人工浮床又稱人工浮島、生態浮床(生態浮島）。是以水生植物為主體，運用無土栽培技術原理，以高分子材料等為載體和基質，套用物種間共生關係和充分利用水體空間生態位和營養生態位的原則，建立高效的人工生態系統，以削減水體中的污染負荷。即：把特製的輕型生物載體按不同的設計要求，拼接、組合、搭建成所需要的面積或幾何形狀，放入受損水體中，將經過篩選、馴化的吸收水中有機污染物功能較強的水生（陸生）植物，植入預製好的漂浮載體種植槽內，讓植物在類似無土栽培的環境下生長，植物根系自然延伸並懸浮於水體中，吸附、吸收水中的氨、氮、磷等有機污染物質，為水體中的魚蝦、昆蟲和微生物提供生存和附著的條件，同時釋放出抑制藻類生長的化合物。在植物、動物、昆蟲以及微生物的共同作用下使環境水質得以淨化，達到修復和重建水體生態系統的目的。
基本介紹
- 中文名：人工浮床
- 又稱：人工浮島
- 主體：水生植物
- 技術原理：無土栽培技術
簡介,分類,結構,淨化原理,生態浮床優點,
簡介
人工浮床又稱人工浮島、生態浮床(生態浮島）。自20年前德國BESTMAN公司開發出第一個人工浮床之後，以日本為代表的國家和地區成功地將人工浮床套用於地表水體的污染治理和生態修復。近年來，我國的人工浮床技術開發及套用正好處於快速發展時期。研究與套用結果表明，在藻化嚴重的富營養化水體致力於修復過程中，採用人工浮床作為先鋒技術可以使得一部分水生動物得到自然恢復或在人工協助下恢復。
分類
人工浮床類型多種多樣，通常按其功能主要分為消浪形、水質淨化性和提供棲息地型三類，浮床的外觀形狀有正方形、三角形、長方形、圓形等多種。其最大的優點就是直接利用水體水面面積，不另外占地。
水體富營養化是全球性的水環境問題，我國現有湖泊2 700餘個，總面積達9.1萬km2.根據調查資料和國內外評價湖泊富營養化指標，我國比較典型的37個主要湖泊中，中營養型和中一富營養型的占55.8%,富營養型的占14.7%,重富營養型的占8.8%.中國90%以上的水域污染是因水體中的N、P含量過高而引起的富營養化造成的，而N、P則是植物生長最基本的必需營養元素。生態浮島技術是以可漂浮材料為基質或載體，將高等水生植物或陸生植物栽植到富營養化水域中，通過植物的根系吸收或吸附作用，削減水體中的氮、磷及有機污染物質，從而淨化水質的生物防治法，同時通過收穫植物的方法將水體中的富營養物質搬離水體，改善水質，創造良好的水環境。目前一些文獻中出現的“生態浮島”、“人工浮島”、“人工生物浮床”、“生物浮床”、“浮床無土栽培”等均為相同或類似的概念。
各種浮島的製作過程和景觀
各種浮島的製作過程和景觀經過幾十年的研究發展，國內外生態浮島技術得到極大完善，然而其仍處於試驗與示範階段，存在一些問題和不足。
1、現有生態浮島栽培不易進行標準化推廣套用。不同的湖泊河流，其富營養化水平不同，水流、溫度、風速、水體波動等都各不相同，需要相應的浮島設計組合和浮島植物種類搭配，很難制定一個統一的標準予以推廣套用。
2、現有生態浮島難以推行機械化操作。生態浮島漂浮在水面上，日常的管理均在水面上完成，目前其管理操作大多採用人工完成，在小面積的試驗示範中尚可，若大面積推廣，需要經常、及時採收，人工操作就不能滿足需要，限制其發展。
3、現有生態浮島製作施工周期長。從目前來看多數的生態浮島都是採用現場製作及現場種植的模式，大面積製作施工周期較長。
4、現有生態浮島難以過冬。生態浮島上的植物大多數不能過冬，尤其在冬季天氣較冷的北方地區植物需要在第二年春天重新種植。
5、現有生態浮島多數採用大型水生植物及水生蔬菜難以抵抗極端的大風、大雨及大浪。
6、目前國內外使用的生態浮島單體面積較小，大多數是在小面積的河湖中使用，難以對較大的河湖進行生態修復，現需要有超大面積的生態浮島。
目前利用無土草坪的各種優點製作生態浮島已取得很好效果，解決了目前國內外生態浮島製作技術存在的諸多問題，並能達到如下效果；
1、無土草坪生態浮島採用禾本科草建成，禾本科草是一類根系發達，適應性強的多年生植物，具有淨化富營養化水體的潛在優勢。它能抵抗極端大風、大雨及大浪並能達到在不同的水流、溫度、富營養化水平不同等情況下使用。
2、無土草坪生態景觀浮島製成後漂浮在水面上景觀立現，整齊劃一，就像一塊綠色的地毯景觀效果非常明顯。無土草坪生態景觀浮島冬季在南方不凍的水面四季常綠，在北方冰凍的水面無土草坪被凍在冰面第二年開春都能返青。
3、用無土草坪製成的生態景觀浮島表面平整並有足夠的浮力，在大面積使用中工人可以在草坪上用剪草機剪草。由於無土草坪生態景觀浮島特殊的結構及方便的管理可以用它能製成超大面積的浮島。無土草坪在地面使用時1怕乾旱2怕缺肥，但是無土草坪生態景觀浮島漂浮在富營養化水面上也就沒有這些問題了。有專家實驗證明水面栽培條件下高羊茅的葉綠素含量、葉片含水量、乾重、密度、蓋度等指標均顯著高於土培條件。用禾本科無土草坪製成的生態景觀浮島是對較大的河湖修復富營養化提供一條有效的新途徑。
結構
生態浮島是綠化技術與漂浮技術的結合體，一般由四個部分組成，即浮島框架、植物浮床、水下固定裝置以及水生植被。框架可採用親自然的材料如竹、木條、蘆葦簾、藤條等，植物生長的浮體一般是由高分子輕質材料製成，質輕耐用，浮島上植物一般選擇各類適宜的陸生植物和濕生植物。
植物栽培基
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，由於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。濕式浮島上面通常栽植水生植物花卉，如荷花、蘆葦、香蒲、茭白、水蔥、美人蕉、千屈菜等等，能改善很好的生態環境。
大小和形狀
一塊浮島的大小一般來說邊長1～5m不等，考慮到搬運性、施工性和耐久性，邊長2～3m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合起來的以往施工時單元之間不留間隙，現在趨向各單元之間留一定的間隔，相互間用繩索連線（連線形式因人工浮島的製造廠家的不同而各異）這樣做的理由有四:①可防止由波浪引起的撞擊破壞；②可為大面積的景觀構造降低造價；③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；④有水質淨化作用。
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，能夠緩衝浮島和浮島之間的相互碰撞以前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築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定一個小型的浮子的做法比較多。
淨化原理
生態浮床的淨化作用原理：一方面，表現在利用表面積很大的植物根系在水中形成濃密的網，吸附水體中大量的懸浮物，並逐漸在植物根系表面形成生物膜，膜中微生物吞噬和代謝水中的污染物成為無機物，使其成為植物的營養物質，通過光合作用轉化為植物細胞的成分，促進其生長，最後通過收割浮島植物和捕獲魚蝦減少水中營養鹽；另一方面，浮島通過遮擋陽光抑制藻類的光合作用，減少浮游植物生長量，通過接觸沉澱作用促使浮游植物沉降，有效防止“水華”發生，提高水體的透明度，其作用相對於前者更為明顯，同時浮島上的植物可供鳥類棲息，下部植物根系形成魚類和水生昆蟲生息環境。
生態系統體現濕地淨化水體生態浮床優點
生態浮床有淨化水質、美化水面景觀、提供水生生物棲息空間及進行環境教育等多種功能。
生態浮床技術較其他水體修復技術有明顯的優越性：1、充分利用我國廣闊的水域面積，將景觀設計與水體修復相結合；2、可選作的浮床植物的種類較多，載體材料來源廣，成本低，多用抗氧化材質，無污染，耐腐蝕，經久耐用；3、浮床的浮體結構新穎，形狀變化多樣，易於製作和搬運，不受水位限制，不會造成河道淤積；4、生態浮床管理方便，只需要定期清理維護，極大程度上減少了人工資源，降低了維護成本和設備的運行費保養費。
