一种人工湖水生态系统的构建方法技术方案

本发明专利技术公开了一种人工湖水生态系统的构建方法，所述构建方法包括以下步骤：通过垂直结构设计和水平结构设计构建水生植物群落；并且构建水生动物群落；通过碳素纤维生态草、太阳能水流曝气装置、太阳能水流循环装置和间歇式循环充氧装置完善水生态系统。本发明专利技术通过生态工程增强湖水的自净能力，提高生物多样性水平，最终使其形成稳定、良性循环的水生态系统，维持湖体水质。此外，本发明专利技术利用结构合理、有一定自净能力的水生态系统维持人工湖水质，对环境无不良影响，符合绿色低碳的时代主题与要求；本发明专利技术适用性广、灵活性强、投资小、运行成本低、维护管理简单；景观效益方面，丰富了区域的物种多样性，美化区域景观，极大改善了城市居住环境。

【技术实现步骤摘要】
一种人工湖水生态系统的构建方法
本专利技术涉及建筑工程领域，尤其涉及一种人工湖水生态系统的构建方法。
技术介绍
城市人工湖作为城市景观的重要组成部分，对于城市生态环境、居民生活质量和健康水平都有重要意义。例如，城市建设规划中的人工湖泊水系，公园中修建的景观湖泊，环绕商业贸易区的湖泊，高档居民生活区的湖泊等等，这些人工湖泊提供适宜的景观气息，提高城市环境品质，提供更丰富的娱乐和休闲环境，缓解城市热岛效应，改善局部大气状况，满足人们的亲水需求，推动区域社会经济效益。随着城市的发展和人们生活水平的提高，人工湖的建设也越来越多。一方面，人工湖的修建增大了对生态环境用水量的需求；另一方面，人工湖通常处于城市居民日常活动区域，其观赏功能对水体颜色、透明度、气味、有毒物质、大肠杆菌等理化指标有一定要求[1]。只有水量丰富、感观优美、健康无害的城市人工湖才能良好实现其生态和景观功能，才能更好地改善城市居住环境、促进GDP增长和城市的发展。对于人工湖的开发利用，由于早期人们对生态环境保护意识的欠缺以及不当的管理方式，致使建成后的人工湖水生态系统脆弱、自净能力差、水质严重恶化、水体富营养化日趋严重，已经逐渐失去了其生态、景观等多项功能。水生态系统一旦退化就非常难逆转，需要耗费大量的人力、财力和时间对其进行生态系统修复[2]。因此，要想充分发挥城市人工湖的生态、景观功能，如何经济有效且长久地保障其水质安全不容忽视，是亟需解决的问题。目前，景观水体的污染防治采用的方法主要有两类[3,4,5]，一类称之为生态净化技术，主要以提高水体生物净化能力为目的，即以水体本身作为母体，通过栽种植物、建设生态型护岸、设置水中微生物载体、水中充氧等手段提高其生物净化能力；另一类称为人工循环净化技术，主要是采用物理化学或生物处理技术，将水体中的藻类、悬浮物等影响水质的污染物直接从水体中分离出来。但这些研究成果主要针对污染水体的治理，缺乏系统性和完整性。对于新建人工湖应从水生态系统的构建出发寻求景观水环境的生态和谐与可持续发展。根据人工湖的区域生态条件及形态特征等，在建湖初期，通过科学方法对人工湖进行水生态系统构建，并采取一些辅助措施使其逐渐由人为设计转向自我设计，使其在外界环境干扰时具备一定的抵抗能力和恢复能力，能有效地对人工湖进行富营养化预防及控制，既具有前瞻性，也具有经济性和长久性。但目前，国内相关研究主要集中在对生态系统已退化的天然湖泊进行生态修复，治理富营养化水体。而对于新建人工湖的生态设计，尤其是水生态系统的构建缺乏研究。参考文献：[1]刘鸿亮.湖泊富营养化控制[M].北京:中国环境科学出版社,2011.[2]褚君达,张永春,胡孟春,等.城市人工水体水环境生态效应与保护[M].北京:科学出版社,2008.[3]郭韦,王昱,王昊,等.城市水污染现状和国内外水生态修复方法研究现状[J].水科学与工程技术,2010,02:57-59.[4]张统.景观水体的水质污染与防治对策[J].给水排水,2009,11:6-7.[5]夏邦天,郑广宏,徐杭军,等.城市景观水体治理技术研究进展[J].环境科学与技术,2008,06:67-72.
技术实现思路
本专利技术提供了一种人工湖水生态系统构建方法，本专利技术实现了人工湖健康水生态系统的构建，通过生态工程增强湖水的自净能力，提高生物多样性水平，最终使其形成稳定、良性循环的水生态系统，维持湖体水质，详见下文描述：一种人工湖水生态系统的构建方法，所述构建方法包括以下步骤：通过垂直结构设计和水平结构设计构建水生植物群落；并且构建水生动物群落；通过碳素纤维生态草、太阳能水流曝气装置、太阳能水流循环装置和间歇式循环充氧装置完善水生态系统。所述通过垂直结构设计和水平结构设计构建水生植物群落的步骤具体为：垂直结构设计：将上层浮水植物、下层沉水植物和湖周挺水植物配置于同一水域；水平结构设计：对湖盆形态规则湖泊，由沿岸浅水向中心深处进行环带状分布设计，依次为挺水水生植被带、漂浮水生植被带、浮叶水生植被带及沉水水生植被带。所述通过碳素纤维生态草、太阳能水流曝气装置、太阳能水流循环装置或间歇式循环充氧装置完善水生态系统的步骤具体为：在人工湖进水口河道设置所述碳素纤维生态草；在湖湾水体流动性差的区域设置有所述太阳能水流曝气装置、太阳能水流循环装置；在深水区设置有所述间歇式循环充氧装置。本专利技术提供的技术方案的有益效果是：本专利技术实现了人工湖健康水生态系统的构建，通过生态工程增强湖水的自净能力，提高生物多样性水平，最终使其形成稳定、良性循环的水生态系统，维持湖体水质。此外，本专利技术在社会、经济、景观效果各方面均有显著效益。社会效益方面，利用结构合理、有一定自净能力的水生态系统维持人工湖水质，对环境无不良影响，符合绿色低碳的时代主题与要求；经济效益方面，适用性广、灵活性强、投资小、运行成本低、维护管理简单；景观效益方面，丰富了区域的物种多样性，美化区域景观，极大改善了城市居住环境。附图说明图1为人工湖水生植物群落构建流程图；图2为水生态系统的基本组成及营养关系示意图；图3为某人工湖水生态系统食物网示意图；图4为某人工湖水生态系统构建配置图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本专利技术实施方式作进一步地详细描述。101：湖区现状调查；在构建水生态系统前应先勘察当地气候、水生物种、湖区底质、水质、风浪等自然条件，为后期动植物群落构建提供依据。102：营造水体良好生境；从控制外源污染方面保障水体生境。控制外源污染，一是建立湖区周边截污措施，避免人工湖周围污水排放入湖；二是确保入湖水质达标，即采取相应措施保障引水水质。103：构建水生植物群落；构建流程如图1所示，物种的选择主要是从挺水植物、漂浮植物、浮叶植物、沉水植物中选择适宜湖区自然条件、净化效果好、适应能力强、具有一定景观功能、并且易于种植和管理的水生植物来构建水生植物群落。在空间配置上，根据自然湖泊中水生植物群落在空间梯度上的分布规律(水平、垂直结构)进行群落配置。垂直结构设计，将上层浮水植物、下层沉水植物和湖周挺水植物配置于同一水域；水平结构设计，对湖盆形态比较规则的湖泊，由沿岸浅水向中心深处进行环带状分布设计，依次为挺水水生植被带、漂浮水生植被带、浮叶水生植被带及沉水水生植被带。时间次序，在水生植物群落构建初期，优先考虑选择少量沉水植物作为先锋物种构建生态系统的基本结构和功能，之后随着生境条件的改善，再逐步构建浮叶植物种群、挺水植物种群。104：构建水生动物群落；如图2所示，水生态系统中生物种群间关系(不含水禽)主要由以下几条食物链构成：①浮游植物为第一营养级：浮游植物→浮游动物→杂食性鱼、滤食性鱼、底栖动物→肉食性鱼；浮游植物→杂食性鱼、滤食性鱼、草食性鱼、底栖动物→肉食性鱼。②沉水植物为第一营养级：沉水植物→草食性鱼→肉食性鱼。③有机碎屑为第一营养级：有机碎屑→碎屑食性鱼、杂食性鱼、滤食性鱼、底栖动物→肉食性鱼类。考虑不同鱼类及底栖动物的生活空间差异和食性差异，从当地物种中选取多种鱼类和底栖动物构建上述类型食物链，并形成合理的食物网，使所选物种在栖息空间和食性方面能够很好的互补。对于不同食性鱼类投放比例的控制，遵循以下两条原则：第一，在不同食性鱼类比例控制上，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种人工湖水生态系统的构建方法，其特征在于，所述构建方法包括以下步骤：通过垂直结构设计和水平结构设计构建水生植物群落；并且构建水生动物群落；通过碳素纤维生态草、太阳能水流曝气装置、太阳能水流循环装置和间歇式循环充氧装置完善水生态系统。

【技术特征摘要】
1.一种人工湖水生态系统的构建方法，其特征在于，所述构建方法包括以下步骤：通过垂直结构设计和水平结构设计构建水生植物群落；并且构建水生动物群落；通过碳素纤维生态草、太阳能水流曝气装置、太阳能水流循环装置和间歇式循环充氧装置完善水生态系统；其中，所述通过碳素纤维生态草、太阳能水流曝气装置、太阳能水流循环装置或间歇式循环充氧装置完善水生态系统的步骤具体为：在人工湖进水口河道设置所述碳素纤维生态草；在湖湾水体流动性差的区域设置有所述太阳能水流曝气装置、太阳能水流循环装置；在深水区设置有所述间歇式循环充氧装置；系统运行两个月后，通过...

【专利技术属性】
技术研发人员：高学平，张晨，杨蕊，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12