一種水下光照調(diào)控裝置制造方法及圖紙

本實(shí)用新型專(zhuān)利技術(shù)公開(kāi)了一種水下光照調(diào)控裝置，用于分布在需光水域，包括能夠漂浮于水面的光路器件，所述光路器件的主體部分為透光區(qū)域，所述光路器件為凹透鏡或光學(xué)特性等效于凹透鏡的透光體，其光線(xiàn)收集面向上，光線(xiàn)擴(kuò)散面向下，以向其下方及周邊的受遮擋區(qū)域投射光線(xiàn)。該裝置向水下投射光線(xiàn)的范圍可擴(kuò)展至死角區(qū)域，所需的布置面積和數(shù)量都大為減少，不會(huì)過(guò)多的擠占浮水植物的生長(zhǎng)空間，進(jìn)而保證了凈水效果，而且制造和使用成本相對(duì)較低，適于大范圍推廣應(yīng)用。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)涉及光照設(shè)備
，特別是用于改善水下光照條件，以促進(jìn)生態(tài)平衡、消除污染的的水下光照調(diào)控裝置，主要用于水污染治理，特別是促進(jìn)自然水體的自?xún)裟芰Γ浯斡糜谒a(chǎn)養(yǎng)殖，增加產(chǎn)量，降低病死率。
技術(shù)介紹
2015年4月2日國(guó)務(wù)院發(fā)布《水污染防治行動(dòng)計(jì)劃》(即“水十條”)，提出到2020年全國(guó)水環(huán)境質(zhì)量得到階段性改善，污染嚴(yán)重水體較大幅度減少，飲用水安全保障水平持續(xù)提升，地下水超采得到嚴(yán)格控制，地下水污染加劇趨勢(shì)得到初步遏制，近岸海域環(huán)境質(zhì)量穩(wěn)中趨好，京津冀、長(zhǎng)三角、珠三角等區(qū)域水生態(tài)環(huán)境狀況有所好轉(zhuǎn)。到2030年，力爭(zhēng)全國(guó)水環(huán)境質(zhì)量總體改善，水生態(tài)系統(tǒng)功能初步恢復(fù)。到本世紀(jì)中葉，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量全面改善，生態(tài)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)良性循環(huán)。水環(huán)境保護(hù)事關(guān)人民群眾切身利益，事關(guān)全面建成小康社會(huì)，事關(guān)實(shí)現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興中國(guó)夢(mèng)。當(dāng)前，我國(guó)一些地區(qū)水環(huán)境質(zhì)量差、水生態(tài)受損重、環(huán)境隱患多等問(wèn)題十分突出，影響和損害群眾健康，不利于經(jīng)濟(jì)社會(huì)持續(xù)發(fā)展。當(dāng)前，全國(guó)水環(huán)境的形勢(shì)非常嚴(yán)峻。體現(xiàn)在三個(gè)方面:第一，就整個(gè)地表水而言，受到嚴(yán)重污染的劣V類(lèi)水體所占比例較高，全國(guó)約10%，有些流域甚至大大超過(guò)這個(gè)數(shù)。如海河流域劣V類(lèi)的比例高達(dá)39.1%。第二，流經(jīng)城鎮(zhèn)的一些河段，城鄉(xiāng)接合部的一些溝渠塘壩污染普遍比較重，并且由于受到有機(jī)物污染，黑臭水體較多，受影響群眾多，公眾關(guān)注度高，不滿(mǎn)意度高。第三，涉及飲水安全的水環(huán)境突發(fā)事件的數(shù)量依然不少。污水治理除了利用污水處理廠來(lái)凈化以外，自然水體也有自?xún)裟芰ΑＮ鬯湃胨w后，一方面對(duì)水體產(chǎn)生污染，另一方面水體本身有一定的凈化污水的能力，即經(jīng)過(guò)水體的物理、化學(xué)與生物的作用，使污水中污染物的濃度得以降低，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，水體往往能恢復(fù)到受污染前的狀態(tài)，并在微生物的作用下進(jìn)行分解，從而使水體由不潔恢復(fù)為清潔，這一過(guò)程稱(chēng)為水體的自?xún)暨^(guò)程。但其自?xún)粜枰臅r(shí)間長(zhǎng)，范圍大。如果能夠提高自然水體的自?xún)裟芰t非常有利于全國(guó)水環(huán)境改善。BOD5(生化需氧量)就是一個(gè)表示水體被有機(jī)物污染程度的重要指標(biāo)。空氣中的分子態(tài)氧溶解在水中稱(chēng)為溶解氧。溶解氧值是研宄水自?xún)裟芰Φ囊环N依據(jù)。水里的溶解氧被消耗，要恢復(fù)到初始狀態(tài)，所需時(shí)間短，說(shuō)明該水體的自?xún)裟芰?qiáng)，或者說(shuō)水體污染不嚴(yán)重。否則說(shuō)明水體污染嚴(yán)重，自?xún)裟芰θ酰踔潦プ詢(xún)裟芰ΑＫw富營(yíng)養(yǎng)化是指因湖泊、河流、水庫(kù)等水體中氮、磷等植物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量過(guò)多所引起的水質(zhì)污染現(xiàn)象。生活污水以及化肥、食品、洗滌劑等工業(yè)產(chǎn)生的廢水中，含有大量的氮、磷等植物營(yíng)養(yǎng)元素。這些物質(zhì)進(jìn)入水體后，使水中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)過(guò)剩，藻類(lèi)大量繁殖，引起水中溶解氧大量減少，水質(zhì)惡化，最終導(dǎo)致魚(yú)、蝦等水生生物死亡。這種現(xiàn)象在湖泊出現(xiàn)叫“水華”，在海灣出現(xiàn)叫“赤潮”。治理水體富營(yíng)養(yǎng)化，我們從一種典型的水生植物一一水葫蘆入手，水葫蘆學(xué)名鳳眼蓮。水葫蘆莖葉懸垂于水上，蘗枝匍匐于水面，其須根發(fā)達(dá)，分蘗繁殖快，管理粗放，是美化環(huán)境、凈化水質(zhì)的良好植物。但是，水葫蘆的繁殖能力極其旺盛，一旦有適合它生長(zhǎng)的環(huán)境，它便快速生長(zhǎng)，并成為當(dāng)?shù)氐膬?yōu)勢(shì)物種，抑制或影響其他物種的生長(zhǎng)，破壞生態(tài)多樣性，極易造成該地區(qū)生態(tài)惡化，物種單一。水葫蘆繁殖速度極快，生長(zhǎng)時(shí)會(huì)消耗大量溶解氧，幾乎成了“污染”的代名詞，滇池、太湖、黃浦江及武漢東湖等著名水體，均出現(xiàn)過(guò)水葫蘆泛濫成災(zāi)的情況，耗費(fèi)巨資也無(wú)法根治，水葫蘆給滇池造成損失的案例是入侵物種危害的經(jīng)典案例之一。水葫蘆的危害根源主要包括兩個(gè)方面，一方面是對(duì)其生活的水面采取了野蠻的封鎖策略，擋住陽(yáng)光，導(dǎo)致水下植物得不到足夠光照而死亡，破壞水下動(dòng)物的食物鏈，導(dǎo)致水生動(dòng)物死亡。另一方面是某些其代謝產(chǎn)物對(duì)于其它水生植物產(chǎn)生的化感作用一一但這種化感作用經(jīng)研宄在其根區(qū)光照充足的時(shí)候得到抑制(影響水生高等植物與藻類(lèi)之間克生作用的因素唐萍)。目前解決水葫蘆的危害的方法打撈法，機(jī)械打碎沉底法，化學(xué)除草法等。打撈法是目前最常用的方法，效果雖好但人力物力投入很大，而且不治本，常常反復(fù)。機(jī)械打碎水葫蘆并將其沉底的方法過(guò)于簡(jiǎn)單粗暴，且營(yíng)養(yǎng)依然存在水中，而且腐爛的水葫蘆加劇了水質(zhì)惡化。化學(xué)除草法更加破壞生態(tài)平衡，同時(shí)沒(méi)有清除水中的營(yíng)養(yǎng)，效果最差。雖說(shuō)泛濫的水葫蘆造成了生態(tài)災(zāi)難，但是水葫蘆確實(shí)能治污水:水葫蘆的吸污能力在所有的水草中，被認(rèn)為是最強(qiáng)的，在適宜條件下，一公頃水葫蘆能將800人排放的氮、磷元素當(dāng)天吸收掉，水葫蘆還能從污水中除去鎘、鉛、汞、鉈、銀、鈷、鍶等重金屬元素。然而，現(xiàn)有技術(shù)是無(wú)論哪種方法，都是要消滅浮水植物，費(fèi)時(shí)費(fèi)力而且效果不佳，有的方法還增加了其它污染(例如用化學(xué)除草劑)。如果能夠即保持水葫蘆正常生長(zhǎng)，又能讓水體中的生物生存，則可以使水體保持較高的自?xún)裟芰Γ材鼙ＷC生物多樣化。水相對(duì)于空氣是一種光密介質(zhì)，依據(jù)光學(xué)原理，光在兩種介質(zhì)間傳播時(shí)，在光疏介質(zhì)，光線(xiàn)與法線(xiàn)的夾角比光密介質(zhì)光線(xiàn)與法線(xiàn)的夾角大，入射角與折射角為正相關(guān)。當(dāng)太陽(yáng)高度角越低，即入射角越大，則照射入水中的折射角越大，達(dá)到相同深度的光線(xiàn)的光程越長(zhǎng)，受到的削弱越多，因此水中的照度越小。同時(shí)，當(dāng)太陽(yáng)高度角越低，折射的光線(xiàn)就越少，反射的光線(xiàn)越多，照射進(jìn)水中的光線(xiàn)就越少，水面及水里的雜質(zhì)、浮游生物、水生動(dòng)植物等都會(huì)遮擋陽(yáng)光，影響陽(yáng)光在水中的照明。如圖1所示，針對(duì)以上影響水下光照條件的因素，可采用“物理開(kāi)窗”的方式進(jìn)行改善，具體方式是采用某種物理結(jié)構(gòu)(例如框架等)放置在水葫蘆I的水域，擠占水葫蘆I的生長(zhǎng)區(qū)域，從而在水體上形成若干類(lèi)似天窗的透光區(qū)域，通過(guò)這些透光區(qū)域向水下投射光線(xiàn)，改善水下光照條件，在利用水葫蘆I解決水體富營(yíng)養(yǎng)化引發(fā)的各種水華、赤潮等問(wèn)題的同時(shí)，可避免水葫蘆I對(duì)水體生態(tài)系統(tǒng)造成不利影響，從而達(dá)到保持生態(tài)平衡，消除污染的目的。但是，根據(jù)光學(xué)知識(shí)可知，在通過(guò)窗口向水下投射光線(xiàn)時(shí)會(huì)存在較大的死角區(qū)域H，導(dǎo)致投射的光照范圍較為有限，對(duì)此，要么增大水域上的窗口面積，要么增加水域上的窗口數(shù)量，不論哪一種方式都會(huì)過(guò)多的擠占浮水植物的生長(zhǎng)空間，導(dǎo)致凈水效果變差，而且所需要的設(shè)備體積較大、數(shù)量較多，成本將大幅提高。因此，在向水下投射光線(xiàn)的過(guò)程中，如何避免過(guò)多的擠占浮水植物的生長(zhǎng)空間即可達(dá)到改善光照條件的目的，是本領(lǐng)域技術(shù)人員需要解決的技術(shù)問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本技術(shù)的目的是提供一種水下光照調(diào)控裝置。該裝置向水下投射光線(xiàn)的范圍可擴(kuò)展至死角區(qū)域，所需的布置面積和數(shù)量都大為減少，不會(huì)過(guò)多的擠占浮水植物的生長(zhǎng)空間，進(jìn)而保證了凈水效果。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本技術(shù)提供一種水下光照調(diào)控裝置，用于分布在需光水域，包括能夠漂浮于或安置于水面的光路器件，所述光路器件的主體部分為透光區(qū)域，所述光路器件為凹透鏡或光學(xué)特性等效于凹透鏡的透光體，其光線(xiàn)收集面向上，光線(xiàn)擴(kuò)散面向下，并擠壓水體形成與光線(xiàn)擴(kuò)散面相一致的形狀，以向其下方及周邊的受遮擋區(qū)域投射光線(xiàn)。優(yōu)選地，所述透光體由透明材料制成，其光線(xiàn)擴(kuò)散面為球面。優(yōu)選地，所述透光體由透明材料制成，其光線(xiàn)擴(kuò)散面的橫截面輪廓為二次曲線(xiàn)、二次曲線(xiàn)的的等效曲線(xiàn)或者內(nèi)接于所述二次曲線(xiàn)、等效曲線(xiàn)的多段線(xiàn)。優(yōu)選地，所述透光體由其橫截面輪廓沿放樣路徑放樣形成，所述放樣路徑為原點(diǎn)旋轉(zhuǎn)放樣路徑、直線(xiàn)放樣路徑、曲線(xiàn)放樣路徑或多段線(xiàn)放樣路徑，且放樣為等截面放樣或變截本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種水下光照調(diào)控裝置，用于分布在需光水域，包括能夠漂浮于或安置于水面的光路器件，所述光路器件的主體部分為透光區(qū)域，其特征在于，所述光路器件為凹透鏡(2)或光學(xué)特性等效于凹透鏡的透光體(3)，其光線(xiàn)收集面向上，光線(xiàn)擴(kuò)散面向下，并擠壓水體形成與光線(xiàn)擴(kuò)散面相一致的形狀，以向其下方及周邊的受遮擋區(qū)域投射光線(xiàn)。

【技術(shù)特征摘要】

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：于穎杰，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：天津定日科技發(fā)展有限公司，
類(lèi)型：新型
國(guó)別省市：天津;12