生态浮岛技术及其在河湖生态治理中的应用

王嘉临

（惠州市华禹水利水电工程勘测设计有限公司，广东惠州 516000）

1 生态浮岛简介

生态浮岛是应用自然界的生态工程学原理，采用环境友好型材料，在水体中搭建供水生植物生长的平台。生态浮岛本质上属于人工浮床，浮在水面上，种植茂密的水生植物，从远处看犹如一个小岛。生态浮岛应用了2 种技术，一种是绿化技术，另一种是漂浮技术。生态浮岛主要由5 个部分组成，分别是浮床的床体、框体、水生植物、栽培的填料及水下固定装置。浮床的框体一般选取密度较小、重量较轻的材料进行拼装，使其成为框架形状的结构，漂浮在水面上。浮床的床体通常选择环保塑料材料，先将其制作成中空的扣板，然后将扣板连接起来即成为生态浮岛的床体，最后将生态浮岛的框体与床体用绳索连接，使其成为整体，就成了生态浮岛的浮床。在中空扣板中间空的圆形区域放置种植篮，种植篮中放置颗粒填料，填料设置在浮床床底，浸泡在水中，用来附着水生植物的根系，吸附水体中的悬浮物。栽培的填料一般选择天然、环保的材料，如椰子树纤维或合成的高分子纤维如渔网。在种植篮里栽种适合水生的植物。生态浮岛选用的水生植物主要有香蒲、荷花、芦苇、菖蒲、茭白、水龙、海芋、香根草、水竹草、水芹菜、牛筋草、美人蕉、灯心草、旱伞草、空心菜、千屈菜、凤眼莲、多花黑麦草等，在水中生长茂密，可营造良好景观的植物。此外，为了将生态浮岛固定在某个位置，防止被风浪吹走，需要在水下安装固定装置。选择水下固定装置要考虑2 个方面：一方面，当水面风浪较大时，保证浮岛不被风浪吹走；另一方面，水位出现剧烈变动时，不同的浮岛之间会出现相互碰撞的情况。因此，要求水下固定装置能缓冲浮岛之间的相互碰撞，减少损失。常用的水下固定方式，主要有重物型、船锚型和桩基型3 种（见图1）。

图1 生态浮岛水下固定方式

为了提升生态浮岛所在河湖的整体景观布局，可在生态浮岛的周围种植观赏性好的水生植物，如浮萍、荷花、睡莲、美人蕉、菖蒲、荇菜等，以提高景观的可观赏性。此外，还可根据美化景观的设计需要，将生态浮岛拼成各种各样的图形，如圆形、心形、正方形、椭圆形等，或拼成英文字母或汉字形状。可见，生态浮岛技术应用在河湖水中，不仅可净化河湖水质，修复水生态环境，还可创设清新、优美的景观，给人们带来美的享受。

生态浮岛技术与其他的水治理技术相比，具有无可比拟的优势：浮床上生长的各种水生植物生机勃勃，郁郁葱葱，极大美化了水面环境，与附近的水面环境融为一体，创设出一个新的景观，犹如蓬莱仙岛，意境深远。同时，浮床上还可种植一些适合水中生长的经济作物，如莲藕、茭白、空心菜等，不仅可净化水体，到了收获季节还可以取得更好的经济效益。国内外众多的实践证明，建设生态浮岛成本较低，建成后，生态浮岛的运行费用较低，维护简单、方便，受到了越来越多的水处理行业人员的青睐，在江河、湖泊、水库等各种水体的治理中得到了越来越广泛的应用。

2 生态浮岛技术净化水质的机理

利用生态浮岛技术净化受污染的水体是一个复杂的过程，包含物理、化学、生物等综合理论，主要是根据动植物、微生物等不同物种之间的相互依存关系，运用自然界生态平衡的原理，充分利用水体的空间、营养。其核心是水体中的水生植物和微生物能吸收氮、磷、营养盐，降解水体中的有机物和富集重金属离子。生态浮岛技术净化水质的机理，主要包括如下6 个方面：

2.1 接触氧化

通过增加水体生物接触氧化的边缘面积，发挥水体净化的功能。

2.2 吸收内源营养物质

生态浮岛中生长的水生植物通过根系的吸附、吸收、降解、代谢以及水中微生物的生化、降解等作用，可有效去除水体中的有机物、氮、磷、富营养化物质等污染物。

2.3 酶促进降解

水生植物发达的根系及其根系表面所附着的生物膜含有大量的细菌和原生动物等，其分泌大量的酶，可加快水体中的大分子污染物的降解过程，净化水质。

2.4 对藻类的他感作用、克藻效应

水生植物分泌的克藻物质是天然的除藻剂，可抑制藻类的生长，改善水质。

2.5 植物与微生物的协同效应

水生植物的根系能给益生菌和微生物提供巨大的附着位点，促进其生长，提高水中污染物的去除效率。

2.6 去除重金属

水中植物的根系通过吸附、吸收、代谢作用，去除水中的重金属。同时，生态浮岛中的水生植物自身通过光合作用，吸收CO2，释放O2，不仅可满足自身生长的需要，为野生动植物提供生息空间，还能营造清新、静谧、绿意盎然的水面景观，极大提升周围的环境品质。生态浮岛技术净化水质的机理见图2。

图2 生态浮岛技术净化水质机理图

3 生态浮岛在河湖生态治理中的应用

3.1 用于净化水质

生态浮岛中植物盘根错节的发达根系，通过吸收水体中大量的氮、磷、氨、有机污染物等，提高水的透视度，净化水体；浮岛中茂盛的水生植物可遮挡阳光，抑制水体中藻类的生长；生态浮岛中的水生植物为鸟类、鱼类等提供栖息的环境，有助于净化水质。生态浮岛技术要更好地发挥净化水质的作用，需要做好2 点：第一，制作生态浮岛所用的材料一定要生态、环保，避免污染水体；第二，生态浮岛的填料密度一定要小，才能保证整个生态浮岛轻质，能很好地漂浮在水面上，浮岛中水生植物的根系才能很好地附着。

3.2 用于提高水生态治理的效果

与人工湿地相比，单纯的植物浮岛由于其中含有的微生物量较少，对水生态治理的效果不佳，处理效率较低。对此，可在植物生态浮岛的基础上增加人工填料，增强生物膜的作用。人工填料与水体中的动物、植物、微生物等相互作用，有助于使水中的悬浮物沉淀，降低水体的浑浊度，增加水体的透明度。实践表明，生态浮岛中的植物选用小香蒲、千屈菜、黄菖蒲，人工填料选用生物碳纤维，对去除水体中的COD、氨氮及磷有较好的效果，处理效率较高。

3.3 用于强化生态系统交互作用

在河湖水中养殖一些贝类动物，其以水中的有机物为食物，有助于降低河湖水中的有机物含量，避免河湖水质的恶化。但贝类动物不具有脱氮能力，必须与水生植物相配合才有脱氮能力。因此，在生态浮岛水生植物下面的空间，可以养殖贝类水生动物。为避免其游走，可以养在透水性好的笼子里，固定在生态浮岛下面。通过贝类动物与水生植物配合，强化生态系统交互作用，进而净化河湖水体。

3.4 用于提高去除氨氮的效果

在生态浮岛中，可通过设置曝气管的办法增加河湖水中的溶解氧，进而提高河湖水中氨氮的去除效果。河湖水中增加溶解氧，还有助于河湖水中好氧微生物的生长、繁殖。此外，在河湖水体净化中，微生物也发挥着重要作用，通过在生态浮岛中创建适于硝化菌、反硝化菌生长的环境，可提高河湖水中氮磷的去除效果。

3.5 用于消波、保护堤岸

生态浮岛中生长茂盛的植物可对水面上的风浪造成阻力，降低风浪的行进速度，减小波涛对岸边的冲击力，保护河堤或驳岸的安全。与其他的防波建筑物相比，生态浮岛与岸边的植物带和河湖周围景观的融和性更好，更易成为风景优美的大景观带。此外，生态浮岛的材料为模块化的中空管状结构，不仅施工简单，安装便捷，还可有效提升生态浮岛的抗风浪、保护堤岸的能力。

4 提高生态浮岛效能的措施

4.1 选择适宜的浮岛植物

选择生态浮岛中的水生植物时，不仅要考虑其净化水质的效果及当地的水质是否适合其生长，还要考虑所选水生植物的外形、花期、花色等是否美观，是否好搭配及考虑季节的影响，如在冬季寒冷的条件下，所选水生植物是否依然能成活、生长，实现良好的景观效果。

4.2 确定生态浮岛的覆盖率

提高生态浮岛的覆盖率虽有利于净化水质，但如果覆盖率过高，会影响水体的使用功能，加大浮岛植物的呼吸作用，植物消耗过多溶解氧，导致水体周期性缺氧。因此，在水利工程的实际应用中，要根据水体的污染水平、净化要求、水体规模及使用功能，如行船、景观、泄水等，综合考虑各种实际情况，然后确定生态浮岛的覆盖率。

4.3 做好生态浮岛的管理

由于生态浮岛安装在水面上，其管理和维护通常在船上进行，不但费用较高，且工作量大，操作难度较高。对此，开发出了易管理维护的浮床结构，如浮田型生态浮岛，浮岛水生植物的根系和浮岛材料互相缠绕，融为一体，植物的根系盘根错节，相互牵拉，使浮床的浮力超强，可承载人的重量，有助于生态浮岛的管理维护。

5 结语

综上所述，在河湖生态治理中，生态浮岛技术作为一项重要的治理手段，不仅可解决河湖水的污染和生态平衡问题，达到生态修复效果，还可营造优美的水上环境，具有良好的应用前景。在建设生态浮岛时，要因地制宜，综合考虑制作材料的使用年限、所选水生植物的越冬能力、抗风浪能力、观赏效果及浮岛的管理维护是否方便等各方面因素，最大程度发挥其在河湖生态治理中效能。