上世纪80年代以来,由于社会经济的迅速发展和人类的剧烈扰动,我国大多数湖泊已经富营养化或正在富营养化。据中华人民共和国环境保护部最新发布的《2015年中国环境状况公报》显示,我国浅水湖泊的富营养化现象尤为严重。浅水湖泊富营养化产生的最严重的后果之一是浮游植物大量增殖,沉水植物消失。仅仅依靠降低营养盐浓度往往不足以使浅水湖泊由“藻型浊水态”转换为“草型清水态”,恢复沉水植物才是控制和治理浅水湖泊富营养化的有效手段。但目前国内外大型浅水湖泊沉水植物恢复鲜有成功案例,亟需开展相关的研究工作。据此,本论文从以下三个方面开展了富营养化浅水湖泊沉水植物恢复的相关研究:研究第一部分为沉水植物恢复实验研究,由三个实验组成:沉水植物生物量小试实验、沉水植物群落配置小试实验以及沉水植物与水生动物协同净化实验,旨在确定沉水植物最佳初始栽种密度、最佳群落配置以及与水生动物协同净化配置,同时也为沉水植物动力学模型提供实验验证数据:研究第二部分为沉水植物数值模拟,通过自主编程构建沉水植物动力学模型,对以往的沉水植物模型进行优化和改进,利用小试实验数据对模型的参数进行率定验证后,设置不同的情景,模拟计算得到不同生境下沉水植物的推荐栽种密度及群落配置;研究第三部分为沉水植物恢复工程效果评价,通过生态、经济和社会三方面构建沉水植物恢复工程效果评价指标体系,利用层次分析法确定指标权重后将其应用于太湖贡湖生态修复区的沉水植物恢复工程效果动态评价(2014-2016年)中。本研究以富营养化浅水湖泊沉水植物恢复为切入点,采用实验与数值模拟相结合的研究方式,研究沉水植物恢复的条件、技术参数以及效果评估体系。得到的主要结论如下:基于历史资料并查阅相关文献,筛选出适合太湖流域恢复的沉水植物先锋种共计5科6属10种,分别为金鱼藻、穗状狐尾藻、微齿眼子菜、菹草、马来眼子菜、篦齿眼子菜、大茨藻、苦草、刺苦草以及黑藻。沉水植物恢复实验结果表明,水生动物中滤食性鱼类白鲢的存在会增加水体营养盐和总悬浮物浓度,从而使水质恶化,进而影响和抑制沉水植物的生长;底栖动物三角帆蚌则通过滤食水体的浮游植物和碎屑,改善水下光照环境,促进沉水植物的生长,可以与沉水植物协同净化富营养化水体;因此,实际生态修复工程应用中,建议严格控制滤食性鱼类白鲢的投放量(<20g/m3)。构建的沉水植物动力学模型,不仅可以同时模拟多种沉水植物的生长变化,还在以往沉水植物模型的基础上考虑了不同沉水植物之间的相互遮蔽影响,并建立不同生长型沉水植物生物量与其株长的关系,大大提高了沉水植物模拟的准确性,通过情景模拟的方式得到太湖贡湖生态修复区不同水深下的推荐配置:太湖贡湖生态修复区浅水区(1 m)推荐恢复的沉水植物群落配置为刺苦草单优群落(1150 g/m2)、穗状狐尾藻单优群落(525 g/m2)以及刺苦草-穗状狐尾藻混合群落(600 g/m2;3:1);中水区(2 m)推荐恢复的沉水植物群落配置为穗状狐尾藻单优群落(1450 g/m2)以及刺苦草-穗状狐尾藻混合群落(1950 g/m2;12:1);深水区(3m)推荐恢复的沉水植物群落配置为穗状狐尾藻单优群落(1608 g/m2):此外,利用沉水植物动力学模型还模拟得到了太湖贡湖刺苦草、黑藻、穗状狐尾藻以及马来眼子菜恢复的透明度阈值分别为93 cm、82 cm、107 cm以及62 cm,因此对于太湖贡湖2 m水深的条件下,沉水植物恢复的透明度阈值为62 cm。构建了生态、经济和社会沉水植物恢复工程效果评价指标体系,并将其应用于太湖贡湖生态修复区,评价结果表明2014年太湖贡湖生态修复区沉水植物恢复工程效果并不理想,但随后通过对沉水植物群落配置进行优化,生物多样性逐步提高,一些敏感种也在生态修复区中出现,生态指标得分得到大幅度提高;良好的生态环境吸引了大量的游客,其经济指标得分也逐年提高;随着专业管理部门(无锡贡湖湾环境管理有限公司)的成立以及现场组培室的建立,进一步提高了生态修复区的管理能力和科教服务得分,其社会指标得分也得到了改善,最终2016年太湖贡湖生态修复区沉水植物恢复工程效果达到了优秀。本研究针对“高藻敞水区”的沉水植物恢复从沉水植物栽种密度、群落配置以及与水生动物协同净化三个方面进行了全面的研究,从而得到了一套完整可靠的沉水植物恢复参数;在改进沉水植物动力学模型的基础上,尝试利用数值模型指导沉水植物恢复生态工程的实施,从而为沉水植物的恢复研究提供了一个全新的思路。本研究为太湖贡湖沉水植物的恢复提供了重要的理论依据和技术支持,同时也为富营养化浅水湖泊的生态修复及水环境治理研究提供参考。