多个岛的岛材料内以促进岛材料的脱水并且帮助将该一个或多个岛压实。

6.如权利要求1所述的系统，进一步包括压实设施，该压实设施用于将该一个或多个岛的岛材料压实。

7.如权利要求1所述的系统，进一步包括用于处理流到该水体中的进水的一个或多个源的水质设施，该水质设施用于减小该进水的营养物含量。

8.如权利要求1所述的系统，进一步包括入侵植物物种根除设施，该入侵植物物种根除设施用于根除该水体的一种或多种入侵植物物种。

9.如权利要求1所述的系统，进一步包括入侵动物物种根除设施，该入侵动物物种根除设施用于根除该水体的一种或多种入侵动物物种。

10.如权利要求1所述的系统，进一步包括本地植物物种引入设施，该本地植物物种引入设施用于种植该水体的一种或多种本地植物物种。

11.如权利要求10所述的系统，其中，该植物物种引入设施用于在该水体内的、光一直穿透到该水体地层的被淹没的沿岸带处种植该水体的一种或多种本地植物物种。

12.如权利要求10所述的系统，其中，该植物物种引入设施包括：

一个或多个种植垫，该一个或多个种植垫用于将一种或多种本地植物物种在被淹没的沿岸带处固定至该水体地层。

13.如权利要求1所述的系统，进一步包括本地动物物种引入设施，该本地动物物种引入设施用于引入该水体的一种或多种本地动物物种。

14.如权利要求1所述的系统，进一步包括一个或多个生物过滤系统，每个生物过滤系统包括一个或多个泵，用于将水从该水体内泵送到所构造河床内的生物过滤介质上，以过滤该水并且减小该水的营养物含量。

15.一种用于恢复富营养化湖泊的系统，在该富营养化湖泊中水柱内氮和磷等高营养物水平为藻类和/或其他微生物提供高的营养物水平，从而在温水时间段期间导致藻类水华，该系统包括：

营养物去除设备，其中，该营养物去除设备将湖床上的负载有营养物的沉积物去除到预定深度，以去除已经浸出到该湖床上层的营养物；

封装设备，该封装设备被配置用于容装该营养物去除设备从该湖床去除的负载有营养物的沉积物，其中，该封装设备有效地隔绝该负载有营养物的沉积物和该沉积物内的营养物两者，以防止该沉积物内的营养物被浸出回到该水柱中或该湖床的上层；

沿岸带植物恢复设备，该沿岸带植物恢复设备被配置用于在从该湖床去除该负载有营养物的沉积物之后恢复该湖床中的沉水植物和挺水植物，其中，该沉水植物和挺水植物促进该水柱和该湖床中的营养物利用；

一种系统：用于通过(i)将岛放在该湖泊中而延伸到该湖泊的表面上方以减小浪高度、以及(ii)通过挖掘来增大该湖泊的深度，来减小湖床上的轨道速度力从而促进沉水植物和/或挺水植物的生根。

16.如权利要求15所述的系统，其中，该营养物去除设备包括用于在该封装设备内压缩该负载有营养物的沉积物的设施。

17.如权利要求15所述的系统，其中，该封装设备包括一个或多个砂肠管，该一个或多个砂肠管由被配置成允许水穿过、并且截留其中所含沉积物的多孔材料形成。

18.如权利要求17所述的系统，其中，该一个或多个砂肠管被布置形成这些岛中的一个或多个岛的边界。

19.如权利要求18所述的系统，其中，该营养物去除设备包括用于用从该湖床挖掘的材料填入由该一个或多个砂肠管形成的边界内的设施。

20.如权利要求15所述的系统，其中，该用于减小轨道速度力的系统进一步包括计算机建模，该计算机建模用于对以下中的一项或多项进行建模：

该水体的表面上的风型；

沿着该水体的表面的风区长度；

该水体的浪作用；

该水体的深度；以及

浪对该水体地层施加的轨道速度力。

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