随着社会经济的发展，由工业废水、生活污水及农业面源污染造成的地表水体富营养化问题日益严峻。而在我国目前的情况下，污染源的截流、集中处理还难以实现，那么经济有效的原位水体修复系统的开发对于缓解地表水体富营养化问题具有重要意义。人工浮岛系统作为原位水体修复方法的一种具有构建简单、操作管理方便、投资及运行费用低等优点，但对氮、磷较低的净化效率限制了其应用。为克服这一缺点，本研究提出了一种新型人工浮岛水体修复系统，即复合流人工浮岛，并通过长期野外现场试验结合数值模拟方法对其组成要素中主控因素的分析识别、运行参数的确定、系统结构优化及净化过程相关因素进行了详细的研究。　　 研究以富营养化问题严重的北京北运河河水为对象，构建四个对比野外试验系统，将层状基质结构复合流人工浮岛系统与现有三种人工浮岛系统(植物浮床系统、单一填料的人工浮岛系统及无植物空白床人工浮岛系统)对氮、磷的净化效果进行对比，结果显示层状基质结构复合流人工浮岛对氮、磷的净化效果大大优于其它三个对比试验系统；影响人工浮岛系统对氮、磷净化效果的主要因素包括水力停留时间、气水比和温度。氮、磷去除率随着HRT的增加而升高，适宜气水比为10∶1，当温度低于13℃时，氮、磷的净化效率显著降低。　　 采用数值模拟方法(Visual MODFLOW)对复合流人工浮岛不同基质结构条件下的流场分布及特征进行研究，对系统净化效果水力学影响因素进行解析。模拟结果显示，水力学影响因素主要包括基质中两填料区域水流交换量及过流能力，而这与颗粒填料区填充形状、颗粒填料区域填充深度及两填充区域相对透水能力有关。以“钟乳状”填充单元组成的人工浮岛系统两区域间水流交换能力及过流能力均优于层状基质结构人工浮岛系统，理论上具有更好的脱氮除磷能力。　　 构建“钟乳状”复合流人工浮岛试验系统并进行长期试验研究，结果表明：(1)钟乳状复合流人工浮岛对氮、磷的净化能力较层状人工浮岛系统进一步提升，验证了模拟分析结果的正确性；(2)浮岛系统脱氮除磷能力受季节温度的变化的影响较大(尤其是未曝气系统)，当温度较低时去除率较差，此时延长系统的水力停留时间仍可以得到较高的净化效果；(3)强化曝气在增加浮岛系统对氨氮和总氮的去除能力的同时降低了其对硝酸盐氮的净化能力，但对系统除磷效果没有明显的影响。此外，曝气作用对系统中植物的长势造成不良影响；(4)结合生物陶粒填料氨氮和总磷的吸附试验结果及系统对二者的削减量分析表明，填料的吸附作用对系统除磷能力贡献较大，而对系统脱氮能力贡献较小。　　 综上所述，本研究提出的复合流人工浮岛系统通过独特的基质结构设计，使其植物、微生物和基质三个组成要素最大限度的发挥协同作用，大幅提高对氮、磷的净化能力，为复合流人工浮岛系统大规模应用奠定了基础。