[发明专利]基于移动曝气帷幕缓解复杂流场河道网箱内水体过饱和TDG的装置及方法

说明书

本发明提供了基于移动曝气帷幕缓解复杂流场河道网箱内水体过饱和TDG的装置及方法，上述装置包括空气压缩机、水流流向计、曝气管组件和控制计算机；曝气管组件设于网箱迎水面的外侧，包括平设置的曝气管排；空气压缩机与曝气管连通，空气压缩机、TGP测定仪、温度测量仪、水流流向计、控制阀和角度调节机构与控制计算机信号连接，控制计算机根据水流流向实时通过角度调节机构调节曝气管排相对于网箱迎水面的角度使曝气产生的曝气帷幕与水流之间的夹角为90°±5°，并根据TDG饱和度与网箱中鱼类对TDG饱和度的耐受阈值实时调节控制阀的开启程度以及空气压缩机的开启、关闭状态。本发明可有效解决复杂流场河道内网箱鱼类养殖中水体TDG过饱和的问题。

技术领域

本发明属于水体总溶解气体过饱和领域，涉及促进水体过饱和总溶解气体释放的装置和方法。

背景技术

网箱鱼类养殖是自上世纪五十年代开始出现的水产养殖方式，在经济快速发展和渔业资源供不应求的现状下，网箱鱼类养殖成为了弥补渔业资源短缺的方式之一。网箱鱼类养殖能够促进水产经济，提高水库、湖泊的鱼产量，减少对天然鱼类的捕捞，为居民提供新的生产门路，还能大量节约养鱼用地面积，不与农争地，不与工、农业争水。

近年来，高坝建设与流域梯级开发均取得了巨大成就。高坝泄水过程中，水流由坝前高水位快速跌落至坝下低水位，形成强掺气水流，进入水垫塘或消力池时，由于水压增强导致大量气体溶入水中，相对于当地大气压强成为总溶解气体(Total Dissolved Gas,简称TDG)过饱和水体。诸多自然因素和人为因素均可能造成溶解氧(Dissolved oxygen,简称DO)、溶解氮(Dissolved nitrogen,简称DN)和总溶解气体(TDG)过饱和。如井水及泉水中可能含有高浓度的溶解的DN、DO，人工养殖鱼塘内由于气温骤升、光合作用过强等也可能出现TDG过饱和现象。泄水造成的溶解气体过饱和特别是TDG过饱和可能直接导致河道内鱼类患“气泡病”(Gas Bubble Disease)。虽然天然河道中的天然鱼类可以寻求逃避来减缓TDG过饱和对其的影响，但处于河道网箱内的鱼类因网箱的限制则无法躲避，这会导致网箱内的鱼类大规模死亡，从而降低渔业产量，影响经济效益，还会影响河道或者库区的水生生态环境。

现有技术中尚无有关缓解河道网箱内水体TDG过饱和方面的报道。有研究者基于过饱和TDG释放机理提出有关降低养殖鱼塘水体中过饱和TDG的方法，如利用虹吸装置、填料柱、活性炭及种植水草等人工辅助手段来促进过饱和TDG释放。但由于装置复杂性高、经济性差、处理流量低下、受湍动限制、易造成水体中溶解氧欠饱和、装置体积大等缺点，这些方法难以在大尺度及大流量水体中广泛应用。而在实际河道中，网箱布设位置所处环境通常水流流向多变且流态复杂，当遇到TDG过饱和水流时，现有降低水体过饱和TDG的方法更加难以应用。

也有学者根据过饱和TDG释放机理提出利用曝气来加快过饱和TDG释放，但目前关于曝气促进过饱和TDG的释放的研究主要针对的是静水，即在静水中进行曝气，没有考虑水体流动速度和紊动状态对TDG释放的影响，缺乏对流动水体处理效果及相关规律的研究。而与TDG释放紧密相关的曝气量、曝气深度和曝气方向等多种因素都受到实际河道中水流流态的影响，因此在静水中曝气促进过饱和TDG释放的技术也难以有效地用于缓解实际河道中的TDG过饱和问题。若能开发出可有效促进实际河道的流动水体中过饱和TDG的释放的相关技术，以缓解高饱和度TDG水流对网箱中鱼类的不利影响，对于河道网箱养殖的发展将产生重要的实际应用价值和现实意义。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于移动曝气帷幕缓解复杂流场河道网箱内水体过饱和TDG的装置及方法，利用移动曝气帷幕促进流场复杂河道水体中过饱和TDG释放，解决复杂流场河道内网箱鱼类养殖中水体TDG过饱和的问题。