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生态景观浮岛

发布时间:2019-07-03 08:15 来源:未知 编辑:admin

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  生态浮岛,又称人工浮床、生态浮床等。它是人工浮岛的一种,针对富营养化的水质,利用生态工学原理,降解水中的COD、氮和磷的含量。它以水生植物为主体,运用无土栽培技术原理,以高分子材料等为载体和基质,应用物种间共生关系,充分利用水体空间生态位和营养生态位,从而建立高效人工生态系统,用以削减水体中的污染负荷。它能使水体透明度大幅度提高,同时水质指标也得到有效的改善,特别是对藻类有很好的抑制效果。生态浮岛对水质净化最主要的功效是利用植物的根系吸收水中的富营养化物质,例如总磷氨氮、有机物等,使得水体的营养得到转移,减轻水体由于封闭或自循环不足带来的水体腥臭、富营养化现象。

  生态浮岛通常用于生态修复城市、农村的水体污染,也用于建设城市湿地景区等等。

  水体富营养化是全球性的水环境问题,我国现有湖泊2 700余个,总面积达9.1万km2.根据调查资料和国内、外评价湖泊富营养化指标,我国比较典型的37个主要湖泊中,中营养型和中一富营养型的占55.8%,富营养型的占14.7%,重富营养型的占8.8%.中国90%以上的水域污染是因水体中的N、P含量过高而引起的富营养化造成的,而N、P则是植物生长最基本的必需营养元素。

  通常用于生态修复城市农村水体污染或建设城市湿地景区等等。人们把特制的轻型生物载体按不同的设计要求,拼接、组合以及搭建成所需要的面积和几何形状,放入受损水体中,并将经过筛选、驯化的水生或陆生植物(这些植物可以强力吸收水中有机污染物),植入预制好的漂浮载体种植槽内,让植物在类似无土栽培的环境下生长。植物根系自然延伸并悬浮于水体中,吸附、吸收水中的氨、氮、磷等有机污染物质,降低COD(化学需氧量);在为水体中的鱼虾、昆虫和微生物提供生存和附着的条件的同时,释放出抑制藻类生长的化合物,人工营造一个动物、微生物良好的生长环境,在植物、动物、昆虫以及微生物的共同作用下使环境水质得以净化,达到修复和重建水体生态系统的目的。可以说是当今生态文明建设的又一新利器。

  另外,生态浮床通过与其他环保设备配合使用能形成一个净水能力更加强大的生态浮岛系统。大大降低治水效果的反复风险。

  消浪形、水质净化性和提供栖息地型三类,浮床的外观形状有正方形、三角形、长方形、圆形等多种。

  干式因植物与水不接触,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。一般大型的干式浮岛是用混凝土或是用发泡聚苯乙烯做的。

  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。常见材质有竹木、泡沫、海绵、塑料、橡胶、藤草编制、苇席编制等等,根据材质不同,结构和价格以及制作工序都各不相同。

  生态工程学(Ecologicalengineering或Ecotechnology)的概念最早是由W.J.Mitsch和S.J.Jorgensen提出来的,他们给生态工学下的定义是“Wedefineecologicalengineeringandecotechnologyasthedesignofhumansocietywithitsnaturalenvironmentforthebenefitofboth.(Mitsch.,1988)

  作为水中的环境保护技术——生态浮岛,20年前是由德国的BESTMAN公司想出来的。在日本的琵琶湖,作为给鱼类用的产卵床的人工浮岛在70年代末就开始被使用。在近年来,随着人们对环境问题的越来越关心,周围的自然环境特别是水边的自然景观状况也越来越受到重视,在此背景下,人们不仅将水的净化,还将创造多样性的生态系统寄希望于人工浮岛技术。

  现在,人工浮岛因具有净化水质、创造生物的生息空间、改善景观和消波等综合性功能。在水位波动大的水库、因波浪的原因难以恢复岸边水生植物带的湖沼、在有景观要求的池塘等闭锁性水域得到广泛的应用。随着人工浮岛工程事例的不断增加,经验也越来越多,在评价人工浮岛的功能及效果方面已逐步从定性评价上升到定量评价的高度。

  近年来,中国的人工浮床技术开发及应用正好处于快速发展时期。研究与应用结果表明,在藻化严重的富营养化水体致力于修复过程中,采用人工浮床作为先锋技术可以使得一部分水生动物得到自然恢复或在人工协助下恢复。

  ①第一代,主要以竹子,土工网搭建,具有造价低,效果差,寿命短,无法维护等特点(注:随着人工成本的提升,目前该方式在造价上也没有优势)

  ②第二代,主要是泡沫或泡沫加金属固定件产品,具有造价低,制造工艺简单等优点,但强度不足,金属泡沫容易分离,且泡沫本身属于白色污染,目前基本已经没有应用(特别是限塑今后基本绝迹)

  ③第三代,主要是PE产品,一般9-11m,有类似面包圈的浮体和分体的种植篮,虽然克服以上两代的缺点,但是不同厂商生产的浮岛产品质量和寿命不一,行业标准有待建立。

  ④第四代,主要是新材料浮岛,植物根系和浮岛材料可溶为一体,且材料本身为中空管状结构,能够形成很好的水体微动力循环。目前代表产品为美国产品,由于材料专利壁垒,在国内无应用,且目前售价很高。

  生态浮岛是绿化技术与漂浮技术的结合体,一般由四个部分组成,即浮岛框架、植物浮床、水下固定装置以及水生植被。

  框架可采用亲自然的材料如竹、木条、芦苇帘、藤条等,植物生长的浮体一般是由高分子轻质材料制成,质轻耐用。现在材质选用成型环保PE材料。考虑到浮床的单体形状必须容易组装,组装后需要便于植物的种植、收割,布设后要方便检修通行,单体与单体之间连接的便利性和组合后的组合单元的经济性。

  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使用的比较多,由于装入土壤会增加重量且促进水质恶化,目前使用的比较少,只有20%左右。湿式浮岛上面通常栽植水生植物花卉,如荷花、芦苇、香蒲、茭白、水葱、美人蕉、千屈菜等等。

  一块浮岛的大小一般来说边长2~3m的比较多形状上四边形的居多,也有三角形、六角形或各种不同形状组合起来的。施工时趋向各单元之间留一定的间隔,相互间用绳索连接。这样做:

  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;

  人工浮岛的水下固定,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。水下固定形式要视地基状况而定,常用的有重量式、锚固式、杭式等。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。也可以通过木桩将其固定。设计通过直径150毫米,长度为4米的木桩对浮床进行固定,木桩浮出水面10-20cm,其余部分打入水中,作为固定。

  因目的的不同,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1000m的面积;若是以净化水质为目的,除了小型水池以外,相对比较困难,专家认为覆盖水面的30%是很必要的;若是以景观为主要目的的浮岛,至少应在视角10%~20%的范围内布设。

  为了恢复一度失去的自然,其费用是很大的。经过对近些年的施工事例的调查,造价在6000元/m的比较多,不过最近也有低于这个价格做下来的。在国外,比如美国,使用的是再生材料,其造价不到600元/m。日本也好,美国也好,人工费相对比较高,只要是经过加工的材料、物品,其价格也会相应提高很多,中国和日本、美国的国情不一样,他们的造价只能作参考。

  利用表面积很大的植物根系在水中形成浓密的网,能过滤吸附水体中大量的悬浮物,并形成富氧环境;此外,逐渐在植物根系表面形成生物膜,而根系膜内微生物既产生多聚糖,有效吸附水中悬浮物,也能吞噬和代谢水中的污染物,转化成为无机物。通过植物的根系吸收或吸附作用,削减水体中的氮、磷及有机污染物质,使其

  成为植物的营养物质,通过光合作用转化为植物细胞的成分,促进其生长,最后通过收割浮岛植物和捕获鱼虾减少水中营养物质;

  浮岛通过遮挡阳光抑制藻类的光合作用,减少浮游植物生长量,通过接触沉淀作用促使浮游植物沉降,有效防止“水华”发生,提高水体的透明度,其作用相对于前者更为明显,同时浮岛上的植物可供鸟类栖息,下部植物根系形成鱼类和水生昆虫生息环境。

  生态浮床,在全国各地广泛用于城市湿地建设。其治污原理是利用生物的自然生态习性,在受损水体中吸收、吸附消化和降解水中的有机污染物,因此,无需专业的机械设备以及化学药剂的投入,可以大量的节省费用开支,减少动力、能源和日常维修管理费用,具有投资少、见效快、节约能源、运行性能稳定、日常维护简单等优点。另外,有类似湿地之功能作用,而与建设和维护同等面积湿地,费用实在低廉。

  1)使用环保材料生产产品,产品具有良好的自然适应性。生态浮岛是一种生物和微生物生存繁衍的载体。在富营养化水体中浮岛上植物悬浮于水中的根系,除了能够吸收水中的有机质外,还能给水中输送充足的氧气;为各种生物、微生物提供适合栖息、附着、繁衍的空间,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。

  2)作为鱼类生息场所:人工浮岛本身具有适当的遮蔽、涡流、饲料等效果,构成了鱼类生息的良好条件实际的调查表明,在设施周围、人工浮岛的下面聚集着大量的各类鱼种,均为生下来不到一年的幼鱼滋贺县琵琶湖的调查表明,在设置60个人工浮岛构成的大约1500m2的水域里,发现8500万粒鲤鱼等三种鱼的鱼卵为了强化人工浮岛作为鱼类产卵床的机能,有的在浮岛的下面系上一些绳子,改善鲤鱼等鱼类的浮式产卵床的结构由于绳子对污泥有吸附作用,又可净化水质。

  3)作为鸟类的生息空间:有关人工浮岛上的鸟类研究相对比较多,特别是鸟的种类、筑巢情况等几乎在所有的人工浮岛上都进行过调查。在霞浦土浦港的人工浮岛上,已发现一些鸟类的巢穴,有时为了吸引某种鸟在岛上搭窝,根据该鸟的筑巢习惯在人工浮岛上进行特殊布置,为该鸟创造筑巢的条件。

  生态浮岛除具有显著的污水治理效果外,同时具有强烈的环境景观功能。随着社会经济的发展和人们生活水平的不断提高,对周围生活和工作的环境也提出了更高的要求,城市园林景观建设,正朝着高层次、高品位的方向发展。由于水面绿化景观的效果生动、新颖,越来越引起人们的极大兴趣。目前,水景园林建设和水生花卉应用已经形成了一个新兴的行业热点。

  生态浮岛,在碧波涟漪之上,花繁叶茂、姹紫嫣红,随波起舞,充满无限的生机,应用于水景观即可修复水体、治污防污,还可以美化水域环境,打造靓丽的城市水上景观,提升城市园林建设的整体档次和品位,是一种低投入高效益的生态环保设施。

  现代都市土壤污染严重,用工业废水灌溉菜田,在堆满毒垃圾的田地种菜,污染毒物转移到人体,影响健康。使用生态浮床种植水生经济作物,有效降低鱼塘中因为饲料的富营养化现象。且有效为水中微生物提供繁衍场所,提供养殖水活性,鱼塘的产量和质量都得到提高。

  大面积生态浮岛的应用,可以有效的降低风浪对坡岸的拍击与冲刷强度,对于河流、湖泊的坡岸起到良好的保护作用。从这个角度来看,水上生物浮岛的应用,既是水面景观设施又是水质净化和水利防护设施。

  生态浮床有净化水质、美化水面景观、提供水生生物栖息空间及进行环境教育等多种

  1.其最大的优点就是直接利用水体水面面积,不另外占地。充分利用我国广阔的水域面积,将景观设计与水体修复相结合;

  2.可选作的浮床植物的种类较多,载体材料来源广,成本低,多用抗氧化材质,无污染,耐腐蚀,经久耐用;

  3.浮床的浮体结构新颖,形状变化多样,易于制作和搬运,不受水位限制,不会造成河道淤积;

  5.生态浮床管理方便,只需要定期清理维护,极大程度上减少了人工资源,降低了维护成本和设备的运行费保养费。

  6.生态浮床净化效果好。国内、外研究结果表明,生态浮岛与人工湿地在同等面积条件下,生态浮岛的净水效率比人工湿地高出70%以上。

  经过几十年的研究发展,国内、外生态浮岛技术得到极大完善,但是由于种种原因生态浮岛技术然而其仍处于试验与示范阶段,并在使用中存在一些问题和不足:

  应用不同的湖泊河流,其富营养化水平不同,水流、温度、风速、水体波动等都各不相同,需要相应的浮岛设计组合和浮岛植物种类搭配,很难制定一个统一的标准予以推广应用。

  生态浮岛漂浮在水面上,日常的管理均在水面上完成,目前其管理操作大多采用人工完成,管理养护成本大,在小面积的试验示范中尚可,若大面积推广,需要经常、及时采收,人工操作就不能满足需要,限制其发展。

  从目前来看多数的生态浮岛都是采用现场制作及现场种植的模式,大面积制作施工周期较长。

  生态浮岛上的植物大多数不能过冬,需要在第二年春天重新种植,尤其在冬季天气较冷的我国北方地区生态浮岛上的植物根本不能成活。

  现有生态浮岛多数采用大型水生植物及水生蔬菜,难以抵抗极端的大风、大雨及大浪。

  目前国内、外使用的生态浮岛单体面积较小,大多数是在小面积的河湖中使用,难以对较大的河湖进行生态修复,现需要有超大面积的生态浮岛。

  1、无土草坪生态浮岛采用禾本科草建成,禾本科草是一类适应性强的多年生植物,具有净化富营养化水体的潜在优势。由于无土草坪生态浮岛草坪高度不高、根系发达、草坪结构牢固,因此它能抵抗极端大风、大雨及大浪并能达到在任何水流、温度、风速、水体波动及富营养化水平不同等情况下使用。

  2、无土草坪生态景观浮岛采用在地面培育已经成坪的无土草坪,用草坪在工厂里组合成浮岛模块, 到了施工场地根据所需要的面积,只要将相邻的浮岛模块相连在一起,即可制成所需生态景观浮岛,这样的制作方法使工程现场施工变得更为方便快捷。

  3、由于无土草坪生态景观浮岛采用成坪的无土草坪制作,制成后漂浮在水面上景观立现,整齐划一,就像一块绿色的地毯景观效果非常明显。

  4、由于无土草坪生态景观浮岛特殊的结构及方便的管理,是目前国内、外唯一能制成超大面积的生态浮岛,能够对较大的河湖进行有效的生态修复。

  5、在我国长江流域或以南冬季不冻的水面无土草坪生态景观浮岛四季常绿,提高了冬季低温条件下的净水能力。据气象部门统计报道北京2012年的冬季是30年来最冷的天气,并且冬季超过零下15度的日子就有好多天,我们在北京的实验证明,在冰冻的水面无土草坪被冻成了冰块, 但是2013年开春这草坪全部返青,返青率达到百分之百。应该看到在这样的冬季国内、外各类、各型生态浮岛上的植物根本不能成活。

  6、无土草坪生态景观浮岛在养护管理工作方面也低于于地面草坪。地面铺设的草坪1怕干旱2怕缺肥,并且养护管理比较费水费工,但是将无土草坪生态景观浮岛安置在富营养化的水面上也就没有这些问题了,无土草坪生态浮岛采用禾本科冷季型草建成,地面使用时夏季高温高湿,冷季型草坪病害发病率高,如果养护措施不当,会造成草坪大面积斑秃,严重影响草坪景观效果,由于无土草坪生态浮岛草坪在湖泊河流水面生长,湖泊河流水面即使在夏季高温天水面温度远比地面低很多,草坪不易生病,并且虫害也远低于地面草坪。无土草坪生态景观浮岛在水面铺设后,和种植在地面的草坪一样可以使用好多年,草坪即便出现秃斑,撒点草种无需用任何覆盖物,无需任何管理草坪即可恢复这是经过实验证明的。无土草坪生态浮岛管理简单,使用年限越长经济效益及社会效益也就越高。

  7、用无土草坪制成的生态景观浮岛表面平整并有足够的浮力,在大面积使用中工人可以在草坪上用剪草机剪草,修剪根据草坪长势20-30次/年。实验证明水面栽培条件下的无土草坪禾本科高羊茅草叶绿素含量、叶片含水量、干重、密度、盖度等指标均显著高于土培条件的草坪,草坪每年剪草的次数高于地面草坪,这样就能更多的将水体中的富营养物质搬离水体,用禾本科无土草坪制成的生态景观浮岛是对大、小河湖富营养化修复提供一条有效的新途径。

  8. 无土草坪生态景观浮岛具有的诸多优点这是国内、外现有生态浮岛无法比拟的,它并具有极高的环境经济价值、资源价值和社会价值,在国、内外具有广阔的推广运用前景。

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