一种水下光照调控装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及光照设备技术领域，特别是用于改善水下光照条件，以促进生态平衡、消除污染的的水下光照调控装置，主要用于水污染治理，特别是促进自然水体的自净能力，其次用于水产养殖，增加产量，降低病死率。
【背景技术】
[0002]2015年4月2日国务院发布《水污染防治行动计划》(即“水十条”)，提出到2020年全国水环境质量得到阶段性改善，污染严重水体较大幅度减少，饮用水安全保障水平持续提升，地下水超采得到严格控制，地下水污染加剧趋势得到初步遏制，近岸海域环境质量稳中趋好，京津冀、长三角、珠三角等区域水生态环境状况有所好转。到2030年，力争全国水环境质量总体改善，水生态系统功能初步恢复。到本世纪中叶，生态环境质量全面改善，生态系统实现良性循环。
[0003]水环境保护事关人民群众切身利益，事关全面建成小康社会，事关实现中华民族伟大复兴中国梦。当前，我国一些地区水环境质量差、水生态受损重、环境隐患多等问题十分突出，影响和损害群众健康，不利于经济社会持续发展。
[0004]当前，全国水环境的形势非常严峻。体现在三个方面:第一，就整个地表水而言，受到严重污染的劣V类水体所占比例较高，全国约10%，有些流域甚至大大超过这个数。如海河流域劣V类的比例高达39.1%。第二，流经城镇的一些河段，城乡接合部的一些沟渠塘坝污染普遍比较重，并且由于受到有机物污染，黑臭水体较多，受影响群众多，公众关注度高，不满意度高。第三，涉及饮水安全的水环境突发事件的数量依然不少。
[0005]污水治理除了利用污水处理厂来净化以外，自然水体也有自净能力。污水排入水体后，一方面对水体产生污染，另一方面水体本身有一定的净化污水的能力，即经过水体的物理、化学与生物的作用，使污水中污染物的浓度得以降低，经过一段时间后，水体往往能恢复到受污染前的状态，并在微生物的作用下进行分解，从而使水体由不洁恢复为清洁，这一过程称为水体的自净过程。但其自净需要的时间长，范围大。如果能够提高自然水体的自净能力则非常有利于全国水环境改善。BOD5(生化需氧量)就是一个表示水体被有机物污染程度的重要指标。
[0006]空气中的分子态氧溶解在水中称为溶解氧。溶解氧值是研宄水自净能力的一种依据。水里的溶解氧被消耗，要恢复到初始状态，所需时间短，说明该水体的自净能力强，或者说水体污染不严重。否则说明水体污染严重，自净能力弱，甚至失去自净能力。
[0007]水体富营养化是指因湖泊、河流、水库等水体中氮、磷等植物营养物质含量过多所引起的水质污染现象。生活污水以及化肥、食品、洗涤剂等工业产生的废水中，含有大量的氮、磷等植物营养元素。这些物质进入水体后，使水中营养物质过剩，藻类大量繁殖，引起水中溶解氧大量减少，水质恶化，最终导致鱼、虾等水生生物死亡。这种现象在湖泊出现叫“水华”，在海湾出现叫“赤潮”。
[0008]治理水体富营养化，我们从一种典型的水生植物一一水葫芦入手，水葫芦学名凤眼莲。水葫芦茎叶悬垂于水上，蘖枝匍匐于水面，其须根发达，分蘖繁殖快，管理粗放，是美化环境、净化水质的良好植物。
[0009]但是，水葫芦的繁殖能力极其旺盛，一旦有适合它生长的环境，它便快速生长，并成为当地的优势物种，抑制或影响其他物种的生长，破坏生态多样性，极易造成该地区生态恶化，物种单一。水葫芦繁殖速度极快，生长时会消耗大量溶解氧，几乎成了“污染”的代名词，滇池、太湖、黄浦江及武汉东湖等著名水体，均出现过水葫芦泛滥成灾的情况，耗费巨资也无法根治，水葫芦给滇池造成损失的案例是入侵物种危害的经典案例之一。
[0010]水葫芦的危害根源主要包括两个方面，一方面是对其生活的水面采取了野蛮的封锁策略，挡住阳光，导致水下植物得不到足够光照而死亡，破坏水下动物的食物链，导致水生动物死亡。另一方面是某些其代谢产物对于其它水生植物产生的化感作用一一但这种化感作用经研宄在其根区光照充足的时候得到抑制(影响水生高等植物与藻类之间克生作用的因素唐萍)。
[0011]目前解决水葫芦的危害的方法打捞法，机械打碎沉底法，化学除草法等。打捞法是目前最常用的方法，效果虽好但人力物力投入很大，而且不治本，常常反复。机械打碎水葫芦并将其沉底的方法过于简单粗暴，且营养依然存在水中，而且腐烂的水葫芦加剧了水质恶化。化学除草法更加破坏生态平衡，同时没有清除水中的营养，效果最差。
[0012]虽说泛滥的水葫芦造成了生态灾难，但是水葫芦确实能治污水:水葫芦的吸污能力在所有的水草中，被认为是最强的，在适宜条件下，一公顷水葫芦能将800人排放的氮、磷元素当天吸收掉，水葫芦还能从污水中除去镉、铅、汞、铊、银、钴、锶等重金属元素。
[0013]然而，现有技术是无论哪种方法，都是要消灭浮水植物，费时费力而且效果不佳，有的方法还增加了其它污染(例如用化学除草剂)。
[0014]如果能够即保持水葫芦正常生长，又能让水体中的生物生存，则可以使水体保持较高的自净能力，也能保证生物多样化。
[0015]水相对于空气是一种光密介质，依据光学原理，光在两种介质间传播时，在光疏介质，光线与法线的夹角比光密介质光线与法线的夹角大，入射角与折射角为正相关。当太阳高度角越低，即入射角越大，则照射入水中的折射角越大，达到相同深度的光线的光程越长，受到的削弱越多，因此水中的照度越小。同时，当太阳高度角越低，折射的光线就越少，反射的光线越多，照射进水中的光线就越少，水面及水里的杂质、浮游生物、水生动植物等都会遮挡阳光，影响阳光在水中的照明。
[0016]如图1所示，针对以上影响水下光照条件的因素，可采用“物理开窗”的方式进行改善，具体方式是采用某种物理结构(例如框架等)放置在水葫芦I的水域，挤占水葫芦I的生长区域，从而在水体上形成若干类似天窗的透光区域，通过这些透光区域向水下投射光线，改善水下光照条件，在利用水葫芦I解决水体富营养化引发的各种水华、赤潮等问题的同时，可避免水葫芦I对水体生态系统造成不利影响，从而达到保持生态平衡，消除污染的目的。
[0017]但是，根据光学知识可知，在通过窗口向水下投射光线时会存在较大的死角区域H，导致投射的光照范围较为有限，对此，要么增大水域上的窗口面积，要么增加水域上的窗口数量，不论哪一种方式都会过多的挤占浮水植物的生长空间，导致净水效果变差，而且所需要的设备体积较大、数量较多，成本将大幅提高。
[0018]因此，在向水下投射光线的过程中，如何避免过多的挤占浮水植物的生长空间即可达到改善光照条件的目的，是本领域技术人员需要解决的技术问题。
【实用新型内容】
[0019]本实用新型的目的是提供一种水下光照调控装置。该装置向水下投射光线的范围可扩展至死角区域，所需的布置面积和数量都大为减少，不会过多的挤占浮水植物的生长空间，进而保证了净水效果。
[0020]为实现上述目的，本实用新型提供一种水下光照调控装置，用于分布在需光水域，包括能够漂浮于或安置于水面的光路器件，所述光路器件的主体部分为透光区域，所述光路器件为凹透镜或光学特性等效于凹透镜的透光体，其光线收集面向上，光线扩散面向下，并挤压水体形成与光线扩散面相一致的形状，以向其下方及周边的受遮挡区域投射光线。
[0021]优选地，所述透光体由透明材料制成，其光线扩散面为球面。
[0022]优选地，所述透光体由透明材料制成，其光线扩散面的横截面轮廓为二次曲线、二次曲线的的等效曲线或者内接于所述二次曲线、等效曲线的多段线。
[0023]优选地，所述透光体由其横截面轮廓沿放样路径放样形成，所述放样路径为原点旋转放样路径、直线放样路径、曲线放样路径或多段线放样路径，且放样为等截面放样或变截面放样。
[0024]优选地，所述透光体上方设有透光顶盖或与之上下对称的另一透光体。
[0025]优选地，所述凹透镜或透光体的光线扩散面下方设有光导管。
[0026]优选地，所述光导管下端设有另一凹透镜或透光体。