人工湖水生态系统构建方法研究

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1、人工湖水生态系统构建方法研究高学平，杨蕊，张晨（天津大学水利工程仿R与安全国家東点实验室，天津300072）摘要：基于湖泊生态恢fi的理论及工程实践经验，提出了新建人工湖水生态系统构建的-•般方法。通过水生动物、水生棺物的合理选种、水生梢物的空间和时间配置以及水生动物食物网的合理构建，使各种群在整体上互补共生，形成结构合理、具有一定抵抗能力与自我恢复能力的水生态系统。以某新建人工湖为例，基丁•所提出的方法构建丫其水生态系统。研究成果对人工湖水生态系统的构建和运行管理具有指导意义。关键词：人工湖；水生态系统：水生植物配H:水生动物配H1研究背景随着城市的发展

2、及人们生活水平的提高，人工湖的建设逐年增加，但早期的人工湖往往重景观轻生态,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。对于新建人工湖而言，构建健康稳定的水生态系统，对其水质安全至关重要，但0前新建人工湖水生态系统构建方面缺乏系统和深入的研究。显然，总结天然湖泊水生态系统的演变规律及湖泊生态恢复力法对新建人工湖水生态系统的构建具有指导意义。湖泊生态恢复是20世纪80年代发展起來的现代应用生态学的一个重要分支学科。早在20世纪60年代，Odum等［1］提出了用生态工程的技术来恢复退化的生态系统，并在之后的生态修复实践屮得到广泛应用，迄今为止已

3、取得了一些理论成果和工程实践经验［2u［3］。本文在湖泊生态修复理论和实践应用的基础上，着重研究新建人工湖水生态系统的构建方法及其应用，提出新建人工湖生态系统构建的一般方法，并应用于某新建人工湖，为类似新建人工湖的生态设计及运行管理提供指导。2人工湖水生态系统的构建方法人工湖水生态系统的构建是通过对湖区水生植物、水生动物群落的系统设计，构建生态结构合理、物质循环和能量流动正常的湖泊生态系统，维持人工湖自身的营养平衡，保障水质较优，使人工湖更好的发挥生态、景观功能。水生态系统的构建流程包括湖区现状调杳、营造水体好生境、水生植物群落构建、水生动物群落构建和后期

4、维护管理。2.1湖区现状调查不同动植物的生长适宜不同的生态环境条件，因此，在构建水生态系统前应该先勘察湖区底质、水质、风浪等生态条件，为后期动植物群落构建提供依据。2.2营造水体良好生境湖泊生态恢复实践证明，水生植物的种植，必须与生态系统结构的改造及其外部环境的改善结合起来U1，否则水生植物很难恢fi成功。因此，在构建水生生态系统前应首先营造水体良好生境。新建人工湖蓄水初期，湖底沉积物较少，水体污染负荷主要为外源污染，同时此阶段为TN、TP等营养盐累积高峰期,为藻类生长提供了条件，不利于水生植物的成功种植，故应着重从控制外源污染和提岛水体透明度两方而改善水

5、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。提升水体透明度，通过降低水位，并采収临时性辅助措施，在短时间内降低水体营养盐浓度、悬浮物浓度、浊度以及浮游植物生物量，以满足植物生长光照耑求:4］。2.3水生植物群落构建方法水生植物群落构建是水生态系统构建的关键所在。根据不同水生植物的生长特性，对水生植物进行合理地组合配置，使其在整体上互补共生，最终形成一个稳定的植物群落。人工湖水生植物群落构建流程如图1所示。2.3.1水生植物选种高等水生植物一般分为挺水植物、漂浮植物、浮水植物和

6、沉水植物四类［51。一般来讲，物种的选择主要是从以上四类水生植物屮选择适宜湖区生态条件、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。2.3.2空间布置考虑到不同水生植物生长所适宜生境的差异，在整体空间布置上，应该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，即将上层浮水植物、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，即从湖泊沿岸浅水叫中心深处进行环带状分布设计［61,依次为挺水水生植被带、浮叶水生植被带及沉水水生植被带。在具体配置时，首先，应该根据湖

7、底形态和水深对人工湖进行区域划分，确定水体深度的分布情况。其次，结合区域水深和湖区空间功能设计，在不影响湖区通航的前提下，根据梢物的不同生活型进行配置，例如挺水植物抗御风浪能力较强，布置在有底质条件的迎风岸以及进出水U河道；浮叶植物只能生长在湖湾深处或接近于静水的环境；沉水植物可适应风浪，与挺水植物、浮叶植物一起布置时，可将某布置在最外沿。2.3.3时间次序在一些湖泊生态修a实例屮，实践证明生态系统恢a早期采用过多的植物种类进行组建先锋群落，群落的结构和功能反而更易被扰动151，此外，考虑到自然生态系统的演替规律，即在系统的演替过程中，随着生境的改善，群落

8、的物种组成从低级到高级逐渐增加，生态系统也由简单到复杂，最终在与环