介紹日本的濕地凈化技術——人工浮島（AFI）

1、介紹日本的濕地凈化技術人工浮島（AFI）    摘要：由于人類大規(guī)模的開發(fā)建設活動，使原來的自然環(huán)境發(fā)生了很大的變化，特別是濕地面積不斷縮小、水質的惡化，造成了河流、湖沼、池塘等的水生態(tài)的嚴重破壞。因此世界上一些國家特別是日本把生態(tài)系統(tǒng)保護的重點放在濕地上，目前正在為恢復生態(tài)環(huán)境、保護生物的生息空間，創(chuàng)造優(yōu)美的綠色景觀、凈化河川、湖沼水質而努力。在此向大家介紹的人工浮島技術，是日本的專門研究機構近年來一直在進行研究，并在實踐中取得一定成果的科研項目，值得借鑒。     關鍵詞：濕地凈化技術 人工浮島  &

2、#160;       “浮島” 原本是指由于泥碳層向上浮起作用，使湖岸的植物一部分被切斷，漂浮在水面的一種自然現(xiàn)象。在這里介紹的浮島是一種象筏子似的人工浮體，在這個人工浮體上栽培一些蘆葦之類的水生植物，放在水里。它的主要機能可以歸納為四個方面：1.水質凈化；2.創(chuàng)造生物(鳥類、魚類)的生息空間；3. 改善景觀; 4.消波效果對岸邊構成保護作用。人工浮島的水質凈化針對富營養(yǎng)化的水質，利用生態(tài)工學原理，降解水中的COD、氮、磷的含量。在這里講的生態(tài)工學（Ecological engineering ）或Ecotechnolog

3、y的概念最早是由W.J.Mitsch和S.J.Jorgensen提出來的，他倆給生態(tài)工學下的定義是 “We define ecological engineering and ecotechnology as the design of human society with its natural environment for the benefit of both (Mitsch ， 1988)。作為水邊的環(huán)境保護技術人工浮島，20年前是由德國的BESTMAN公司想出來的。在日本的琵琶湖，作為魚類用的產卵床的人工浮島70年代末就開始在做。近年來，隨著人們對環(huán)境問題的越來越關心，周圍的自然環(huán)

4、境特別是水邊的自然景觀狀況也越來越受到重視，在此背景下，不光是水的凈化，人們對創(chuàng)造多樣性生態(tài)系統(tǒng)的人工浮島技術也寄予了很大希望?，F(xiàn)在，人工浮島因具有凈化水質、創(chuàng)造生物的生息空間、改善景觀、消波等綜合性功能，在水位波動大的水庫或因波浪的原因難以恢復岸邊水生植物帶的湖沼或是在有景觀要求的池塘等閉鎖性水域得到廣泛的應用。隨著人工浮島工程事例的不斷增加，經驗也越來越多，在評價人工浮島的功能及效果方面已逐步從定性評價上升到定量評價的高度。    1. 浮島的構造     1、1 構造分類    

5、 從大的方面分，人工浮島可分為干式和濕式兩種。水和植物接觸的為濕式，不接觸的為干式。干式浮島因植物與水不接觸，可以栽培大型的木本、園藝植物，通過不同木本的組合，構成良好的鳥類生息場所同時也美化了景觀。但這種浮島對水質沒有凈化作用。一般這種大型的干式浮島是用混凝土或是用發(fā)泡聚苯乙烯做的。濕式浮島里又分有框架和無框架，有框架的濕式浮島，其框架一般可以用纖維強化塑料、不銹鋼加發(fā)泡聚苯乙烯、特殊發(fā)泡聚苯乙烯加特殊合成樹脂、鹽化乙烯合成樹脂、混凝土等材料制作。據(jù)統(tǒng)計到目前為止?jié)袷接锌蚣苄偷娜斯じu的施工事例比較多，占了7成。無框架浮島一般是用椰子纖維編織而成，對景觀來說較為柔和，又不怕相互間的

6、撞擊，耐久性也較好。也有用合成纖維作植物的基盤，然后用合成樹脂包起來的做法。     1、2 植物栽培基盤     植物栽培基盤用椰子樹的纖維、魚網之類的材料和土壤混合在一起使用的比較多，由于裝入土壤會增加重量且促進水質惡化，目前使用的比較少，只有20%左右。     1、3 大小和形狀     一塊浮島的大小一般來說邊長15m不等，考慮到搬運性、施工性和耐久性，邊長23m的比較多。形狀上四邊形的居多，也有三角形、六角形或各種不同形狀組

7、合起來的。以往施工時單元之間不留間隙，現(xiàn)在趨向各單元之間留一定的間隔，相互間用繩索連接（連接形式因人工浮島的制造廠家的不同而各異）。這樣做的理由有四：可防止由波浪引起的撞擊破壞；可為大面積的景觀構造降低造價；單元和單元之間會長出浮葉植物、沉水植物，絲狀藻類等也生長茂盛，成為魚類良好的產卵場所、生物的移動路徑；有水質凈化作用。     1、4 人工浮島的水下固定設計     人工浮島的水下固定設計是一個較為重要的設計內容，既要保證浮島不被風浪帶走，還要保證在水位劇烈變動的情況下，能夠緩沖浮島和浮島之間的相互碰撞。以前

8、日本在研究海洋的浮防波堤的時候，曾對水下固定部分的安全性提出過懷疑。而人工浮島的設計是以湖沼為對象，象琵琶湖、霞浦這兩個湖泊屬最大規(guī)模的項目，和海洋比較起來設計外力僅為海洋的1/10，所以參考過去海洋建筑物及沿岸設計進行琵琶湖、霞浦這兩個湖泊的人工浮島的水下固定計算，得到了安全可靠的計算結果。水下固定形式要視地基狀況而定，常用的有重量式、錨固式、杭式等。另外，為了緩解因水位變動引起的浮島間的相互碰撞，一般在浮島本體和水下固定端之間設置一個小型的浮子的做法比較多。     1、5 布設規(guī)模     人工浮島的布設規(guī)模

9、因目的的不同，規(guī)模也不同，到目前還沒有固定的公式可套。研究結果表明提供鳥類生息環(huán)境至少需要1000m2的面積，若是以凈化水質為目的除了小型水池以外，相對比較困難，專家認為覆蓋水面的30%是很必要的，若是以景觀為主要目的的浮島，至少應在視角10°20°的范圍內布設。     1、6 人工浮島的造價     為了恢復一度失去的自然，其費用是很大的，經過對近些年的施工事例的調查，造價在10萬日圓/m2的比較多，不過最近也有每平米幾萬日圓做下來的。在國外比如美國，使用的是再生材料，其造價每平米不到1萬日圓。日本也好，美國也好，人工費相對比較高，只要是經過加工的材料、物品，其價格也會相應提高很多，我國和日本、美國的國情不一樣，他們的造價只能作參考。    2. 人工浮島的水質凈化機能及效果     人工浮島的水質凈化的定義因目的、對象的不同而有所不同，人工浮島的水質凈化主要針對富營養(yǎng)化的水質而言的，通過減少COD（化學需氧量）、氮、磷的濃度來抑制赤潮的發(fā)生提高水的透視度為目的。它的凈化機理基本上與湖沼沿岸植物帶的水質凈化機理相似。根據(jù)有關研究資料，湖沼沿岸植物帶的水質凈化要素由以下7個：1. 植物莖等表