本发明的目的是为了克服目前上述各种方法在治理水体富营养化 及其滋生的水葫芦的过程中存在的种种缺点，本发明提供一种全新的 方法来治理水体富营养化及其滋生的水葫芦，即用遥控式的无人驾驶 水草剪切船就地将水葫芦剪切成碎片，再用聚肥式水面种植系统在富 营养化水体的水面上种植植物，通过收割植物长成的生物量来除去水 体中多余的氮、磷营养素，从而使水体恢复正常，最终使水葫芦也因 失去赖以疯长的条件而不再疯长成害。
本发明的技术方案是：
1.制作遥控式的无人驾驶水草剪切船
遥控式的无人驾驶水草剪切船的结构是：在普通的遥控式航海模型 (简称航模)的船头加装剪切装置而成，参见图1、图2、图3。该船 按下述方法制作：按照现行的遥控式航模制作出可以遥控航行的船 体，船体内要预留剪切用内燃机和油箱的安装位置，船体的大小根据 需要而定，但以能装下船载设备并且尽量减轻船重为目标；船头作特 别的改动——在船头的甲板上向前水平伸出一个上悬臂(5)，上悬臂 的长度稍长于刀片(1)的半径，上悬臂的宽度以能容纳皮带(16) 的转动为宜，上悬臂的最前端水平安装轴承和从动皮带轮(15)，以 带动刀轴(2)旋转；在船头的吃水线下约10CM处向前水平伸出一个 与上悬臂平行的下悬臂(4)，下悬臂向前伸出的长度以与上悬臂上下 对齐为准，下悬臂和上悬臂的中心线所成平面与水面垂直，下悬臂的 宽度以能容纳轴承(23)为宜；上悬臂的下表面与下悬臂的上表面之 间的距离应不小于30CM，作为安装刀片(1)的空间，否则上悬臂的 高度要升高，以满足此要求；刀轴(2)与轴承相接的两端的截面呈 圆形，其他部位呈方形，而且其中的一个侧面开有螺槽，用于紧固刀 片(1)；另外，刀轴(2)从上端1/3处截成两段，留有适当的缺口 以便装刀片(1)，两段用十字联轴器(21)联结起来；刀片(1)呈 一字形，长度方向的正中处开有与刀片平面垂直的、可以正好套在刀 轴上的方形安装孔，该孔的旁边开有螺丝孔，可以用螺丝把刀片紧固 在刀轴(2)的螺槽上；刀片(1)的长度大于或等于船体的宽度；刀 片(1)的数量和间隔距离都是可调的；在船体内预留的位置安装剪 切用内燃机(14)，用联轴器与传动轴(24)联结起来，从而通过主 皮带轮(18)带动刀片(1)旋转；剪切用内燃机(14)再与信号接 收控制器(13)通过导线连接，以实现遥控控制；推进用内燃机(11) 在减速齿轮箱(10)处分出一条传动轴以带动微型直流发电机(20) 发电，给蓄电池(13)充电；在船体的机舱上面安装前后敞开的弧形 舱盖(6)以防雨水，同时可保持通风、散热；在上悬臂的顶部安装 有密闭的皮带盖(25)以防雨水；遥控发射机使用一般航模用遥控发 射机。加入燃料后，即可开船开机进行剪切。
2.用遥控式的无人驾驶水草剪切船将水面的水葫芦就地剪切成碎 片
水葫芦的短缩茎一般分布在水面上下各5CM处，故从水面下5CM 处开始安装刀片，并且水面上下各5CM的刀片的间距为0.5～2.5CM (指刀片中心点间的距离)，水面上其它刀片的间距为5～10CM。按此 要求安装好刀片，即可用遥控式的无人驾驶水草剪切船将水面的水葫 芦就地剪切成碎片，其中茎段被切成长为0.5～2.5CM的碎片，叶柄 以上部分则被切成长为5～10CM的碎片。由于水葫芦的茎叶中均有大 量分隔开的气室，即使被剪切成碎片，仍然会漂浮在水面上，因此这 些水葫芦碎片的腐烂分解只是在水面进行，特别是水葫芦的干物质含 量仅5％左右，所以其腐烂分解不会引起水体的缺氧，也不会显著加重 富营养化状态。唯一的不足是，这些水葫芦碎片会遮盖水面，引起水 体的受光量减少；不过，假如水体原来就被水葫芦完全遮盖，这一点 就可以忽略；假如水体原来只被水葫芦部分遮盖，为了减少对水体的 影响，可以将水葫芦分批剪切；如果水体是流动的，则这些碎片会被 水流分散开，从而不会造成不良影响。特别是剪切完水葫芦后，立即 在水面按本发明种植植物，则水葫芦一边腐烂分解同时一边被吸收 掉，从而对水体的影响可以忽略不计。
3.制作聚肥式水面种植系统
聚肥式水面种植系统由浮体、种植容器、种植基质、水面定位装置 组成。
聚肥式水面种植系统的浮体是由比重比水小并且不会污染水体的 材料制作而成，材料有多种，形状也可以多种多样。本技术作为一项 环保技术，要求不能对水体造成二次污染，故用能浮于水面的竹子作 为浮体是首选，而且竹子价廉易得。如把竹子横竖交叉扎在一起，形 成宽1.2～1.5M的竹排，竹子的间距由种植的株行距而定。这种整体 式的浮体还可以很方便地从水体的一个地方拖拉到另一个地方。
聚肥式水面种植系统的种植容器是一个底部开有大量孔的容器，其 大小和形状可以多种多样。种植容器的制作材料也可以多种多样，但 出于与浮体相同的理由，采用竹子制作是首选，但竹子的孔径毕竟有 限，所以种植茎很粗的植物必须用其他的材料。根据所种植物的茎的 大小选择具有合适孔径的竹子，再把竹子锯成一定长度的段，每段的 长度根据所种植物的根的长短分布来决定；每段削出一个平滑的侧面 作为与浮体相贴合而固定的平面，平面的两旁各开一列用来固定种植 容器的固定孔(孔径0.5CM，间距2CM)，使离水面的固定高度可以调 节；再从离底端起5CM至13CM的非贴合弧面上等距离开5个侧水气 孔(一是指弧面的水平方向等距离，二是指弧面的高度方向等距离即 在5CM、7CM、9CM、11CM、13CM处各开一孔)，孔的直径为0.5CM，孔 的中心线与竹筒的中心线相交，开这些孔是用来给种植基质打出水平 水气孔；然后把每段的底端用削平的厚约2～4MM、宽约5～10MM的竹 片按间隔5～10MM的距离用竹钉钉上(预先钻好孔)作为容器的底。
聚肥式水面种植系统的种植基质是由人工合成的高分子树脂吸水 而成，其最突出的特点是这种树脂含有大量的离子基团，一方面使这 种树脂具有很强的亲水性和吸水性，另一方面使这种树脂具有很大的 离子吸附和离子交换容量。植物通过根吸收的营养物质包括水和无机 盐，而无机盐包括氮、磷、钾以及其它微量元素，并且都是以离子状 态被吸收的；其中水体中常见的营养阳离子是K+、NH4 +等，营养 阴离子是H2PO4 -、HPO4 2-、PO4 3-、NO3 -、NO2 -等，这些离子 都能被这种树脂上的离子基团吸附和交换，从而能起到聚集水体中营 养离子即无机肥料的作用——即聚肥作用，这些聚集在这种树脂上的 营养离子又能被植物的根交换而吸收。正因为这种树脂具有这样的突 出性能，所以把这种树脂制作成种植基质并使其底部接触水体，而上 部则种植植物并且植物的根无需直接接触水体，而是通过这种树脂不 断把水体的水分和富集的无机营养离子输送给植物的根吸收，使植物 不需要额外人工施肥就能够正常而快速地生长。这种树脂还具有难降 解的特性，包括耐自然降解和耐生物降解，从而能够长期使用。这种 树脂可以是下列树脂中的任何一种或几种的混合物：
(1)由非离子型乙烯基不饱和单体、阴离子型乙烯基不饱和单体、 阳离子型乙烯基不饱和单体、交联剂共聚而成的具有网状交联结构的 树脂。各单体的加入量可以根据水体的营养离子特性而调节。常用的 非离子型单体是丙烯酰胺，常用的阴离子单体是丙烯酸，常用的阳离 子单体是二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)，常用的交联剂是N，N —亚甲基二丙烯酰胺。按目前公知的方法合成该树脂。由于阴离子单 体丙烯酸可以由丙烯酰胺单体水解而成，所以当用丙烯酸作阴离子单 体时，也可以不直接加入丙烯酸，而是在反应中或反应后加入碱如 NaOH进行部分水解来产生丙烯酸，其他可通过水解产生离子基团的 单体也属此类。
(2)由多聚物与上述(1)中的单体和交联剂进行接枝共聚而成的 具有网状交联结构的树脂。各单体的加入量可以根据水体的营养离子 特性而调节。常用的多聚物有多糖类、多肽类、聚乙二醇类、聚氧乙 烯醚类、聚乙烯醇类等。按目前公知的方法合成该树脂。
(3)由聚电解质经交联而成的具有网状交联结构的树脂。如聚丙 烯酸与聚氨基乙烯经交联剂环氧氯丙烷交联而成的网状结构树脂等。 按目前公知的方法合成该树脂。
(4)由多聚物与聚电解质经接枝交联而成的具有网状交联结构的 树脂。常用的多聚物有多糖类、多肽类、聚乙二醇类、聚氧乙烯醚类、 聚乙烯醇类等。如淀粉或纤维素与聚丙烯酸经接枝交联而成的具有网 状交联结构的树脂，按目前公知的方法合成该树脂。
(5)市售的各种高吸水树脂。同时具有阴、阳离子基团的高吸水 树脂可以单独使用作种植基质；而只含有阴离子基团或阳离子基团的 高吸水树脂，单独使用作种植基质也可以，但将两者混合使用则效果 更好。
聚肥式水面种植系统的水面定位装置可以根据水深而采用不同的 方式，在3M以内水深可以用竹或木打桩的方式固定，在3M以上的水 深可以用锚定的方式固定。
4.用聚肥式水面种植系统在富营养化水体的水面上种植植物。
选择那些生长迅速且耐刈割、经济价值较高的陆生非固氮植物作为 水面种植的植物，比如鲁梅克斯K-1、聚合草、串叶松香草等，它们 都是优良的牧草，含粗蛋白质很高，而且产量也非常高，一年可以刈 割多次，从而达到快速治理水体富营养化的目的。特别是它们本身都 不是水生植物，所以不用担心它们会象水葫芦那样在水面疯长失控形 成对水体的二次污染。
把从上述树脂中选出做种植基质的树脂浸泡在所要治理的富营养 化水体中(必须用所要治理的富营养化水体的水来浸泡树脂，因为树 脂的吸水量与水体的离子含量及种类有关，用其他水可能会导致树脂 的伸缩，影响后续的处理)，待充分吸水至不再增重后，即可作为种 植基质使用。将这种吸足水的种植基质装入上述的种植容器中，基质 间无需留有空隙，装入基质的多少视所选植物而定，但必须保证有 3～5CM的浸水高度和大约10CM的种植面到水面的距离；用多孔型打孔 器从种植基质的表面垂直往底面一次性打出上下贯通的垂直水气孔， 孔呈平行状成行成列布置，位于竹筒中心线的孔的直径为1CM，其余 的孔的直径约2～5MM，孔与孔的中心点间的距离约为1～2CM，打这些 孔的目的是通水通气，同时可以作为根生长的空间；再用外径0.5CM 的单孔型打孔器从容器壁的侧水气孔处打孔至碰到对面的壁，共五个 这样的水平水气孔，这五个水平水气孔会和垂直水气孔相交，从而形 成通气网络；而从孔中打出来的种植基质则可以用做种植后的覆盖 物，不能丢弃浪费。种植基质经上述处理后，就可以把植物幼苗种植 在其上面，然后再用上述打孔出来的种植基质回填覆盖(不够用时可 以用浸泡好的种植基质)，覆盖厚度则视具体的幼苗而定，回填覆盖 时必须使基质间留有空隙，以免积水。植物种上后，把容器固定在浮 体上，并使底部的种植基质浸泡入水体3～5CM，利用种植基质的聚肥 作用，植物就会从种植基质吸收水份和无机盐而不断生长，当长到一 定程度时，要适时刈割，即把长成的生物量割掉，从而把富营养化水 体中的氮、磷除去，最终达到治理水体富营养化的目的。正是由于种 植基质的聚肥作用，水面种植的覆盖率在50％以下就可以起到良好的 治污目的，从而不会破坏水体的生态系统。
采用本发明治理水体富营养化及其滋生的水葫芦具有如下的优点：
1.采用本发明的水草剪切船来剪切水葫芦，由于用的是无人驾驶 的方式，可以大大减轻船的重量，从而节省能源，并且通过遥控的方 式就可以实现对航行和剪切的控制，使一个人可以同时操作多台水草 剪切船进行工作，工作效率大大提高；采用无人驾驶的方式还可以使 船体小得多，其宽度可小至40CM，在水浅的小河涌和沟渠里一样工作 自如，特别是从一个地方转移到另一个地方工作时可以很方便地由陆 路运输，无须一定要走水路，而且每天工作之后，可以很方便的将水 草剪切船运走，无须留人在水面看护。
2.采用本发明的方法将水葫芦就地剪切成碎片，减少了打捞、运 输、堆放、填埋等后续处理工序和费用，从而使治理费用大大降低， 使治理水葫芦不再是一种劳师动众的工作。
3.采用本发明治理水体富营养化，更是优点突出：
(1)可以在任何类型的富营养化水体上种植植物，无论其水的深 浅，抑或已发生水华、赤潮甚至已成黑臭的水体，因为本发明的方法 是在水面种植植物，特别是植物本身并不与水直接接触。
(2)可以在水面大规模种植任何植物，而不仅仅是水生植物，从 而可以将有很高经济价值、生长又快速的陆生植物种植在水面上—— 更无须担心生物入侵的风险，通过收获其生物量而使治污速度大大加 快。而且通过利用这种有很高经济价值的生物量，可以降低治污的成 本。
(3)由于本发明采用了聚肥式基质，能够迅速从水体富集植物生 长所需的营养盐，从而可以大大提高植物的生长速率，使单位时间内 形成的生物量大增，最终使治污速度更为快速。
(4)采用本发明的方法在富营养化水体的水面种植植物后，一方 面遮挡了部分光照，另一方面会使水体表层的氮、磷浓度降低，从而 使水华或赤潮难以形成，特别是植物本身不会消耗水体中的溶解氧， 即可以恢复富营养化水体的水产养殖功能，重新建立水体的良性生态 系统，尤其是这种水体可以繁殖大量的(但还不致于形成水华或赤潮) 浮游生物作为水产养殖的饵料，使水产养殖可以达到高产的目的，而 通过捕捞养殖的水产品又反过来加速了水体富营养化的治理。这对挽 救在富营养化水体中已遭取缔的高产高值的网箱养殖更是独具意义。
(5)采用本发明的方法在富营养化水体的水面种植植物后，无须 再投巨资来建立地表径流、农田污水的收集、分流、处理设施，现有 的污水处理设施也无须再投资改造以进行脱氮脱磷的深度处理，同时 也免去了相应的污水处理费，因为这些含氮、磷的污水经过水面种植 的植物吸收后就变成了富有经济价值的资源。
(6)在水面种植植物后，可以减少波浪对堤岸的冲击，起到保护 堤岸的功能。
(7)采用本发明的方法在城市河流的水面种植植物后，可以维持 水体的自净能力，避免水体因城市生活污水的过度集中排放产生的黑 臭——这在很多城市是常见的现象，从而改善城市的环境。
(8)采用本发明的方法在富营养化水体的水面种植植物，本身就 是一种不可多得的水面绿化景观，既具有观赏性，又可以增加绿化面 积；采用花卉植物时，可以营造绚丽多姿的水上花园，这对城市中的 污染水体可以说是一举两得。
由此可见，应用本发明治理水体富营养化及其滋生的水葫芦，时间 短，见效快，投资省，风险少，综合效益强。
附图说明
图1是遥控式的无人驾驶水草剪切船的侧视图。
图2是遥控式的无人驾驶水草剪切船的俯视图。
图3是遥控式的无人驾驶水草剪切船的中纵剖面图。
图中1刀片，2刀轴，3天线，4下悬臂，5上悬臂，6舱盖，7舭 龙骨，8舵，9螺旋桨，10齿轮箱，11推进用内燃机，12油箱，13 蓄电池及信号接收控制器，14剪切用内燃机，15从动皮带轮，16皮 带，17联轴器，18主皮带轮，19舵机，20发电机，21十字联轴器， 22吃水线，23轴承，24传动轴，25皮带盖。

下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1：本实施例要治理的是一水库的水体，1997年从上游飘 来零星的水葫芦，但到2000年已疯长至覆盖一半的水面，使原来高 产高值的网箱养殖锐减70％。这是一个典型的主要由高密度网箱养殖 引起水体富营养化再导致水葫芦疯长的例子。采用本发明治理如下：
(1)按照前述的方法参照图1、图2、图3制作遥控式的无人驾驶 水草剪切船，其中船宽40CM，高50CM，长128CM，船体用玻璃钢一次 成形，推进用和剪切用内燃机均采用气缸容积为40ML的气油机(带 消声器)，刀片的直径与船体等宽即40CM，水面上下各5CM的范围内 以2.5CM的间距安装3把刀片(其中最下面的那把刀片离水面5CM)， 此上再按5CM的间距安装2把刀片，用螺丝把刀片固定在刀轴的螺槽 上，把汽油加入油箱中，即可开始剪切工作。
(2)选择春末至夏季气温高、植物生长快、水葫芦未结果的时候 作为剪切的时间。把制作好的遥控式的无人驾驶水草剪切船运到该水 库的水面上，将水面上的水葫芦就地剪切。因为水库的水葫芦面广量 多，故分区分批进行剪切，每批间隔5～10天，并且剪切后立即进行 水面种植，以减少对水体和网箱养殖的影响。剪切下来的水葫芦会在 水面上漂浮并腐烂分解，分解出来的物质立即被未剪切的水葫芦和在 水面种植的植物吸收，不会加重水体的污染情况。
(3)按照前述的方法制作水面种植系统的浮体、种植容器，两者 均用竹子制作，由于要种植的植物较高大，种植容器所用竹子的内径 为10～13CM，容器高度为22CM。种植基质的树脂的成分和比例是丙 烯酰胺∶丙烯酸∶二甲基二烯丙基氯化铵＝20∶65∶15(摩尔比)，交 联剂N，N-亚甲基二丙烯酰胺的用量为前面三种单体总质量的0.2％， 按目前公知的溶液聚合法合成该树脂。该树脂合成后呈凝胶状，无需 进行干燥处理，只需切成30×30×30CM的小块运到种植现场。
(4)把运到现场的上述树脂块的底部5CM浸泡在水库水中，直到 体积不再增大为止。根据种植容器的内径大小把泡好的树脂切割成相 应的大小，高度为13CM，然后装进种植容器中作为种植基质，接着 按前述的打孔方法给装好的种植基质打出垂直水气孔和水平水气孔。 最后把已育好苗的鲁梅克斯K-1或聚合草或串叶松香草种植在种植基 质上面，同时用零碎的树脂回填，回填厚度为3～5CM，回填时注意留 有空隙以通水气。把种好植物的种植容器按30×30CM的株行距固定 在浮体上，使底部的种植基质入水深度为3～5CM。再用竹竿插入库底 泥中固定浮体即可。总种植面积为要治理的水体面积的1/30。当植物 长至50CM左右高时就收割，以除去水体中的氮、磷。在水葫芦完全 腐烂分解后，恢复网箱养殖。
实施例2：本实施例要治理的是已处于严重富营养化并已黑臭的湖 泊水体，水深1～2M，其总氮达12.3mg/L，总磷1.0mg/L。按本发明的 方法治理如下：
(1)按照前述的方法制作水面种植系统的浮体、种植容器，两者 均用竹子制作，由于要种植的植物较高大，种植容器所用竹子的内径 为10～13CM，容器高度为22CM。种植基质的树脂的成分和比例是丙 烯酰胺∶丙烯酸∶二甲基二烯丙基氯化铵＝20∶60∶20(摩尔比)，交 联剂N，N-亚甲基二丙烯酰胺的用量为前面三种单体总质量的0.2％， 按目前公知的溶液聚合法合成该树脂。该树脂合成后呈凝胶状，无需 进行干燥处理，只需切成30×30×30CM的小块运到种植现场。
(2)把运到现场的上述树脂块的底部5CM高浸泡在该湖泊水中， 直到体积不再增大为止。根据种植容器的内径大小把泡好的树脂切割 成相应的大小，高度为13CM，然后装进种植容器中作为种植基质， 接着按前述的打孔方法给装好的种植基质打出垂直水气孔和水平水 气孔。最后把已育好苗的鲁梅克斯K-1或聚合草或串叶松香草种植在 种植基质上面，同时用零碎的树脂回填，回填厚度为3～5CM，回填时 注意留有空隙以通水气。把种好植物的种植容器按30×30CM的株行 距固定在浮体上，使底部的种植基质入水深度为3～5CM。再用竹竿插 入库底泥中固定浮体即可。总种植面积为要治理的水体面积的1/10。 当植物长至50CM左右高时就收割，以除去水体中的氮、磷。当水质 已恢复到符合渔业养殖水质标准后，投放滤食性鱼类，同时在湖边恢 复湿地，湖中恢复挺水和沉水植物，使湖泊最终恢复良性的生态系统 及自净能力，同时使水体恢复饮用水供水和渔业养殖的经济功能。特 别是无须按以前那样投巨资来收集、处理地表径流和农田污水，而是 可以直接排入湖泊中，通过水体的自净和水面种植系统发挥资源性作 用。