[发明专利]一种恢复沉水植被的水下补光系统

说明书

技术领域

本发明属于环境保护生态工程技术领域，尤其涉及一种恢复沉水植被的水下补光系统，更具体的说，是恢复富营养化水体中沉水植被生物群落的补光系统。

背景技术

水体在处于富营养化的状态下，往往存在两种有明显差异的情况：一种是水质清澈，有很高的生物多样性，沉水植物生物群落丰富。另一种是水质混浊，水中生物以浮游植物为主，这样导致光的可利用性降低，阻碍大型水生植物的生长。沉水植物是整个植物体沉没在水下的植物类群，是水体生物多样性赖以维持的基础。自20世纪80年代以来，沉水植物逐步受到人们的关注，植被的恢复重现是湖泊富营养化治理的关键，这一观点得到了广泛的认同。恢复水生植被逐步成为富营养化水体治理的重要内容。

水下光强对维系水体生态系统的健康起着重要作用。富营养化的水体中，由于水体溶解物、悬浮颗粒物、水深和藻类大量繁殖的影响，源自太阳的光能迅速衰减，加之在水气交界处的损失(10％左右)，水体中易发生光照不足的现象，因此水下光照缺乏是沉水植物消亡的直接原因。富营养化水体中藻类易爆发，覆盖在上层水体遮住水下光线，影响沉水植物的光合作用。因此，需要借助辅助手段引入水下光源。

沉水植物光合作用的光补偿点，决定了沉水植物在水下可分布的最大深度和光合产量及其竞争能力。富营养化水体中CDOM和浮游植物都有累积遮光效应，水生植物在这样的体系中更易受到光因子的限制。有研究表明：（1）光照强度与水深呈显著负相关；（2）光补偿深度与透明度呈显著线性相关；（3）水体深度大于光补偿深度是造成沉水植物死亡的重要原因。因此，借助辅助手段增强水下光照是恢复沉水植被的有效措施。

目前，水体富营养化治理主要采用营养盐控制、生物调控、水生高等植物修复、物理生态工程等技术手段。通过植物自身的生长代谢可大量吸收氮、磷等水中的营养物质、吸附悬浮颗粒物并抑制藻类生长。现有沉水植物恢复方法（可调节的受污染浅水湖泊沉水植物恢复方法及装置，专利申请200910229851.2；一种水下可调复合式生态净化水质装置，专利申请号200820151309.0；一种净化富营养化水体的潜没式生态悬床，专利申请号200910034673.8）可根据透明度及水质参数调整浮床的入水深度，从而促进沉水植被的恢复以去除水体营养盐。

国内外研究者已对水体富营养化的治理进行了较为广泛的研究，研发了一系列技术，但现有的沉水植物恢复方法，都是利用各种形式的潜式悬床固定植被。浮床成本高，后期管理维护繁琐。我国大中型浅水湖泊水体的透明度不高，水深达到一定的深度后，沉水植物由于光照的减弱而难以正常生长，是水体生态恢复亟待解决的难题。目前未见有水下补光系统用于恢复沉水植被的报道，该补光体系的设计对于富营养化水体的生态恢复具有积极的意义。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种恢复沉水植被的水下补光系统，来解决富营养化水体由于浊度高、水体透光性低造成的沉水植被难以恢复的问题。

本发明包括水下部分、陆地部分、水陆连接部分，水下部分通过水陆连接部分与陆地部分相连接。

水下部分包括调节杆、电线、光源传感器、防水LED光源；其中调节杆有四根，每根调节杆长度均为3m，且中心开有通孔，四根调节杆通过插销固定于调节杆中心连接点，每根调节杆可沿水平方向自由旋转；调节杆自调节杆中心连接点向外，每隔25cm开有一个光源固定孔，电线自调节杆中心连接点向外顺着调节杆布置，并在每个光源固定孔处留有电线接口；防水LED光源与光源固定孔处留有的电线接口相连接，固定在光源固定孔下方50cm处；尼龙绳一端连接防水LED光源，另一端固定在光源固定孔上，尼龙绳和电线共同牵引防水LED光源；光源传感器固定在调节杆中心连接点下方60cm处，用于探测水下植物生长所处区域的光照强度。

陆地部分包括太阳能电池、LED电源控制装置；太阳能电池与LED电源控制装置相连接，LED电源控制装置通过电线与水下部分相连接，并将太阳能转化的电能引入水下照明，然后通过光源传感器探测水下植物生长所处区域的光照强度，根据特定恢复植物的需光要求设定光照强度值，由LED电源控制装置调节防水LED光源开启的盏数及强度。

水陆连接部分包括牵引绳、浮子、固定桩；牵引绳的一端通过浮子与调节杆中心连接点相连接，另一端与固定桩相连接；固定桩固定于陆地表面，固定整个系统的位置；浮子漂浮于水面；牵引绳、浮子共同调节水下部分在水面之下的深度。