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  浅谈“水下森林”在景观池塘中的应用_城乡/园林规划_工程科技_专业资料。中文科技期刊数据库(全文版) 工程技术 浅谈“水下森林”在景观池塘中的应用 林 饶 1 曾妍锋 2 邵 磊 2 王宋涛 2 1.北京土人景观与建筑规划设计研究院,北京 100142 2.北京市园林绿

  中文科技期刊数据库(全文版) 工程技术 浅谈“水下森林”在景观池塘中的应用 林 饶 1 曾妍锋 2 邵 磊 2 王宋涛 2 1.北京土人景观与建筑规划设计研究院,北京 100142 2.北京市园林绿化工程质量监督站,北京 100142 摘要:以雨水为主要水源的景观水体,葡京手机网投网站由于大气沉降和面源污染等因素,水体容易富营养化,存在大规模水华爆发的危险。 本设计利用食藻虫进行控藻,引导抗污染高温季沉水植物和低温季沉水植物的种植,构建四季具有净化水质功能的“水下森 林”生态系统。通过实验结果表明:以食藻虫引导的“水下森林”湿地净化体系对大型水体如景观湖、池塘等有较好的净化 效果。 关键词:景观池塘;食藻虫;高温季沉水植物;低温季沉水植物 中图分类号:S795 文献标识码:A 文章编号:1671-5519(2016)71-0169-02 引言 雨水资源化是解决水资源短缺的有效措施之一。天津海 河教育园区(北洋园)一期基础设施环境绿化工程以雨水收 集利用为基础,构建了多塘——湿地耦合生态系统。虽然雨 水水质的污染程度不高,但由于场地情况,大气沉降和面源 污染等因素,水体容易富营养化,存在大规模水华爆发的危 险。控制雨水水质条件下的水华藻类生长,成为保障北洋园 水质的关键问题和技术难点。 沉水植物具有较好的水体净化功能,但是目前对湿地植 物的研究报道多集中在大型挺水植物的污水净化功能上,对 沉水植物特别是低温季沉水植物研究较少[1]。底泥营养盐的 释放是宽阔水体富营养化的原因之一。景观池塘能够有效的 沉降悬浮颗粒污染物,经过长年的积累,底泥富营养化物质 也会逐年增长,如不加以控制会加剧水体的富营养化。有研 究表明水生植物尤其是沉水植物能有效吸收和控制底泥营 养盐的释放,降低水中营养盐浓度[2]。另外,天津属温带季 风气候,冬季寒冷,大部分植物都很难生长,不能发挥净化 污水的作用,因此选用一些具有高效脱氮去磷的高温季和低 温季沉水植物,构建“水下森林”系统,使其在四季发挥净 化水体的有效作用,避免因季节的变化导致水体水质出现明 显波动,具有重大的理论意义和现实意义。 1 水质保持设计中存在的难题 1.1 水质及富营养来源分析 天津海河教育园区(北洋园)一期基础设施环境绿化工 程中景观用水以雨水作为主要水源,周边过境河为备用水 源,地下水为潜在水源。除地下水外,雨水和过境河都存在 不同程度的污染。 1.1.1 雨水径流现状水质分析 雨水作为一种自然资源,一般认为污染轻,处理容易。 根据《天津市区不同土地利用类型地表径流污染特征及治理 对策》[3]和《天津市区道路地表径流污染特征研究》[4]所共 同引用的天津市环境监测中心于 2004 年-2005 年间对城区四 场雨水径流本底的随机性检测结果以及相关论述,多数雨水 能达到地表水Ⅳ类标准,可直接利用。但各场降雨的数据有 一定起伏变化,部分雨次雨水径流污染较为严重,甚至低于 《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)中一般景观要求 水域(V 类)的要求,并以化学需氧量、生化需氧量、氨氮、 总氮为主要污染特征。以总氮作为主要考察指标,天津市区 道路地表径流常年平均值总氮达到 5.14 毫克/升,即劣五类 水,雨水水质不容乐观。 1.1.2 周边过境河流水质分析 通过现场采样监测的水质数据可见,周边过境河道水质 较差,各条河流基本都是超劣五类水,虽然此次园区以雨水 补充作为主要补给水源,但天津雨季分布不均,干旱季节和 干旱年份河水补充量会较大,由于河水富营养含量较高,可 能会造成整个水系大规模爆发藻华等现象。 1.1.3 其他形式的富营养积累分析 除了以上形式的富营养积累外,还包括大气沉降和湿地 周边面源污染汇集增加的富营养物质,部分水生植物腐烂在 水中造成的二次污染带来的富营养积累,饲养观赏鱼鱼类粪 便及饵料带来的富营养积累等。 1.2 景观池塘的制约 园区内的多塘——湿地耦合生态系统由水道和景观池 塘组成。水道的平均水深在 1.5m 左右,挺水植物和浮水植 物的生长基本能满足水体的净化。景观池塘水量大,沉降悬 浮颗粒污染物大,并且游人活动比较集中,景观要求高,净 化需要的水生植物量也大。有报道表明挺水及浮水植物常以 30~100cm 为适,而沼生、湿生植物种类只需 20~30cm 的浅 水即可[5]。漂浮植物虽然生长不受水深的影响,但不利于水 上活动的开展,有些植物品种还会带来新的危害,如水葫芦。 园区内景观池塘水深在 2m 到 6m 之间,挺水植物和浮水植物 只能分布在水体的周边,严重制约了水体的保持和净化。 1.3 沉水植物的特点 沉水植物长期生长在水下环境,在形态学上和生理机制 上已适应水体中迅速衰减的光照条件。但是水体光强是沉水 植物生长的必需环境因子。一般认为,水底光强不足入射光 的 1%时,沉水植物就不能定居[6]。景观池塘由于水体溶解物、 悬浮颗粒以及水深的影响,源自太阳的光能迅速衰减,加之 在空气与水交界处的损失,光照不足的现象最易发生。因此 早期保证景观池塘水底的入射光,是构建“水下森林”生态 自净系统的关键。 2 “水下森林”生态自净系统的构建 2.1 食藻虫的引入 在藻型富营养化浅水湖泊内,沉水植物恢复的主要制约 因素之一是水体透明度低下,由于得不到充足的光照,水下 的沉水植物难以正常生长;而其顶冠层上的藻类能够得到充 足的光照,处于竞争优势;藻类大量生长又制约了沉水植物 恢复。只有当沉水植物生长旺盛时,它才能有效控制藻类、 改善富营养化湖泊水质。因此,要保证沉水植物引种成功、 并健康地生长发育,首先必须改善水体透明度[7]。水华现象 一般会导致水体透明度的降低。水体中单细胞藻类实际上包 括蓝藻、绿藻、硅藻、黄藻、隐藻﹑甲藻等几大门类。其中 蓝藻(特别是铜绿微囊藻)具有特殊的蓝藻胶和多糖类物质, 一般难以被鱼类所消化、吸收、利用。“食藻虫”一名来源 于对一种枝角类大型溞(Daphnia magna)咸水种食蓝藻习 性的有效驯化,能摄食消化水体蓝藻,并产生弱酸性的排泄 物,降低水体中的 PH 值,并抑制水体蓝藻的生长(水体蓝 藻暴发需要较高 PH 值)。水体蓝藻减少消失后水体透明度增 加,阳光可进入水底,促进水体水底沉水植被的生长,沉水 植被与食藻虫可形成良好的共生关系。沉水植被替代蓝藻进 行水下光合作用,释放出大量的溶解氧,吸收掉水体中过多 的氮、磷等富营化物质,形成水域生态自净,并产生它感作 用进一步抑制蓝藻。水生植被恢复后,由食藻虫携带有益微 生物向底泥扩散,促进底泥氧化还原电位升高,有利于水生 昆虫和水生底栖生物的大量滋生,在水生植被共生作用下, 形成底泥营养物质的封存和生态链自净(物质能量的逐步吸 收转化)。最后食藻虫和水生植被可以被鱼、虾、螺、贝等 高级水生动物吃掉,通过食物链把水体水中的氮、磷营养物 2016 年 71 期 169 市政园林 质从水体中转移出,彻底降低水体水中的富营养化程度(食 藻虫由九源清北京水生态科技有限公司公司提供)。 因此,食藻虫在早期“水下森林”的构建中发挥着重要 的作用,也是保证沉水植物成活,形成具有生物多样性的水 体自净生态系统的关键。 2.2 “水下森林”在景观池塘中的构建 2.2.1 各类型水生植物的分区 园区绿廊由 15 个区域组成,每个水系既相互联系,又 互相独立。各区水系由涵管连接,每个区的水系都由水道和 景观池塘组成。选择其中一个区域作为试验先锋,构建“水 下森林”,其他区域先种植挺水植物和浮水植物。如图 1-1 所示,该区域水体面积 40680 平方米,其中景观池塘的面积 为 35204 平方米;根据水体的深度,由浅至深依次分为挺水 植物区、高温季沉水植物区和低温季沉水植物区三个水生植 物区。挺水植物区水深在 0~50cm,高温季沉水植物水深在 50~300cm,低温季沉水植物水深在 300~550cm。后期为了 增加水体景观的观赏性,部分区域增加了浮水植物的种植 (如睡莲),水深控制在 0~100cm。 2.2.2 水生植物品种和数量的确定 水生植物分布区确定之后,就要根据不同种植区域选择 不同的水生植物,确定其种植数量、密度和规格,如表 2-1 所示。 挺水植物区主要选择一些具有一定观赏价值和净化能 力的品种。品种可根据景观要求做相应的变化。该区域主要 选用了芦苇、红蓼、黄菖蒲、水葱和荷花,葡京手机网投网站种植种面积为 8604 平方米,占总水体面积的 21%。 沉水植物主要针对不同季节的需要,设计高温季和低温 季沉水植物。高温季沉水植物是维持夏季水体自净的主体, 也是保证秋季和冬天沉水植被自行修复的必要条件。设计中 选用了春夏净化能力较强的品种竹叶眼子菜、苦草、小茨藻 和狐尾藻,按 2:2:1:4 的比例进行种植,形成以狐尾藻 为优势种的高温季沉水植物净化体系。高温季沉水植物种植 总面积 16000 平方米,占水体总面积的 39%,占景观池塘总 面积的 45.4%。 低温季沉水植被是维持冬天水体自净的主体,也是促进 来年春天和夏天沉水植被自行修复的必要条件。设计中选用 了在秋冬能发挥净化作用的品种耐寒小黑藻、菹草和龙须眼 子菜,按 3:6:4 的比例进行种植,形成以菹草为优势种的 低温季沉水植物净化体系。有研究表明,同一湖泊水深越大, 菹草在相同月份的萌发率越低,水深的增加能显著推迟萌发 起始时间,但不改变其最终萌发率;较强的光照和较高的水 温对菹草生长有明显抑制甚至伤害作用。因此菹草可用于景 观池塘的深水区,并在北方冬季发挥作用。低温季沉水植物 种植总面积 13000 平方米,占水体总面积的 32%,占景观池 塘总面积的 37%。 “水下森林”的建立,是整个水生态系统中的“生产者”, 既要考虑生态平衡自净,也要考虑本系统对外来污水量的净 化效力及景点的分布,一般水下森林的覆盖率达到池塘的 80%以上,代表整个水生态系统的稳定和水生态自净能力的 形成,在系统稳定的情况下,还可以处理一部分多余的污染。 本设计中高温季和低温季沉水植物的种植总面积 29000 平方 米,占景观池塘总面积的 82.4%。 表 1 水生植物种植苗木表 编 植物名称 号 规格 数量(平 种 植 密 方米) 度 芦苇 8-12 芽/ 4700 丛 16 丛 / 平方米 红蓼 8-12 芽/ 2076 丛 1 挺水植 物 黄菖蒲 8-12 芽/ 310 丛 16 丛 / 平方米 16 丛 / 平方米 水葱 8-12 芽/ 262 丛 16 丛 / 平方米 荷花 1256 6 株/平 方米 耐 寒 小 0.25kg / 3000 黑藻 丛 低温季 2 沉 水 植 菹草 长 30cm 6000 物 龙须眼 长 30cm 4000 子菜 12 丛 / 平方米 12 丛 / 平方米 12 丛 / 平方米 竹叶眼 长 30cm 子菜 4000 12 丛 / 平方米 长 高温季 苦草 4000 10-15cm 3 沉水植 物 0.05 平方 小茨藻 2000 /块 40 株 / 平方米 12 丛 / 平方米 狐尾藻 长 30cm 8000 12 丛 / 平方米 3 结论 高温季沉水植物和低温季沉水植物具有较好的水体净 化作用。通过对比实验,结果表明: (1)景观池塘处理后比处理前透明。处理前水色为混 黄色,处理后水色明显得到改善,呈淡淡的蓝绿色,水体透 明度增加。 (2)对同一建设项目、不同区域景观池塘的水体透明 度进行比较,挺水植物和浮水植物相结合处理的方式不如沉 水植物为主,挺水植物为辅的处理方式。 (3)以食藻虫引导的“水下森林”湿地净化体系对大 型水体如景观湖、池塘等有较好的净化效果。 (4)挺水植物、浮水植物和沉水植物三种类型植物相 结合的水生植物水体净化体系,在园林景观水体中不仅能形 成良好的自净体系,还满足了景观美的需求。 参考文献 [1]胡彦春,魏铮,洪剑.低温下几种沉水植物对生活污水深 度处理效果的研究 [J].安徽农业科学 ,2008,36(4): 1573-1575. [2]童昌华,杨肖娥,濮培民.水生植物控制湖泊底泥营养盐 释放的效果与机理[J].农业环境科学学报,2003,22(6): 673-676. [3]张淑娜,孙韧.天津市区不同土地利用类型地表径流污染 特征及治理对策[J].干旱环境监测,2007,21(1):14-17. [4]张淑娜,李小娟.天津市区道路地表径流污染特征研究 [J].环境科学与管理,2008,33(2):25-28. [5]柳骅,夏宜平.水生植物造景[J].中国园林,2003(3): 59-62. [6]许木启,黄玉瑶.受损水域生态系统恢复与重建研究[J]. 生态学报,1998,18(5):547-558. [7]成小英,王国祥,濮培民,等.冬季富营养化湖泊中水生 植物的恢复及净化作用[J].湖泊科学,2006,14(2):139-144. 170 2016 年 71 期

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