河道生态修复"水下森林"系统构建施工关键技术探析

摘要：本文聚焦于河道生态修复“水下森林”系统构建的施工关键技术，首先介绍了基底改良技术，沉水植物选择与种植方面阐述了选择原则、常见种类特点、种植方法及种植密度和布局的确定依据。水质调控技术涵盖前期水质预处理、生态浮岛构建原理与方法、微生物制剂改善水质的作用机制和使用方法。水生动物投放技术探讨了种类选择、投放时间数量比例的确定原则以及其对“水下森林”系统的生态作用。通过对这些关键技术的探析，旨在为河道生态修复“水下森林”系统的科学构建提供理论与实践参考，推动河道生态环境的有效改善。

关键词：河道生态；水下森林；基底改良技术

随着经济的快速发展和城市化进程的加速，河道生态环境面临着诸多挑战，水体污染、生态系统退化等问题日益突出，河道不仅是城市水系的重要组成部分，更是维持生态平衡、提供生态服务的关键区域。

一、“水下森林”系统概述

（一）“水下森林”系统的概念与组成

从概念上来说，“水下森林”系统是一种模拟自然生态的水生生态系统，它主要由沉水植物、微生物和水生动物等共同构成，沉水植物作为该系统的核心组成部分，像苦草、黑藻、金鱼藻等它们扎根于水底，茎叶完全浸没在水中生长；微生物则包含各种细菌、真菌等，它们广泛分布在水体和底泥中；水生动物如鱼类、贝类、虾类等在这个系统里穿梭游动，与沉水植物和微生物相互依存。

（二）“水下森林”系统的生态功能

在水质净化方面，沉水植物通过光合作用吸收水中的氮、磷等营养物质，降低水体富营养化程度减少藻类爆发的风险，它们可以将水中过多的氨氮转化为自身生长所需的物质从而有效改善水质，植物的根系为微生物提供了附着和繁殖的场所，微生物进一步分解水中的有机物，加速物质循环和能量流动。在增加水体溶氧方面，沉水植物在光合作用过程中会向水中释放大量氧气，提高水体的溶解氧含量为水生生物创造良好的生存环境，“水下森林”系统还为众多水生生物提供了栖息、繁殖和觅食的场所，丰富生物多样性，促进生态系统的稳定和平衡。

 二、河道生态现状调查与分析

（一）河道基本情况调查

本研究以江苏省常州市南市河为研究背景，全长1.94公里，经过前期访谈与现场踏勘得知，南市河河道范围内长期淤积，底泥厚度、成分等情况不明，且存在大量建筑垃圾，尤其在沿岸存在建筑物地区密集分布，这可能会对沉水植物种植与存活造成一定影响，南市河目前满足水力行洪需求，但水下没有完整的生态系统，不满足历史保护区及居民区的景观需求，无法履行其生态职能。

河道基本情况调查需要对河道的地理位置进行精准定位，明确其所在的区域、周边的地形地貌以及与周边水系的连通情况，河道的长度、宽度和水深等水文特征也至关重要，这些数据能够反映出河道的规模和水流条件，通过实地测量和查阅历史资料准确获取这些信息。还需详细了解周边土地利用类型，不同的土地利用类型会对河道生态产生不同程度的影响，排查工厂的排污口、生活污水的排放点以及农业面源污染的来源等周边污染源的分布情况，明确河道污染的主要来源和潜在风险[1]。

（二）水质检测与分析

首先要确定检测的酸碱度、溶解氧、化学需氧量、氨氮、总磷等水质指标，，酸碱度能够反映水体的酸碱性程度，对水生生物的生存和生长有着重要影响，溶解氧是水生生物呼吸所必需的物质，其含量的高低直接关系到水生生物的生存状况。化学需氧量和氨氮、总磷等指标则能够反映水体中有机物和营养物质的含量，过高的含量可能导致水体富营养化引发藻类爆发等问题。

经过前期对南市河水深、透明度、底泥厚度、底泥成分及水质指标的调查分析情况，可知溶解氧在5.6 mg/L以上、水深（范围1.2~2 m，平均1.59 m）、透明度（范围0.53~0.95 m，平均0.63 m）满足沉水种植需求。

（三）水生生物调查

水生生物调查需要对浮游植物、浮游动物、底栖动物等水生生物的种类和数量进行全面调查，浮游植物是水体生态系统的初级生产者，其种类和数量的变化能够反映水体的营养状况和生态环境的变化，浮游动物以浮游植物为食，它们的数量和分布受到浮游植物的影响的同时也会对浮游植物的生长和繁殖产生反馈作用。底栖动物生活在水底，它们对底质环境的变化非常敏感，其种类和数量的变化可以反映底质的污染程度和生态质量，通过采集水样和底泥样品，运用显微镜观察和分类鉴定等方法确定水生生物的种类和数量[2]。

 三、“水下森林”系统构建施工关键技术

（一）基底改良技术

底泥疏浚一方面长期积累的底泥中含有大量的氮、磷等污染物和营养盐，疏浚可以直接减少这些污染物的含量，降低其向水体释放的风险改善水质，另一方面，过厚的底泥可能导致水体底部缺氧不利于沉水植物根系的呼吸和生长，疏浚能够增加底质的透气性。在方法上常用的有机械疏浚和水力疏浚，机械疏浚借助挖泥船等设备直接将底泥挖出，适用于底泥较厚且污染严重的区域；水力疏浚则是通过高压水枪将底泥搅起，再用吸泥泵将泥浆吸出，这种方法对环境的扰动相对较小，施工要点在于控制疏浚深度避免过度疏浚破坏底质的自然结构的同时要做好底泥的处理和处置，防止二次污染。

投放改良剂改善底质环境是另一种有效的基底改良方式，其原理是改良剂中的化学成分能够与底泥中的有害物质发生化学反应，将其固定或转化为无害物质，例如一些改良剂可以与底泥中的重金属离子结合降低其生物有效性；还有些改良剂能够调节底泥的酸碱度和氧化还原电位，为沉水植物创造适宜的生长环境。操作流程一般为先对底质进行检测确定改良剂的种类和用量，然后将改良剂均匀地撒布在底泥表面，通过搅拌或水力作用使其与底泥充分混合，在投放过程中要注意控制投放速度和均匀度，确保改良效果的一致性[3]。

（二）沉水植物选择与种植技术

河道水质往往存在一定污染，具备较强耐污能力的沉水植物能够在污染环境中正常生长，有效吸收和降解污染物，还要对水温、光照、水流等环境条件的适应，只有适应当地河道环境植物才能茁壮成长。常见的沉水植物有多种各具特点，如苦草，叶片狭长生长迅速，适应性强，能在较深水域生长，对水质净化效果显著；黑藻，茎直立细长具有良好的耐污性，繁殖能力强能快速形成群落；金鱼藻，枝叶细小茂密，光合作用强可为水体提供大量氧气。

沉水植物的种植方法多样，扦插法是选取健康的植物茎段插入底泥中，这种方法操作简单，适用于一些茎节容易生根的植物，抛投法是将植物直接抛入水中让其自然沉降到底泥中生长，适合一些根系不发达、可漂浮生长的植物，种植筐法是将植物种植在特制的筐中，再将筐放置在水底，这种方法便于管理和维护，能控制植物的生长位置。种植密度和布局要考虑河道的水质状况，污染较重的区域可适当增加种植密度以提高净化效率，结合植物的生长特性，生长快、覆盖能力强的植物可适当稀植避免后期过于拥挤影响生长[4]。

（三）水质调控技术

前期水质预处理是为沉水植物生长创造良好的开端，过多的悬浮物会降低水体透明度影响沉水植物的光合作用，可采用物理过滤、沉淀等方法，设置滤网拦截较大颗粒悬浮物，利用沉淀剂加速细小颗粒的沉淀，不同的沉水植物对水体酸碱度有不同要求，通过添加酸碱调节剂将水体酸碱度控制在适宜范围内，有助于植物的健康生长[5]。构建生态浮岛原理是利用浮岛上种植的水生植物，通过根系吸收水中的氮、磷等营养物质减少水体富营养化程度，植物根系还为微生物提供了附着生长的场所，微生物分解水中的有机物进一步净化水质，构建方法有选择合适的浮岛材料，如塑料、泡沫等，将其制作成漂浮载体再在上面种植美人蕉、菖蒲等具有净化能力的水生植物，根据河道面积和污染程度合理布置浮岛数量和位置[6]。

利用微生物制剂改善水质具有独特的作用机制，微生物制剂中的有益微生物能够分解水中的有机物、氨氮、亚硝酸盐等有害物质，将其转化为无害物质的同时抑制有害微生物的生长繁殖，使用方法一般是将微生物制剂按一定比例稀释后均匀泼洒在水体中。在使用过程中要注意水温、溶解氧等环境条件以保证微生物的活性和效果，要根据水质监测结果适时调整使用剂量和频率确保水质持续改善。

（四）水生动物投放技术

鱼类可分为滤食性鱼类、植食性鱼类和肉食性鱼类，滤食性鱼类，如鲢鱼、鳙鱼能摄食水中的浮游生物，有效控制藻类生长防止水体富营养化；植食性鱼类，像草鱼可适度控制沉水植物的过度生长维持植物群落的平衡；贝类中的河蚌、螺蛳能够滤食水中的悬浮颗粒和有机碎屑，起到净化水质的作用；虾类，如沼虾既能摄食藻类也会捕食一些小型水生动物，促进物质循环和能量流动。投放时间要考虑水温、水质等环境条件，一般选择在春季或秋季，此时水温适宜水生动物的成活率较高，投放数量需依据河道的面积、水深、水质状况以及沉水植物的生长情况来确定，例如水质较肥的区域可适当增加滤食性鱼类的投放量。

四、结束语

本研究以江苏省常州市南市河河道污染情况为研究背景，通过水下森林技术，构建生态系统，为实际工况提供参考。河道生态修复“水下森林”系统构建是一项系统而复杂的工程，其中涉及的基底改良、沉水植物选择与种植、水质调控以及水生动物投放等关键技术相互关联、相互影响，共同决定了“水下森林”系统的构建效果和生态功能的发挥。

参考文献：

[1]张志军.生态修复技术在城市河道污染治理中的应用[J].清洗世界,2024,40(12):139-141.

[2]樊玉冰,唐若舫,菅毅,等.城市河道生态疏浚治理施工技术研究与应用[J].工程技术研究,2024,9(24):227-229.

[3]佟强.河道生态改善与河道环境修复措施研究[J].水利技术监督,2024,(12):103-107.

[4]赵馨.河道工程中常用的生态治理技术及具体措施探析[J].价值工程,2024,43(33):59-62.

[5]姬建希.生态水利在现代河道治理中的应用探讨[J].河南水利与南水北调,2024,53(11):45-46.

[6]梁伟龙.河道黑臭水体生态修复实施效果研究[J].水利科学与寒区工程,2024,7(10):9-12.