一种基于水动力防控缓流水体浮游藻类水华的方法与流程

本发明涉及生态环保技术领域，特别是涉及一种基于水动力防控缓流水体浮游藻类水华的方法。

背景技术：

黑臭水体形成的主要原因是大量氮、磷、有机物进入缓流或静止水体，致使水体缺氧厌氧、发黑发臭，生态服务功能异化。黑臭水体治理在外源截污(一般不彻底)、内源治理、人工增氧、异位处理、生态修复后，尤其水体透明度的提升，非常容易引发大规模的蓝藻、绿藻、裸藻等浮游藻类爆发，甚至形成水华，藻类死亡后大量消耗水体的溶解氧，致使水体反复黑臭，外源控制不足则会更加反复，严重影响黑臭水体治理和生态修复效果，降低水体的生态景观。然而，现行多数藻类水华的控制方法属于应急处理措施，只在短期内有效而难以取得预期的效果，有的甚至通过采用投放杀藻剂、混凝剂等手段，破坏水体的化学平衡，反而可能会加剧生态系统退化甚至导致生态破坏。另外，无论是利用经典生物操纵还是非经典生物操纵重建生态系统的食物链，通过滤食性鱼类或浮游动物摄食浮游藻类，较难在短期内达到防控效果，或通过一次性投入大量大型溞(俗称食藻虫)等浮游动物应急控制，无法起到长期效果。

cn103214096a发明了一种基于生物链关系的藻类水华控制方法，利用生物间的捕食和相生相克原理构件藻类水华控制方法，水生动物群落结构配置操作难度高，需对水生动物群落进行长期调控，短期内很难起效。

cn107265646a提供了一种控制城市景观水体蓝藻水华爆发的方法，通过营养竞争、化感作用抑制浮游藻类生长，但在营养异常丰富的黑臭水体、富营养态水体，受水体透明度等影响，水体较深区域，沉水植物相对于浮游藻类处于劣势竞争地位，出现强降雨等极端气候、运维不当，整个系统很容易崩溃。

cn103663708a公开了一种富营养化大型湖库生态敏感区蓝藻水华控制的方法，借助自然风力和风向的作用，将大水域的蓝藻导流汇集到一个人为设置的小型围隔区内通过食藻动物摄食，结合人工打捞控藻。该方法无法应用到水面窄的河流水体，属于浮游藻类水华的应急措施。cn108409047a提供了一种系统控制湖泊春季蓝藻细胞快速增殖的方法，协同应用物理、生物和化学处理措施；cn105621546a公开了一种控制蓝藻水华的方法，通过投加碳元和碱液，均属于应急处理措施，且容易出现反复藻华。

浮游藻类群落结构与组成不仅受光照、温度、降雨等区域气候因子调控，水体自身的物理、化学、生物等环境因子在浮游藻类群落结构中起着至关重要的作用。基于水体本身，浮游藻类不仅受捕食压力、营养盐供给压力的影响，同时也受水体的水动力环境的影响，形成不同优势种类的浮游藻类群落结构。因此，可通过人工调控水体的水动力学特征，并可结合植物竞争、化感作用、生物操纵等措施，联合调控浮游藻类的群落结构与组成，更好地达到防控水体浮游藻类水华的目标。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种适用范围广、易操作的、长效的基于水动力防控缓流水体浮游藻类水华的方法。

本发明所采取的技术方案是：

一种基于水动力防控缓流水体浮游藻类水华的方法，包括如下步骤：

a、利用水力循环系统从缓流或静止水体的下游抽水回补至上游形成水力循环，调整水体流速，实现水体水动力环境调控，根据浮游藻类的比生长率，水体流速的调整周期为1-3天；

b、将若干石群间隔布置在河道内，增加所述石群两侧和迎水面的流速，降低背水面流速，形成多样性流场。

进一步作为本发明技术方案的改进，所述水力循环系统包括水泵系统和管道系统。

进一步作为本发明技术方案的改进，所述水泵系统为变频水泵或水泵组，所述变频水泵至少一备一用，所述水泵组由至少三台水泵组成，实现多级水流流速调整模式。

进一步作为本发明技术方案的改进，所述管道系统采用u-pvc压力管，所述u-pvc压力管通过管道支架固定在河岸一侧或两侧，所述u-pvc压力管的管径根据最大回补流量设计。

进一步作为本发明技术方案的改进，所述u-pvc压力管靠近水泵系统一端设置有回水阀门。

进一步作为本发明技术方案的改进，所述管道支架为不锈钢材质。

进一步作为本发明技术方案的改进，当所述河道内浮游藻类群落以微囊藻、鱼腥藻、小环藻的缓流群落为主时，水体流速调节范围为0.15-0.20m/s，当所述河道内浮游藻类群落以盘星藻、空球藻、实球藻群体性藻类为主时，水体流速调节至0.80m/s以上，当所述河道内浮游藻类群落以针杆藻、脆杆藻、直链藻的流水藻类群落为主时，降低水体流速至0.20m/s以下。

进一步作为本发明技术方案的改进，其特征在于：各所述石群为卵砾石群，所述卵砾石群由表面粗糙多孔的卵砾石组成。

本发明的有益效果：此基于水动力防控缓流水体浮游藻类水华的方法，基于不同藻类群落对水流流速的响应，通过水力循环系统和石群布置形成多样性的流场，改变缓流或静止水体的水流速度和流场，促使浮游藻类的水流环境频繁变化，根据浮游藻类的生态习性及对水流流速的相应机制，根据中度干扰理论，调控水体浮游藻类的群落结构，使浮游藻类优势群落无法在适宜的水动力环境下长时期的生长繁殖，从而控制水中浮游藻类的水华潜势，有效地达到无害化控制浮游藻类水华的目的。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1为本发明实施例基于水体流速调控防控静止或缓流水体藻类水华示意图；

图2为本发明实施例卵砾石群形成的卵砾石位于水面下的多样性流场示意图；

图3为本发明实施例卵砾石群形成的卵砾石位于水面上的多样性流场示意图。

具体实施方式

本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

参照图1-图3，一种基于水动力防控缓流水体浮游藻类水华的方法，包括如下步骤：

a、利用水力循环系统100从缓流或静止水体的下游抽水回补至上游形成水力循环，调整水体流速，实现水体水动力环境调控，根据浮游藻类的比生长率，水体流速的调整周期为1-3天；

b、将若干卵砾石群200间隔布置在河道内，增加所述石群两侧和迎水面的流速，降低背水面流速，形成多样性流场。

水力循环系统100从缓流或静止水体的下游抽水回补至上游形成水力循环，从而调整水体流速，实现水体水动力环境调控，调控水体中浮游藻类的群落结构组成，以达到防控水体浮游藻类水华的目的。

各卵砾石群200间隔布置在河道内，增加卵砾石群200两侧和迎水面的流速，降低背水面流速，形成多样性流场，改变流经水体中的浮游藻类生存环境，抑制浮游藻类快速生长繁殖，卵砾石群200的布置为其他水生生物，如附着藻类、微生物、鱼虾、大型底栖动物提供生境，增加系统稳定性的同时，简洁起到生物操纵的作用。卵砾石群200调控水体浮游藻类群落结构与组成，同时可以降低水流对底泥的扰动，还为底栖动物，附着藻类和微生物提供栖息地或附着基质，提高水体生物多样性，降低藻类的“水华潜势”。在满足行洪安全，景观园林效果的条件下，错落有致，合理搭配不同粒径大小的卵砾石，优选表面粗糙多孔的卵砾石，例如火山石，可以为微生物和浮游藻类附着提供更大的比表面积。卵砾石群200部分固定在底泥中，部分浸没在水体中，大粒径卵砾石可露出水面(常水位)10-50cm。

此方法基于不同藻类群落对水流流速的相应，促使浮游藻类的水流环境频繁变化，根据中度干扰理论提升浮游藻类的生物多样性，从而达到控制水体中浮游藻类群落结构，达到无害化控制藻类水华的目的。

其中，水力循环系统100包括水泵系统101和管道系统102，将下游水回补上游，增加水体的流动性，并控制水流的流速变化。水泵系统101为变频水泵或水泵组，变频水泵至少一备一用，水泵组由至少三台水泵组成，实现多级水流流速调整模式，设置在水体下游区域。

在本实施例中，管道系统102采用u-pvc压力管。u-pvc压力管通过管道支架固定在河岸一侧或两侧，优先使用不锈钢材质管道支架固定，增加系统运行的稳定性。u-pvc压力管的管径大小根据最大回补流量计算，与河流的河宽和水深有关。可以理解地，为了保证水泵系统101的正常运行，在水泵系统101端的u-pvc压力管上设置有回水阀门。

通过水力循环系统实现回补水体的流量控制，从而调整水体的流速，根据藻类的比生长率，水体流速的调整周期为1-3天，避免长时间流速形成某种优势藻类群落，从而有效地控制藻类水华。

当水体中浮游藻类群落以微囊藻、鱼腥藻、小环藻的缓流或静水藻类群落为主时，启动水力循环系统100，将下游水抽回上游补给，增加水体流速至0.15-0.20m/s，形成不利于微囊藻、鱼腥藻、小环藻等喜静种类生存的水动力环境，抑制其生长繁殖，降低其生物量和结构功能组成，防控浮游藻类水华。

当水体中浮游藻类群落以盘星藻、空球藻、实球藻群体性藻类为主时，齐总水力循环系统100，将水体流速调节在0.80m/s以上，破坏盘星藻、空球藻、实球藻等群体性藻类的生存环境，抑制其生长繁殖，并通过剪切力破坏群体细胞。；

当水体中的浮游藻类群落以针杆藻、脆杆藻、直链藻的流水藻类群落为主时，关闭全部或部分水泵，减少回补水量，从而降低水体流速至0.20m/s以下。水流速度根据河流水深进行合理调整。

在条件允许的情况下，可结合植物竞争、化感作用、生物操纵等措施联合，更好地防御水体浮游藻类水华的目标。此外，可与藻类水华应急手段(物理化学措施、生物措施)相结合，提高藻类水华应急的效率。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。