長江下游潮汛影響下生態浮島建設技術研究

王玉梅

(如皋市水產技術指導站，江蘇 如皋 226500)

生態浮島是一種針對富營養化的水質、利用生態學原理降低水體中化學需氧量(COD)、氮、磷含量的人工浮島。其結構由眾多浮床(單元)相互聯結“錨固”而成，浮于水面。生態浮島對水質凈化最主要的功效是利用植物的根系吸收水中的富營養化物質，如磷、氨氮、有機質等，使得水體的營養得到轉移，減輕水體由于封閉或自循環不足帶來的水體腥臭、富營養化現象。同時人工營造一個對動物、微生物良好的生長環境，提高水體的自凈能力，修復水生生態系統，從而達到自然生態的平衡。2017－2018年項目組承擔了《長江南京以下12.5米深水航道二期工程長江如皋段刀鱭國家級水產種質資源保護區水生生態補償和漁業生產安全維護項目》研究，在長江如皋段漁業水域完成了生態浮島建設技術研究和建造任務。筆者參與了“在長江下游潮汐影響下生態浮島建設技術研究”，現將研究情況報告如下。

一、材料與方法

1.場地

場地位于長江如皋段刀鱭國家級水產種質資源保護區內，長江如皋段福北航道南側，靖江灘(江心沙島)北側內凹處。選址地特點為背潮、緩流、迎風面小，水深適中(5米左右)，底質相對結實。

2.浮床(單元)的建造

生態浮島由多個“浮床單元”組裝而成，共建浮床(單元)116個，每個浮床面積(規格)為36米2(6米×6米)，浮床由浮床框體、浮床床體、浮床基質組成(圖1)。建造過程包括搭建框架、網片包裹泡沫板(6面)、栽植水草、活動“軟結構”組裝等步驟。

圖1 浮床(單元)

“浮床單元”建造過程中的主要技術要點：一是“浮床單元”之間的聯結采用“活結扣軟聯結技術”，二是選擇鳶尾草作為生態浮床上栽植的水生植物。

(1)浮床的“活結扣軟聯結”技術。活結扣軟聯結技術就是凡聯結部分都采用“活結扣”聯結工藝，達到活動軟聯結的目的，從而減小風浪的沖擊力。活結扣軟聯結的技術構成主要包括：網片包裹床體(床架泡沫浮體、床體泡沫)、床體之間聯結、浮床(單元)之間聯結、浮床單元和錨固體之間的聯結等。浮床泡沫板采用聚乙烯網片6面包裹，床體之間用塑料繩和鋼管固定，浮床(單元)之間用塑料繩和“U”形金屬環相連(圖2)，最后把浮床(單元)用鋼絲繩和“U”形金屬環固定于錨體上，增強其緩沖性和可塑性。

圖2 聯結好的浮床(單元)

(2)選擇鳶尾草作為生態浮床上栽植的水生植物。鳶尾草根系發達，根長有30厘米左右，對水中的營養物質有較強的吸附作用，高度只有20厘米左右，不易倒伏，穩定性強(相比于蘆葦)，多年生，可減少每年江上水面作業的風險(相比于水芹菜、空心菜)，春天開花，觀賞性強，而且無害(相比于水花生、水葫蘆)。

3.定制錨固結構

“錨固體”原設計采用的是鋼筋水泥預制塊結構，后來考慮當地江底是流沙底質，隨著江水的沖刷，水泥預制塊會發生移動(上游有的江域同類建設已發現這種現象)，針對這一情況，將“錨固體”改成了兩種規格的單齒錨(重量分別為1噸/只、0.2噸/只)，共用80個，其中1噸/只的用了12個、0.2噸/只的用了68個。浮島的上下游兩個迎風面(邊)，全部用大錨，其他用小錨。錨為單齒錨。結構主要由錨軸、錨栓、錨齒組成，錨軸與錨齒間夾角為33°。投錨時錨齒向下，投下后，錨齒和錨栓均埋于泥沙下，錨軸所受的拉力越大，錨齒往泥下挖的力就越大。錨體結構如圖3所示。

圖3 錨體結構示意

4.浮床的投放(布置)

將制作好的浮床運至既定浮島設置地投放。投放浮床時請有相關經驗的漁民進行操作，淺水區可直接投放，深水區可使用兩艘作業漁船并排前進進行投放。投放時有3個技術要點。

(1)就地單獨組裝、單體投放技術。所謂“就地單獨組裝、單獨投放”就是制作好1個浮床(單元)后就投放，而不是等所有的浮床(單元)全部制作完成后整體投放。好處是便于操作，江面風大浪高，整體投放時浮床過長、過大不方便，增加了江面作業的風險。

(2)“八”字拋錨固定技術。“八”字拋錨固定技術就是每4個浮床(單元)為1組，聯結好后兩邊分別向4個方向呈“八”字形固定拋錨，拋錨的角度根據水的流向和流速而定，水的流速快，水流方向與拋錨方向線之間的夾角就小點，反之就大點，一般夾角≤45°。在迎風面要另加兩根直徑30毫米纜繩再連接固定于拋錨上。這樣才能實現生態浮床隨著潮漲潮落上下起落、水流沖不走、風吹“漂”不動的目標。

(3)生態浮床“曰”字形排列組合布局方式。原設計的生態浮島的整體平面布置呈“凵”形，后來調整為“曰”字形。“曰”的“兩豎”全是生態浮床，“三橫”是生態浮床和人工魚巢“一間一”相隔排列。調整后的總面積、“魚巢”及浮床的單元數不變，從而減小生態浮島的迎風面，減小了風浪的影響，增強了生態浮島的穩定性和安全性(圖4)。

圖4 生態浮島

二、結果

1.建成生態浮島

生態浮島面積約5公頃，從空中俯視為“曰”字形。

2.評估生態浮床的生態效益

生態浮床對水質凈化最主要的作用是利用植物的根系吸收水中的富營養化物質。在日常管護中發現鳶尾草的根須上有長約4毫米的小蝦附著，這表明這里已變成了魚、蝦等水產經濟動物產卵、棲息的場所，目測周邊水質比較清爽。

三、小結與討論

本研究針對長江下游潮汛(汐)影響下設置生態浮島新課題，研究形成的各項技術具有很強的實踐性和一定的理論性，經濟實用、可操作性強，對今后國內相似水域建造和設置生態浮島(浮床)有著積極的參考意義。

水生鳶尾草為浮床宜栽品種，根系發達，須多根長，對吸附水中的富營養物質作用較大，同時是水中魚蝦的附著產卵棲息之地。但是是否還有其他更好的宜栽品種，尚有選擇的空間。

建議今后建造生態浮床時，在“床體”材料選擇上改用海綿泡沫。海綿泡沫雖然價格稍高，但韌性比聚乙烯泡沫板好，在日常管理中發現，生態浮床(單元)有部分裂成碎片，出現損壞現象。包裹浮床的網片網目還可以大點，網目太小，在栽種植物時不方便，可放大到8厘米。在組裝浮床(單元)時，在另外兩邊可再各加1個浮球，對支撐浮床整體會起到更好的平衡作用。