一种人工鱼礁与人工水草复合的水生态修复方法
一种人工鱼礁与人工水草复合的水生态修复方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及生态修复重建领域，尤其涉及海洋生态修复重建领域。
【背景技术】
[0002]海洋是人类宝贵的资源之一，为人类及其他物种提供着各种福利和生存条件。自上世纪70年代末不断扩张的工业化、城市化以及各种工厂的肆意排污给城市地表水体和沿海岸线带来水资源恶化，水生态系统严重退化等问题。修复地表水的退化生态系统，使水生态结构与功能恢复正常具有重要的理论和应用价值。
[0003]人工鱼礁是一种水底壁面粗糙化技术，它模仿一些自然鱼礁特征，有意放置在水下或海底的水下构筑物，最早用于商业捕鱼。随着海洋生态环境退化和污染，人工鱼礁已经成为修复海洋生态环境的重要技术，起到了改善水域生态环境、诱集鱼类栖息或繁殖的作用，达到了修复与重建生态环境的效果。但人工鱼礁的投放对水体氮磷的去除效果以及改善水体景观效果不明显。人工水草是一种高分子聚合物生物膜载体，仿照水生态系统中的天然水草设计而成的，具有非常高的比表面积，能依靠其自身巨大的比表面积和强极性基团来筛选出优势微生物群，形成微生物膜，降解底泥中有机物和氮磷等营养物质，同时去除水体中的悬浮物，提供鱼类饵料的作用，但人工水草鱼类栖息或繁殖诱集作用不强。
[0004]现有的人工鱼礁及人工水草改进技术大多是改善其外形及材料。例如，人工鱼礁改进技术有树形人工鱼礁，斜面人工鱼礁，多功能人工鱼礁，上升流式人工鱼礁，方形笼式增殖贝壳人工鱼礁以及灌浆附着基人工鱼礁等等，人工水草改进技术有细绳状人工水草，多环串连人工水草，臭轮藻型人工鱼礁，生物飘带型人工水草以及阿科曼生态基等等。人工鱼礁改进技术能改善水体流场效应，增加生物栖息地，但是对水体氮磷的去除效果差，而人工水草的改进技术能有效去除水体中氮磷、COD以及悬浮物，但是人工水草的生物诱集能力不强。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种人工鱼礁与人工水草复合的水生态修复方法，可有效提高水生态系统的修复效率和水体健康性，提高修复技术的应用范围。
[0006]本发明的一种人工鱼礁与人工水草复合的水生态修复方法，它包括以下步骤:
[0007](I)筛选人工鱼礁和人工水草；
[0008](2)将人工水草固定在人工鱼礁的顶部；
[0009](3)将固定人工水草后的人工鱼礁投加至待修复区域。
[0010]与现有技术相比，本发明的有益效果是:本发明有机结合了人工鱼礁和人工水草的优势，即人工鱼礁能在诱集鱼群鱼类栖息繁殖，同时人工水草很大的比表面面积易于水体微生物生长附着，能有效降解水体中氮磷、COD等污染物，去除水体中的悬浮物ss，改善水生态环境。同时人工水草能截存有机碎肩，为鱼类提供食物，提高修复生态系统的效率，增强景观效果。
【附图说明】
[0011]图1为本发明的一种人工鱼礁与人工水草复合的水生态修复方法中采用的人工鱼礁形状图；
[0012]图2为本发明方法中人工鱼礁与人工水草固定连接示意图；
[0013]图3为本发明图2所示的人工鱼礁与人工水草固定连接结构中的固定环固定示意图；
[0014]图4为本发明方法中人工水草分布平面图；
[0015]图中:1-人工鱼礁，2-人工水草，3-浮筒，4-套筒，5-螺丝，6-固定环，7_水草底基。
【具体实施方式】
[0016]下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。此处所描述的具体实施例方式仅用于解释本发明，并不用于限定本发明的保护范围。
[0017]如附图所示的本发明的一种人工鱼礁与人工水草复合的水生态修复方法，它包括以下步骤:
[0018](I)筛选人工鱼礁和人工水草:根据待修复区域的当地水环境和物种生态习性确定人工鱼礁的材料和类型；根据当地水环境和当地水生植物种类确定人工水草的形状和材料；
[0019]本步骤中为使人工鱼礁在水体中不易翻倒、稳定性高，应选择重心低、底座稳的鱼礁。
[0020]人工水草的形状和材料的选择尽量保证水体污染物去除和景观效果。
[0021](2)种植人工水草:将人工水草固定在人工鱼礁的顶部。固定材料及固定方式根据水环境和人工水草的形状确定，每块人工鱼礁顶部固定的人工水草的数量根据当地水环境和鱼礁形状确定的。人工鱼礁的顶部结构应尽量保证在其顶部能放置较多的人工水草。
[0022](3)将固定人工水草后的人工鱼礁投加至待修复区域；鱼礁投放的时间根据物种主要繁殖季节确定，投掷面积根据修复目标决定。
[0023]优选的所述的步骤(2)中人工水草的固定结构为:所述的人工水草2固定在支撑杆上，在所述的支撑杆的顶部安装浮筒3，在所述的套筒4内底部安装水草底基7，所述的支撑杆下部穿过设置在套筒内的上下固定环6并且所述的支撑杆的底部插在水草底基7上，所述的上下固定环6通过穿过套筒设置的螺丝固定在套筒内，所述的套筒4的底部固定在人工鱼礁上。
[0024]实施例1
[0025]下面对渤海湾近岸退化生态系统进行修复重建，以天津临港经济区一港池为例。结合图1、图2和图3对本发明的修复方法做详细的说明。
[0026](I)筛选人工鱼礁和人工水草:
[0027]人工鱼礁筛选:
[0028]人工鱼礁礁体的材料以钢筋混凝土为主，该材料与海洋环境非常兼容、容易获取、耐用、稳定、可塑性强，能为定居者与生物生长提供良好的表面，并为其他无脊椎动物和鱼类提供避难所和食物。类型为箱型鱼礁，其在海底的稳定性好，为鱼类提供很好的避难栖息的场所。顶部设计孔洞为三角形形状，能在顶部固定较多的人工水草。技术要求参照《混凝土结构设计规范》(GBJ10-89)，《港口及航道护岸工程设计与施工规范》(JTJ300-2000)，对于海水环境中的混凝土，设计年限为50年的混凝土结构，强度等级需要达到C35 ;参照《水工混凝土结构设计规范》(DL/T5057)，抗渗设计采用等级S8。
[0029]人工水草筛选:
[0030]人工水草的材料以高分子聚合物为主，其具有很强的耐污、耐腐蚀、弹性、韧性和柔性。人工水草的形状选为大叶藻型，高度为50cm。
[0031]种植人工水草:
[0032]人工水草采用套筒固定在人工鱼礁的顶部。先将套筒固定在人工鱼礁上，固定方式有两种，一种是在制作人工鱼礁的时候直接将套筒安插在人工鱼礁上；另外一种是将套筒固定在铁架上，后再将铁架固定在人工鱼礁上。套筒材料选为聚氯乙烯塑料管。为了方便地将人工水草固定在套筒中，采用桶环式固定技术，即人工水草加入套筒后，加两个固定环，第一个固定环靠近水草底基，防止水草上下滑动，第二个固定环设置距第一个固定环上部适当位置处，起到防止水草左右晃动作用，套环均用螺丝固定。此方法安装水草成本低、简单、方便，固定效果好。
[0033](3)固定人工水草后人工鱼礁投加
[0034]在距离平均低潮线约6m内，2%的海域规划投掷固定了人工水草的人工鱼礁，鱼礁单元的间距为100m。人工鱼礁的设置方向与海流方向有一定交叉。为了在生物主要的繁殖季节前(渤海湾近岸生物在夏季繁殖)，让人工鱼礁提供基底，在春季投掷固定了人工水草的人工鱼礁。
[0035]采用人工鱼礁与人工水草复合水生态修复技术，水生态系统的生物量增长了30%，物种丰度增加，提高了生态系统的稳定性和健康性，实现了鱼礁提高鱼类生物量，水草提供营养食料的扑食与供给的有机关系。同时，水体中氮磷去除率大于40%，悬浮物去除率大于15%，COD去除率大于50%，水体质量修复和景观效果改善明显。
【主权项】
1.一种人工鱼礁与人工水草复合的水生态修复方法，其特征在于，它包括以下步骤: (1)筛选人工鱼礁和人工水草； (2)将人工水草固定在人工鱼礁的顶部； (3)将固定人工水草后的人工鱼礁投加至待修复区域。2.根据权利要求1所述的人工鱼礁与人工水草复合的水生态修复方法，其特征在于，所述的步骤(2)中人工水草的固定结构为:所述的人工水草固定在支撑杆上，在所述的支撑杆的顶部安装浮筒，在所述的套筒内底部安装水草底基，所述的支撑杆下部穿过设置在套筒内的上下固定环并且所述的支撑杆的底部插在水草底基上，所述的上下固定环通过穿过套筒设置的螺丝固定在套筒内，所述的套筒的底部固定在人工鱼礁上。
【专利摘要】本发明公开了一种人工鱼礁与人工水草复合的水生态修复方法，它包括以下步骤：(1)筛选人工鱼礁和人工水草；(2)将人工水草固定在人工鱼礁的顶部；(3)将固定人工水草后的人工鱼礁投加至待修复区域。本发明有机结合了人工鱼礁和人工水草的优势，即人工鱼礁能在诱集鱼群鱼类栖息繁殖，同时人工水草很大的比表面面积易于水体微生物生长附着，能有效降解水体中氮磷、COD等污染物，去除水体中的悬浮物ss，改善水生态环境。同时人工水草能截存有机碎屑，为鱼类提供食物，提高修复生态系统的效率，增强景观效果。
【IPC分类】C02F3/32, C02F3/34
【公开号】CN104891664
【申请号】CN201510324807
【发明人】尤学一, 关梦玲
【申请人】天津大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月12日
【技术领域】
[0001]本发明涉及生态修复重建领域，尤其涉及海洋生态修复重建领域。
【背景技术】
[0002]海洋是人类宝贵的资源之一，为人类及其他物种提供着各种福利和生存条件。自上世纪70年代末不断扩张的工业化、城市化以及各种工厂的肆意排污给城市地表水体和沿海岸线带来水资源恶化，水生态系统严重退化等问题。修复地表水的退化生态系统，使水生态结构与功能恢复正常具有重要的理论和应用价值。
[0003]人工鱼礁是一种水底壁面粗糙化技术，它模仿一些自然鱼礁特征，有意放置在水下或海底的水下构筑物，最早用于商业捕鱼。随着海洋生态环境退化和污染，人工鱼礁已经成为修复海洋生态环境的重要技术，起到了改善水域生态环境、诱集鱼类栖息或繁殖的作用，达到了修复与重建生态环境的效果。但人工鱼礁的投放对水体氮磷的去除效果以及改善水体景观效果不明显。人工水草是一种高分子聚合物生物膜载体，仿照水生态系统中的天然水草设计而成的，具有非常高的比表面积，能依靠其自身巨大的比表面积和强极性基团来筛选出优势微生物群，形成微生物膜，降解底泥中有机物和氮磷等营养物质，同时去除水体中的悬浮物，提供鱼类饵料的作用，但人工水草鱼类栖息或繁殖诱集作用不强。
[0004]现有的人工鱼礁及人工水草改进技术大多是改善其外形及材料。例如，人工鱼礁改进技术有树形人工鱼礁，斜面人工鱼礁，多功能人工鱼礁，上升流式人工鱼礁，方形笼式增殖贝壳人工鱼礁以及灌浆附着基人工鱼礁等等，人工水草改进技术有细绳状人工水草，多环串连人工水草，臭轮藻型人工鱼礁，生物飘带型人工水草以及阿科曼生态基等等。人工鱼礁改进技术能改善水体流场效应，增加生物栖息地，但是对水体氮磷的去除效果差，而人工水草的改进技术能有效去除水体中氮磷、COD以及悬浮物，但是人工水草的生物诱集能力不强。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种人工鱼礁与人工水草复合的水生态修复方法，可有效提高水生态系统的修复效率和水体健康性，提高修复技术的应用范围。
[0006]本发明的一种人工鱼礁与人工水草复合的水生态修复方法，它包括以下步骤:
[0007](I)筛选人工鱼礁和人工水草；
[0008](2)将人工水草固定在人工鱼礁的顶部；
[0009](3)将固定人工水草后的人工鱼礁投加至待修复区域。
[0010]与现有技术相比，本发明的有益效果是:本发明有机结合了人工鱼礁和人工水草的优势，即人工鱼礁能在诱集鱼群鱼类栖息繁殖，同时人工水草很大的比表面面积易于水体微生物生长附着，能有效降解水体中氮磷、COD等污染物，去除水体中的悬浮物ss，改善水生态环境。同时人工水草能截存有机碎肩，为鱼类提供食物，提高修复生态系统的效率，增强景观效果。
【附图说明】
[0011]图1为本发明的一种人工鱼礁与人工水草复合的水生态修复方法中采用的人工鱼礁形状图；
[0012]图2为本发明方法中人工鱼礁与人工水草固定连接示意图；
[0013]图3为本发明图2所示的人工鱼礁与人工水草固定连接结构中的固定环固定示意图；
[0014]图4为本发明方法中人工水草分布平面图；
[0015]图中:1-人工鱼礁，2-人工水草，3-浮筒，4-套筒，5-螺丝，6-固定环，7_水草底基。
【具体实施方式】
[0016]下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。此处所描述的具体实施例方式仅用于解释本发明，并不用于限定本发明的保护范围。
[0017]如附图所示的本发明的一种人工鱼礁与人工水草复合的水生态修复方法，它包括以下步骤:
[0018](I)筛选人工鱼礁和人工水草:根据待修复区域的当地水环境和物种生态习性确定人工鱼礁的材料和类型；根据当地水环境和当地水生植物种类确定人工水草的形状和材料；
[0019]本步骤中为使人工鱼礁在水体中不易翻倒、稳定性高，应选择重心低、底座稳的鱼礁。
[0020]人工水草的形状和材料的选择尽量保证水体污染物去除和景观效果。
[0021](2)种植人工水草:将人工水草固定在人工鱼礁的顶部。固定材料及固定方式根据水环境和人工水草的形状确定，每块人工鱼礁顶部固定的人工水草的数量根据当地水环境和鱼礁形状确定的。人工鱼礁的顶部结构应尽量保证在其顶部能放置较多的人工水草。
[0022](3)将固定人工水草后的人工鱼礁投加至待修复区域；鱼礁投放的时间根据物种主要繁殖季节确定，投掷面积根据修复目标决定。
[0023]优选的所述的步骤(2)中人工水草的固定结构为:所述的人工水草2固定在支撑杆上，在所述的支撑杆的顶部安装浮筒3，在所述的套筒4内底部安装水草底基7，所述的支撑杆下部穿过设置在套筒内的上下固定环6并且所述的支撑杆的底部插在水草底基7上，所述的上下固定环6通过穿过套筒设置的螺丝固定在套筒内，所述的套筒4的底部固定在人工鱼礁上。
[0024]实施例1
[0025]下面对渤海湾近岸退化生态系统进行修复重建，以天津临港经济区一港池为例。结合图1、图2和图3对本发明的修复方法做详细的说明。
[0026](I)筛选人工鱼礁和人工水草:
[0027]人工鱼礁筛选:
[0028]人工鱼礁礁体的材料以钢筋混凝土为主，该材料与海洋环境非常兼容、容易获取、耐用、稳定、可塑性强，能为定居者与生物生长提供良好的表面，并为其他无脊椎动物和鱼类提供避难所和食物。类型为箱型鱼礁，其在海底的稳定性好，为鱼类提供很好的避难栖息的场所。顶部设计孔洞为三角形形状，能在顶部固定较多的人工水草。技术要求参照《混凝土结构设计规范》(GBJ10-89)，《港口及航道护岸工程设计与施工规范》(JTJ300-2000)，对于海水环境中的混凝土，设计年限为50年的混凝土结构，强度等级需要达到C35 ;参照《水工混凝土结构设计规范》(DL/T5057)，抗渗设计采用等级S8。
[0029]人工水草筛选:
[0030]人工水草的材料以高分子聚合物为主，其具有很强的耐污、耐腐蚀、弹性、韧性和柔性。人工水草的形状选为大叶藻型，高度为50cm。
[0031]种植人工水草:
[0032]人工水草采用套筒固定在人工鱼礁的顶部。先将套筒固定在人工鱼礁上，固定方式有两种，一种是在制作人工鱼礁的时候直接将套筒安插在人工鱼礁上；另外一种是将套筒固定在铁架上，后再将铁架固定在人工鱼礁上。套筒材料选为聚氯乙烯塑料管。为了方便地将人工水草固定在套筒中，采用桶环式固定技术，即人工水草加入套筒后，加两个固定环，第一个固定环靠近水草底基，防止水草上下滑动，第二个固定环设置距第一个固定环上部适当位置处，起到防止水草左右晃动作用，套环均用螺丝固定。此方法安装水草成本低、简单、方便，固定效果好。
[0033](3)固定人工水草后人工鱼礁投加
[0034]在距离平均低潮线约6m内，2%的海域规划投掷固定了人工水草的人工鱼礁，鱼礁单元的间距为100m。人工鱼礁的设置方向与海流方向有一定交叉。为了在生物主要的繁殖季节前(渤海湾近岸生物在夏季繁殖)，让人工鱼礁提供基底，在春季投掷固定了人工水草的人工鱼礁。
[0035]采用人工鱼礁与人工水草复合水生态修复技术，水生态系统的生物量增长了30%，物种丰度增加，提高了生态系统的稳定性和健康性，实现了鱼礁提高鱼类生物量，水草提供营养食料的扑食与供给的有机关系。同时，水体中氮磷去除率大于40%，悬浮物去除率大于15%，COD去除率大于50%，水体质量修复和景观效果改善明显。
【主权项】
1.一种人工鱼礁与人工水草复合的水生态修复方法，其特征在于，它包括以下步骤: (1)筛选人工鱼礁和人工水草； (2)将人工水草固定在人工鱼礁的顶部； (3)将固定人工水草后的人工鱼礁投加至待修复区域。2.根据权利要求1所述的人工鱼礁与人工水草复合的水生态修复方法，其特征在于，所述的步骤(2)中人工水草的固定结构为:所述的人工水草固定在支撑杆上，在所述的支撑杆的顶部安装浮筒，在所述的套筒内底部安装水草底基，所述的支撑杆下部穿过设置在套筒内的上下固定环并且所述的支撑杆的底部插在水草底基上，所述的上下固定环通过穿过套筒设置的螺丝固定在套筒内，所述的套筒的底部固定在人工鱼礁上。
【专利摘要】本发明公开了一种人工鱼礁与人工水草复合的水生态修复方法，它包括以下步骤：(1)筛选人工鱼礁和人工水草；(2)将人工水草固定在人工鱼礁的顶部；(3)将固定人工水草后的人工鱼礁投加至待修复区域。本发明有机结合了人工鱼礁和人工水草的优势，即人工鱼礁能在诱集鱼群鱼类栖息繁殖，同时人工水草很大的比表面面积易于水体微生物生长附着，能有效降解水体中氮磷、COD等污染物，去除水体中的悬浮物ss，改善水生态环境。同时人工水草能截存有机碎屑，为鱼类提供食物，提高修复生态系统的效率，增强景观效果。
【IPC分类】C02F3/32, C02F3/34
【公开号】CN104891664
【申请号】CN201510324807
【发明人】尤学一, 关梦玲
【申请人】天津大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月12日
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