长江下游潮汛影响下生态浮岛建设技术研究

王玉梅

(如皋市水产技术指导站，江苏 如皋 226500)

生态浮岛是一种针对富营养化的水质、利用生态学原理降低水体中化学需氧量(COD)、氮、磷含量的人工浮岛。其结构由众多浮床(单元)相互联结“锚固”而成，浮于水面。生态浮岛对水质净化最主要的功效是利用植物的根系吸收水中的富营养化物质，如磷、氨氮、有机质等，使得水体的营养得到转移，减轻水体由于封闭或自循环不足带来的水体腥臭、富营养化现象。同时人工营造一个对动物、微生物良好的生长环境，提高水体的自净能力，修复水生生态系统，从而达到自然生态的平衡。2017－2018年项目组承担了《长江南京以下12.5米深水航道二期工程长江如皋段刀鲚国家级水产种质资源保护区水生生态补偿和渔业生产安全维护项目》研究，在长江如皋段渔业水域完成了生态浮岛建设技术研究和建造任务。笔者参与了“在长江下游潮汐影响下生态浮岛建设技术研究”，现将研究情况报告如下。

一、材料与方法

1.场地

场地位于长江如皋段刀鲚国家级水产种质资源保护区内，长江如皋段福北航道南侧，靖江滩(江心沙岛)北侧内凹处。选址地特点为背潮、缓流、迎风面小，水深适中(5米左右)，底质相对结实。

2.浮床(单元)的建造

生态浮岛由多个“浮床单元”组装而成，共建浮床(单元)116个，每个浮床面积(规格)为36米2(6米×6米)，浮床由浮床框体、浮床床体、浮床基质组成(图1)。建造过程包括搭建框架、网片包裹泡沫板(6面)、栽植水草、活动“软结构”组装等步骤。

图1 浮床(单元)

“浮床单元”建造过程中的主要技术要点：一是“浮床单元”之间的联结采用“活结扣软联结技术”，二是选择鸢尾草作为生态浮床上栽植的水生植物。

(1)浮床的“活结扣软联结”技术。活结扣软联结技术就是凡联结部分都采用“活结扣”联结工艺，达到活动软联结的目的，从而减小风浪的冲击力。活结扣软联结的技术构成主要包括：网片包裹床体(床架泡沫浮体、床体泡沫)、床体之间联结、浮床(单元)之间联结、浮床单元和锚固体之间的联结等。浮床泡沫板采用聚乙烯网片6面包裹，床体之间用塑料绳和钢管固定，浮床(单元)之间用塑料绳和“U”形金属环相连(图2)，最后把浮床(单元)用钢丝绳和“U”形金属环固定于锚体上，增强其缓冲性和可塑性。

图2 联结好的浮床(单元)

(2)选择鸢尾草作为生态浮床上栽植的水生植物。鸢尾草根系发达，根长有30厘米左右，对水中的营养物质有较强的吸附作用，高度只有20厘米左右，不易倒伏，稳定性强(相比于芦苇)，多年生，可减少每年江上水面作业的风险(相比于水芹菜、空心菜)，春天开花，观赏性强，而且无害(相比于水花生、水葫芦)。

3.定制锚固结构

“锚固体”原设计采用的是钢筋水泥预制块结构，后来考虑当地江底是流沙底质，随着江水的冲刷，水泥预制块会发生移动(上游有的江域同类建设已发现这种现象)，针对这一情况，将“锚固体”改成了两种规格的单齿锚(重量分别为1吨/只、0.2吨/只)，共用80个，其中1吨/只的用了12个、0.2吨/只的用了68个。浮岛的上下游两个迎风面(边)，全部用大锚，其他用小锚。锚为单齿锚。结构主要由锚轴、锚栓、锚齿组成，锚轴与锚齿间夹角为33°。投锚时锚齿向下，投下后，锚齿和锚栓均埋于泥沙下，锚轴所受的拉力越大，锚齿往泥下挖的力就越大。锚体结构如图3所示。

图3 锚体结构示意

4.浮床的投放(布置)

将制作好的浮床运至既定浮岛设置地投放。投放浮床时请有相关经验的渔民进行操作，浅水区可直接投放，深水区可使用两艘作业渔船并排前进进行投放。投放时有3个技术要点。

(1)就地单独组装、单体投放技术。所谓“就地单独组装、单独投放”就是制作好1个浮床(单元)后就投放，而不是等所有的浮床(单元)全部制作完成后整体投放。好处是便于操作，江面风大浪高，整体投放时浮床过长、过大不方便，增加了江面作业的风险。

(2)“八”字抛锚固定技术。“八”字抛锚固定技术就是每4个浮床(单元)为1组，联结好后两边分别向4个方向呈“八”字形固定抛锚，抛锚的角度根据水的流向和流速而定，水的流速快，水流方向与抛锚方向线之间的夹角就小点，反之就大点，一般夹角≤45°。在迎风面要另加两根直径30毫米缆绳再连接固定于抛锚上。这样才能实现生态浮床随着潮涨潮落上下起落、水流冲不走、风吹“漂”不动的目标。

(3)生态浮床“曰”字形排列组合布局方式。原设计的生态浮岛的整体平面布置呈“凵”形，后来调整为“曰”字形。“曰”的“两竖”全是生态浮床，“三横”是生态浮床和人工鱼巢“一间一”相隔排列。调整后的总面积、“鱼巢”及浮床的单元数不变，从而减小生态浮岛的迎风面，减小了风浪的影响，增强了生态浮岛的稳定性和安全性(图4)。

图4 生态浮岛

二、结果

1.建成生态浮岛

生态浮岛面积约5公顷，从空中俯视为“曰”字形。

2.评估生态浮床的生态效益

生态浮床对水质净化最主要的作用是利用植物的根系吸收水中的富营养化物质。在日常管护中发现鸢尾草的根须上有长约4毫米的小虾附着，这表明这里已变成了鱼、虾等水产经济动物产卵、栖息的场所，目测周边水质比较清爽。

三、小结与讨论

本研究针对长江下游潮汛(汐)影响下设置生态浮岛新课题，研究形成的各项技术具有很强的实践性和一定的理论性，经济实用、可操作性强，对今后国内相似水域建造和设置生态浮岛(浮床)有着积极的参考意义。

水生鸢尾草为浮床宜栽品种，根系发达，须多根长，对吸附水中的富营养物质作用较大，同时是水中鱼虾的附着产卵栖息之地。但是是否还有其他更好的宜栽品种，尚有选择的空间。

建议今后建造生态浮床时，在“床体”材料选择上改用海绵泡沫。海绵泡沫虽然价格稍高，但韧性比聚乙烯泡沫板好，在日常管理中发现，生态浮床(单元)有部分裂成碎片，出现损坏现象。包裹浮床的网片网目还可以大点，网目太小，在栽种植物时不方便，可放大到8厘米。在组装浮床(单元)时，在另外两边可再各加1个浮球，对支撑浮床整体会起到更好的平衡作用。