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1、人工浮动绿岛目录一、概述 3二、人工浮动绿岛的构造 42.1 构造分类 42.2植物栽培基盘 52.3 大小和形状 52.4 人工浮岛的水下固定设计 52.5 布设规模 62.6 人工浮岛的造价 6三、人工浮动绿岛的净化效果介绍 7四、人工浮动绿岛的作用 94.1 作为鱼类生息场所 94.2 作为鸟类、昆虫类的生息空间 94.3人工浮岛的消波作用 10一、概述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、水质的恶化，造成了河流、湖沼、池塘等的水生态的严 重破坏。因此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
2、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。在此向大家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，值得借鉴。“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。在这里介绍的浮岛是一种象筏子似的人工浮体，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 为四个方面：1.水质净化；2.创造生物(鸟类、鱼类)的生息空间；3. 改善景观; 4. 消波效果对岸边构成保护作用。人工浮动绿岛的水质净化针对富营养化的水质，利用生态工程学原理，降解 水中的COD、氮、磷
3、的含量。在这里讲的生态工程学(Ecological engineering ) 或Ecotechnology的概念最早是由 W.J.Mitsch和S.J.Jorgensen提出来的，他俩给生 态工程学下的定义是 We define ecological engineering and ecotechnology as the design of human society with its natural environment for the benefit of both (Mitsch,1988)。作为水边的环境保护技术-人工浮岛，20年前是由德国的 BESTMAN公司想出来的。在日本的
4、琵琶湖，作为鱼类用的产卵床的人工浮动绿 岛 70 年代末就开始在做。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，不光是水的 净化，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。、人工浮动绿岛的构造2.1 构造分
5、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。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
6、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。2.2 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。人工浮岛：霞浦湿式有框架）2.3 大小和形状一块浮岛的大小一般来说边长15m不等，考虑到搬运性、施工性和耐久性， 边长23m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。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：
7、 可防止由波浪引起的撞击破坏； 可为大面积的景观构造降低造价； 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； 有水质净化作用。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，象琵琶湖、霞浦这两个湖泊属最大规 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
8、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、 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。2.5 布设规模人工浮岛的布设规模因目的的不同，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 1000m2 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。2.6 人工浮岛的造价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
9、工事例的调 查，造价在10万日圆/m2的比较多，不过最近也有每平方米几万日圆做下来的。 在国外比如美国，使用的是再生材料，其造价每平方米不到1万日圆。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，我国和日本、美国的国情不一样，他们的造价只能作三、人工浮动绿岛的净化效果介绍人工浮岛的水质净化的定义因为目的、对象的不同而有所不同，人工浮岛的 水质净化主要针对富营养化的水质而言的，通过减少COD （化学需氧量）、氮、 磷的浓度来抑制赤潮的发生提高水的透视度为目的。它的净化机理基本上与湖沼 沿岸植物带的水质净化机理相似。根据有关研究资料，湖沼沿岸植物带的水
10、质净 化要素由以下7 个：1. 植物茎等表面对生物特别是藻类的吸附，2. 植物的营养吸收，3. 水生昆虫的摄饵、羽化等，4. 鱼类的摄饵、捕食，5. 防止已沉淀的悬浮性物质再次上浮，6. 日光的遮蔽效果，7. 在湖泥表面的除氮。人工浮岛比起湖沼沿岸植物带来它具有附着生物多、 水中直接吸收 N、 P 等特点，在对植物性浮游生物的抑制、提高水的透视度等方 面效果比较显著。表-1.人工浮岛与湖沼沿岸带的净化效果比较湖沼沿岸带人工浮岛付着生物茎上讨番生物耳胡層沿岸帝一择，艮足 肺上忌垢超酸加讨誓生物，比期侶沿岸 帝艮零.植物对叭P的吸收土的殁恢量丈.朮件加毁鞍不明朮中宜樓毀鞍.存岛上的最读悝物贞也昆虫
11、的摄馆、羽化因住有土坟，艮虫加量中、枚杲校-1.鱼类的摄馆、捕食效果大效果大沉降效果大效果大日光的遮蔽效果大效果大除氮效果大稍有效果除磷依靠土壤吸收邀有土環的惱况F除黄不立可艇为了对人工浮岛的水质净化效果进行定量分析， 1995 年专业研究者们在霞浦（土浦市大岩田）进行一次隔离水域试验，他们分别设置3个边长为4m的正方形、水深1.5m的相互隔离的水域，在这三个隔离的水域里，A、B水域各放一个 人边长2m （4m2）的人工浮岛，在其上面分别栽培蒲公英和水毛花，C水域为对 照水域，没有人工浮岛。有人工浮岛有人工浮岛无人工浮哥4iTi图-1隔离水域试验示意图月/日2050月/日i ioS-2 人工浮
12、岛的水质浄化效果叶绿素I3DQDO5D （化学需氧量）5/305/257/119/2212/41/25凹毗4U.0DDMJiZOG0V PLOIA-s- PLQ IB* P LQTC CONI ROL)从1995 年 5 月11 日放置人工浮岛开始，历经8个多月，期间进行了 6次调 查，主要调查水中叶绿素和 COD 变化过程。从左边的图-2 可以看出，没有设置 人工浮岛隔离水域C，夏季蓝藻的细胞繁殖很快,相当于有人工浮岛的10倍左右。 取7、 9、 12 月的数值平均后，人工浮岛占有率只有 25%的条件下，削减了 94% 的植物性浮游生物。由此可以得出人工浮岛抑制夏季的植物性浮游生物的细胞繁
13、殖的效果非常大的结论。另外人工浮岛对 COD 的抑制效果夏季也比较明显，大 约能削减 50%，但是入冬以后抑制效果很小。其他类似的试验研究结果同样得出 人工浮岛夏季抑制植物性浮游生物、COD的效果突出的结论。专家普遍认为植物 的遮蔽效果在抑制植物性浮游生物的细胞繁殖方面起了很大作用。四、人工浮动绿岛的作用4.1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
14、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。4.2作为鸟类、昆虫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。陆生昆虫的的调查 1996年在土浦港的人工浮岛、附近的樱川河口的芦苇林、 附近的住宅区空地草坪上进行过一次，调查方法是用采用网捕捉、排打取出、随 机取样、目视观察
15、等方法。调查结果表明住宅区的草地上昆虫最多，其次是樱川 河口，人工浮岛上最少。人工浮岛上昆虫有10目35科53分类群，蜘蛛类有8 科18分类群。人工浮岛上种的构成与樱川河口的芦苇林大致相同，只是量少一些。 其原因是人工浮岛上没有土壤，而土壤在昆虫的生活史中十分必要，所以说人工 浮岛上的昆虫生息条件还有欠缺。4.3 人工浮岛的消波作用作为消波物体的人工浮岛属于浮防波，在海岸工程专业研究的比较多。它的 优点主要有以下几个方面，1 因有较高的水交换机能，防止堤防内的（海）水污染作用较大。2 不受设置水域深浅的影响，即使在深水区也比固定式防波堤的建设费用要 低。3 与水下地基的好坏没什么关系，即使设置在软弱地基上，也不需要进行地 基处理。4 设置场所的变更容易。5 除了消波，其它多目的利用也可以。6 现场施工的工期短。7 一般可在场外制作，质量容易保证。除了上述的若干优点外，作为防波用 的浮岛，比起其它防波建筑物，与岸边的植物带的融和性更好，而且浮岛本身又 可成为生物的良好生息场所。不过防波浮岛也存在若干的不足：1、为了达到期望 的防波效果所需要研究的课题比较多；2、绳索的拉断、水下锚固端的破坏都比较
