日本湿地净化技术人工浮岛介绍_丁则平

日本湿地净化技术人工浮岛介绍丁则平(水利部海河水利委员会,天津300170)摘要:由于人类大规模的开发建设活动,使原来的自然环境发生了很大的变化,特别是湿地面积不断缩小、水质日益恶化造成了河流、湖沼、池塘等水生态的严重破坏。世界上一些国家特别是日本把生态系统保护的重点放在湿地上,目前正在为恢复生态环境、保护生物的生息空间、创造优美的绿色景观、净化河川、湖沼水质而努力。在此,介绍的人工浮岛技术是日本的专门研究机构近年来一直在进行研究并在实践中取得一定成果的科研项目,值得我国借鉴。关键词:人工浮岛;生态工学;生物生息空间;遮蔽效果;鱼类;鸟类中图分类号:X524文献标识码:B文章编号:1004-7328(2007)02-0063-03收稿日期:2006-12-20作者简介:丁则平(1960-),男,高级工程师,主要从事水利工程管理工作。“浮岛”原本是指由于泥碳层向上浮起作用,使湖岸的植物一部分被切断,漂浮在水面的一种自然现象。在此,介绍的浮岛是一种像筏子似的人工浮体,在这个人工浮体上栽培一些芦苇之类的水生植物,放在水里。它的主要机能可以归纳为4个方面:净化水质,创造生物(鸟类、鱼类)的生息空间,改善景观,消波效果对岸边构成保护作用。人工浮岛的水质净化针对富营养化的水质,利用生态工学原理,降解水中的COD、氮、磷的含量。作为水边的环保技术———人工浮岛,20年前是由德国的BESTMAN公司创造出来的。在日本的琵琶湖,作为鱼类用的产卵床的人工浮岛20世纪70年代末就开始制作使用。近年来,随着人们对环境问题越来越关心,水边的自然景观状况越来越受到重视。在此背景下,人们对创造多样性生态系统的人工浮岛技术也寄予了很大希望。现在,人工浮岛因具有净化水质、创造生物的生息空间、改善景观、消波等综合性功能,在水位波动大的水库或因波浪的原因难以恢复岸边水生植物带的湖沼或是在有景观要求的池塘等闭锁性水域得到广泛的应用。随着人工浮岛工程的不断增加,评价人工浮岛的功能及效果已逐步从定性评价上升到定量评价的高度。1浮岛的构造1.1构造分类从大的方面分,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,构成良好的鸟类生息场所同时也美化了景观。但这种浮岛对水质没有净化作用。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做的。湿式浮岛里分为有框架和无框架两种,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。据统计,到目前为止湿式有框架型的人工浮岛的施工事例比较多,占了7成。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。不过,也有用合成纤维作植物的基盘,然后用合成树脂包起来的做法。1.2植物栽培基盘植物栽培基盘用椰子树的纤维、鱼网之类的材料和土壤混合在一起制成的比较多,由于装入土壤会增加重量且促进水质恶化,目前使用得比较少,只有20%左右。1.3大小和形状一块浮岛的大小一般来说边长1～5m不等,考虑到搬运性、施工性和耐久性,边长2～3m的比较多。形状上以四边形居多,也有三角形、六角形或各种不同形状组合起来的。以往施工时单元之间不留间隙,现在趋向各单元之间留一定的间隔,相互间用绳索连接(连接形式因人工浮岛的制造厂家的不同而各异)。这样做的理由有四:①可防·国外水利·海河水利2007.No.2止由波浪引起的撞击破坏;②可为大面积的景观构造降低造价;③单元和单元之间会长出浮叶植物、沉水植物,丝状藻类等也生长茂盛,成为鱼类良好的产卵场所、生物的移动路径;④有水质净化作用。1.4水下固定设计人工浮岛的水下固定设计是一个较为重要的设计内容,既要保证浮岛不被风浪带走,还要保证在水位剧烈变动的情况下,能够缓冲浮岛和浮岛之间的相互碰撞。以前日本在研究海洋的浮防波堤的时候,曾对水下固定部分的安全性提出过怀疑。而人工浮岛的设计是以湖沼为对象,像琵琶湖、霞浦两个湖泊属于最大规模的项目,和海洋比较起来设计外力仅为海洋的1/10,所以参考过去海洋建筑物及沿岸设计进行琵琶湖、霞浦这两个湖泊的人工浮岛的水下固定计算,得到了安全可靠的计算结果。水下固定形式要视地基状况而定,常用的有重量式、锚固式等。另外,为了缓解因水位变动引起的浮岛间的相互碰撞,一般在浮岛本体和水下固定端之间设置一个小型的浮子的做法比较多。1.5布设规模人工浮岛的布设规模因目的不同,规模也不同,到目前还没有固定的公式可套。研究结果表明,提供鸟类生息环境至少需要1000m2的面积。若是以净化水质为目的的浮岛,除小型水池以外,专家认为覆盖水面的30%是必要的;若是以景观为主要目的的浮岛,至少应在视角10～20