人工浮岛技术及其应用

人工浮岛是一种生长有水生植物或陆生植物的漂浮结构[1]。早在20世纪50年代，人工浮岛技术就被用来为鱼类提供产卵礁石。近年来世界上已有许多湖泊、池塘和河流采用了这一技术，中国也已有许多生态浮岛的工程实例，如北京罗道庄河、杭州南应加河、无锡五里湖和北京什杀海等，均获得很好的应用效果，而且获得了一些自主的知识产权[2-5]。但有关人工浮岛的研究仍相对较少，且缺乏系统研究。本文通过系统分析人工浮岛的功能、应用水体、设计安装及工程实例，为人工浮岛技术的推广应用服务。1人工浮岛的原理、应用水体及功能人工浮岛是一种可为多种野生生物提供生境的飘浮结构，由植被基（人工浮岛平台）、植物和固定系统组成。由于采用漂浮的平台支撑植被生长，所以能随水位波动上下左右移动，从而可用于在一个水位波动的系统里恢复人类喜爱的湖滨植被。归纳起来，人工浮岛可用于以下地点的生态恢复[6]：（1）具有大水位波动及陡岸深水环境的水域；（2）具有猛浪、高浊度和富营养化状况的湖区；（3）有景观功能需求的池塘和湿地水域。水面上植物的恢复有助于生态环境的改善，人工浮岛建成后能提供4种基本的生态功能[7-8]：（1）提供生境：人工浮岛能支持许多植物的生长，从而可为鱼类、鸟类和两栖类等生物提供生境和避难所，在一定程度上恢复了湖泊生态系统的生物多样性；（2）净化水质：浮岛植物具有较大的密度和生物量，这意味着其能贮存大量营养物质；浮岛植物根系微环境有利于微生物的大量生长，从而有利于发挥微生物对水质的净化作用；而且，人工浮岛能通过植物根系的吸附和消浪作用促进悬浮物沉降，能通过遮荫效应、竞争营养和降低水温抑制浮游植物的生长；（3）消浪护岸：人工浮岛能通过消浪作用稳定湖滨带，形成有利于水生植物恢复的相对的静水环境；（4）改善景观：浮岛上不同类型植物的生长能形成美丽的景观，迥异于恢复前单调的人工堤岸。2人工浮岛的设计和构建人工浮岛的设计和构建过程见图1[6]。在人工浮岛的构建设计过程中有5方面需要考虑：（1）稳定性：应避免强风浪和各单元之间的撞击引起的破坏；（2）持久性：应选择适当的浮体和固定材料，物种选择合理；（3）景观协调性：既能形成优美的景观，也能使其与周围的景观相协调；（4）费用：要进行费用效益评价，尽量减少工程费用；（5）施工和后期的维护：浮岛单元应易于构建、连接、移动和维护。人工浮岛技术及其应用李英杰1,2，金相灿2，年跃刚2，胡社荣1，胡小贞2（1.中国矿业大学资源与地球科学系，北京100083；2.中国环境科学研究院，北京100012）摘要:人工浮岛是一种生长有水生植物或陆生植物的漂浮结构,由于其独特的特点,能够被应用于多种类型的滨水区,且能提供重要的生态功能。人工浮岛单元易于调整空间配置形式,固定方式多样。太湖五里湖的工程实例表明:(1)人工浮岛上植物生长迅速,很快就能形成美丽的景观;(2)湖滨工程区内营养盐的浓度被大幅度消减,工程区内外透明度分别为80～120cm和40～50cm,浊度分别为15.9NTU和53.4NTU;(3)河口段浮岛边营养盐去除率为TP51.86%、TN39.64%、NH4+-N66.92%,浮岛撤除后,河口的净化效果变差,其对营养盐的去除率仅为TP18.2%、TN9.2%、NH4+-N27.8%。关键词:人工浮岛;生态恢复;太湖五里湖中图分类号:X171.4文献标识码:A文章编号:1000-3770(2007)10-049-03收稿日期：2006-10-31基金项目：国家高技术研究发展计划(863)项目（2005AA6010100502&2002AA601013）作者简介：李英杰(1978-)，男，博士研究生，研究方向为湖泊生态环境；联系电话：010-62331248-8516；E-mail：greatyj@126.com。第33卷第10期2007年10月水处理技术TECHNOLOGYOFWATERTREATMENTVol.33No.10Oct.,200749为了获得浮岛单元设计的空间配置，浮岛单元连接后形成的浮岛植被基的固定是非常重要的。人工浮岛单元易于移动，易于调整空间配置形式，其固定有3种基本方法（见图2）：重力型、锚定型和杆定型。人工浮岛的维护内容主要包括：（1）检查和修复：检查浮岛单元的稳固性，修复被破坏的部分，使它们处于良好的状态；（2）植物管理：去除有害的入侵物种，再植设计的大型植物；（3）水质监测。3应用实例3.1工程介绍为了削减营养物质、增加水体透明度和改善景观，863项目在太湖五里湖实施了两个人工浮岛工程，一个于2003年7月施工，位于湖滨生态修复示范工程区，另一个于2004年施工，位于示范工程区附近的河口。两个工程的规模分别为6.6万m2和1400m2，浮岛覆盖工程区水面20%～50%。这两个工程将无土栽培技术很好地应用到了人工浮