一种城市河流的生态调蓄湖的构建方法与流程

本发明涉及河流生态学，环境工程，防洪工程和景观设计学。

背景技术：

湖泊是地表相对封闭可蓄水的天然洼地及其承纳的水体。城市内的湖泊具有调节径流，防洪减灾、维护城市的生物多样性、调节城市温湿度，补充城市地下水、净化环境，减少噪音、美化城市等重要功能。

城市内湖泊集雨面积往往较大，而上游河道过水断面较小，使得河道过流能力严重不足，汛期洪水经常漫出河道，城市及附近区域防灾减灾能力极大减弱。目前主要采用设置雨水调蓄湖的方法来蓄洪削峰，提高城市河流的排涝防灾系统承载暴雨冲击负荷的能力。

城市河流上游来水往往在一定程度上受居民生活污染以及农业污染，使得原来无色透明的水浑浊度变高，水体浑浊度是由悬浮物所造成的，悬浮物即不可滤残渣，系水样中不能通过滤器的物质。在水体中，悬浮物不仅包含雨水与地面径流中冲入水体中的泥沙和各种污染物，还包括了悬浮的有机颗粒(浮游生物)等。悬浮物上的有机、无机污染物，使水体污染加重。悬浮物使水体浑浊，透明度降低，影响水生生物的光合作用及呼吸代谢，使水质变坏，且当气温升高时，水体还会变成青黄色，严重影响水体景观效果。大部分城市河流在没有长效的水质保障措施，由于引水水源本身水质较差，在湖区生态结构不完整，缺乏有效的净化措施的情况下，各类污染源在湖区累积达到一定浓度时，城市河流富营养程度不断升高，附着藻类(青苔)和浮游藻类(绿藻蓝藻等)在湖区大量繁殖，地表径流和大气干湿沉降带入的悬浮物颗粒进入水体，导致水体长期处于浑浊状态，若水质持续恶化，严重时会成为黑臭水体，影响居民身体健康。

作者通过多次对洞庭湖区的城市河流实地考察与现场观测，总结大量生态水质净化系统研究实例，提出一种城市河流的生态调蓄湖的构建方法。该构建方法可同时满足蓄洪调峰与净化水体的双重要求，即在调蓄湖湖区构建完善的复合水生态系统，同时可形成水下森林景观，使生态调蓄湖具有休闲观赏性。

技术实现要素：

本发明要解决的问题是：

1、确定复合水生态系统的构建方法。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

1、基底改良

基底改良的主要目的是改善湖底基础环境条件，为沉水植物群落和水生动物群落创造良好的基底条件，措施主要分为基底消杀工程、基底微量元素配比工程、基底bnp(倍能)底改微生物菌群投加。

基底消杀主要是在湖底土壤施用具有针对性的灭菌剂，主要作用如下：

①消灭蛰伏在土壤中的易导致水生植物发生褐斑病、叶锈病、秆锈病、黑粉病等的细菌性病原体和霉菌，以达到提高高等水生植物成活率的目的。

②通过灭菌药剂杀灭土壤中的藻类孢子，防止水生态系统构建初期丝状藻类和浮游藻类繁殖生长。

③杀灭有害病菌，防止鱼类生长过程中受到病菌影响产生烂鳃病、打印病、霉鳃病等。

基底微量元素配比是在湖底土壤中投加合理配比的微量元素和多种营养成分，可以促进水生植物快速定植，形成发达的根系和粗壮的植株，增强植物对环境的抗逆性，提高水生植物对底泥、水体中对氮、磷为主的营养盐的吸收利用率。

基底底改微生物菌投加是在湖底土壤中投加底改微生物菌，主要作用是对底泥中的营养盐进行原位削减。体现在以下三个方面：

①调理土壤、激活土壤中微生物活跃率、克服土壤板结、增加土壤空气通透性；

②抑制有害菌生长并转化为有益菌，有益菌在生长繁殖过程中产生大量的代谢产物，促使有机物的分解转化；

③能直接或间接为水生植物提供多种营养和刺激性物质，促进和调控水生植物生长。

2、沉水植物群落构建

沉水植物群落是浅水湖泊生态系统的主要初级生产者，也是使湖泊从以浮游植物为优势的浊水态转换为以大型植物为优势的清水态的关键。主要体现在：

①沉水植物以氮磷的作为营养进行繁殖，有效降解tn、tp；

②沉水植物叶片繁茂，吸附能力强，吸附水中悬浮物降低ss；

③沉水植物通过物种竞争和释放化感物质抑制藻类的繁殖生长；

④沉水植物覆盖湖底阻隔沉积物-水界面交换，减少再悬浮，削减底泥上水体释放营养盐；

⑤沉水植物为附着生物包括螺类等提供基质，为浮游动物提供避难所，从而增强生态系统对浮游植物的控制和系统的自净能力。

本项目沉水植物品种主要选用苦草、矮型苦草和轮叶黑藻。矮型苦草是经过人工选种及培育的改良苦草品种。与普通苦草比较，具有净化能力强、耐寒、维护管理方便等特点，是景观水体生态修复常用的品种。而苦草、轮叶黑藻株型相对较高，可与矮型苦草搭配，形成层次分明的水下森林景观。同时，苦草、轮叶黑藻净化能力强，耐受性强，可有效净化水质。

3、大型底栖动物群落构建

底栖动物能够完善食物网、平衡水生生态系统、增强系统的稳定性。另外，底栖动物还可清除沉水植物表面的附生生物覆盖层，促进水生植物的生长。本发明专利的底栖动物主要放养腹足纲的螺类、瓣鳃纲的蚌类、甲壳纲的虾类。螺类通过齿舌快速前后移动刮取食物颗粒，当有水生植物存在时，螺类的牧食活动有效地去除了植物表面的附生生物覆盖层，降低了植物的光照限制及其与附生藻类的营养盐竞争等有害影响，从而促进水生植物的生长。蚌类滤食食物，其滤食作用可以加快营养循环、促进悬浮物絮凝沉降、有效减少浮游藻类等悬浮物质、提高水体透明度，而这些特点为沉水植被恢复和构建一个良性的生态系统提供很好的条件。虾类以摄食落叶、水生植物枯叶等形成的有机碎屑，还摄食水生动物的粪便、尸体等形成的有机物质，防止这些有机物质再次污染水质。

4、鱼类群落构建

在水生态系统中投放鱼类并调控食性结构，主要是为完善水生态系统、构建健康的食物网结构。利用肉食性鱼类-滤食性鱼类-浮游动物-藻类-营养物质的食物链关系所产生的生态学效应，达到削减营养物质、净化水质的作用。同时，湖中鱼儿游弋，为水环境带来活力，动静结合，提高水生态景观效果。本发明专利主要放养滤食性的鲢鱼、肉食性的鳜鱼和青鱼。鲢鱼属于典型的滤食性鱼类，终生以浮游生物为食。它们可以滤食水体中的藻类，抑制藻类生长。鳜鱼和青鱼属于肉食性鱼类，它们位于水生态系统食物链顶端，可以控制水中的小型鱼类、底栖动物类等数量，从而构建控制浮游植物能力强、健康的食物网结构。

5、微生态净化系统构建

本项目微生态净化系统主要分为控藻生物培育工程和微生物菌群净化系统构建。

控藻生物培育是在湖中投放筛选培育后的以浮游藻类(蓝藻、绿藻、裸藻、甲藻等)为食的枝角类浮游动物和桡足类浮游动物。利用其对藻类的牧食作用，可以有效控制藻类，提升水体透明度。同时它还是天然水域食物链中的一个重要营养环节，是鱼类的重要天然饵料。

微生物菌群净化系统构建是在水生态构建初期，在水系中投放调水复合微生物菌群，可快速、彻底降解水中有害氨氮、亚硝酸盐、硫化氢等有害物质，改善水环境，高效分解水中大分子有机物和小分子有机物并抑制水体中浮游藻类繁殖。

6、系统优化调整措施

通过进行水生植物补种、病虫害控制、生物群落及生态系统优化调控、水面清洁维护，水体应急处理等内容和对群落结构优化调整，使各种群之间，及与周边环境协调发展、有机融合，形成稳定的清水态生态系统，以长久保持水质清澈。同时，在系统优化调整过程中，通过对系统中各个要素的连续监测来分析影响生态系统正常运行的内外因素，优化水生高等植被结构、食物网结构和底栖生态系统结构，统筹协调生态系统各营养级，建立水层—底栖平衡、刮食功能群—沉水植被平衡、底栖鱼类—沉水植被平衡、滤食功能群—浮游植物平衡等，最终建立稳定、长效的湖泊清水态生态系统。

附图说明

图1是本发明的生态调蓄湖示意图。

附图标记说明：1-沉水植物，2-鱼类，3-底栖动物，4-浮游动物，5-生态调蓄湖。

具体实施方式

下面结合附图和实例对本发明作进一步的详细说明。

本发明主要针对的是城市河流的生态调蓄湖的构建，主要包括基底改良、沉水植物群落构建、鱼类群落构建、大型底栖动物群落构建、微生态净化系统构建和系统优化调整。构建方法如下：

1、基底改良

基底改良措施主要分为基底消杀、基底微量元素配比、基底底改微生物菌群投加。具体实施步骤如下：

(1)彻底清整调蓄湖。清除过多的湖底淤泥，从而清除湖底大部分浮游藻类和藻类孢子，同时抽干湖水，将湖底人工浅耕翻晒，利用阳光和干燥的环境杀死致病菌和藻类及其孢子。再使用生石灰彻底清湖，每亩使用50-75千克左右的生石灰，在湖底人工开挖若干小坑，生石灰放入坑中与水混合反应后，不待冷却连水带渣全湖均匀泼洒，利用生石灰兑水之后产生的高ph和热进行彻底灭菌消毒。

(2)调蓄湖每667平方米(每亩)施过磷酸钙10千克或三元素复合肥2千克，若水域淤泥较厚，水质肥，则不必施肥与额外添加微量元素。

(3)以枯草杆菌、硝化细菌、反硝化细菌、硫化细菌、光合细菌为底改剂混合搅拌均匀投入调蓄湖底泥从而对对底泥中的营养盐进行原位削减。

2、沉水植物群落构建

沉水植物群落是浅水湖泊生态系统的主要初级生产者，也是使湖泊从以浮游植物为优势的浊水态转换为以大型植物为优势的清水态的关键。具体实施步骤如下：

(1)调蓄湖放水，测量调蓄湖平均水深，挑选经过人工选种及培育的与该调蓄湖水深相适应的苦草，矮型苦草和轮叶黑藻。

(2)将条状苦草籽与轮叶黑藻打碎，浸水一周左右，将表皮泡烂，然后均匀泼洒到调蓄湖中。

3、大型底栖动物群落构建工程、鱼类群落构建

在沉水植物群落构建完成后于调蓄湖中放养腹足纲的螺类、瓣鳃纲的蚌类和甲壳纲的虾类，同时在调蓄湖放养滤食性的鲢鱼、肉食性的鳜鱼和青鱼。

4、微生态净化系统构建

微生态净化系统主要分为控藻生物培育和微生物菌群净化系统构建。具体实施步骤如下：

(1)在底栖动物群落与鱼类群落构建的过程中，在调蓄湖中投放筛选培育后的以浮游藻类(蓝藻、绿藻、裸藻、甲藻等)为食的枝角浮游动物和桡足浮游动物从而完成水生态系统的构建。

(2)水生态构建完成初期，在调蓄湖中投放以纳豆芽孢杆菌菌粉、乳酸菌菌粉、丁酸梭状芽孢杆菌菌粉混合而成的复合微生物菌群。

5、系统优化调整措施

进行水生植物补种、病虫害控制、生物群落及生态系统优化调控、水面清洁维护，水体应急处理的工作内容从而对群落结构优化调整，同时，在系统优化调整过程中，通过对系统中各个要素的连续监测来分析影响生态系统正常运行的内外因素，优化水生高等植被结构、食物网结构和底栖生态系统结构，统筹协调生态系统各营养级，建立水层—底栖平衡、刮食功能群—沉水植被平衡、底栖鱼类—沉水植被平衡、滤食功能群—浮游植物平衡，最终建立稳定、长效的湖泊清水态生态系统。

当然，以上只是本发明在城市河流的具体应用范例，本发明还有其他的实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明所要求的保护范围之内。