CN114560572B - 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 - Google Patents

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 Download PDF

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Abstract

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。

Description

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
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。
本发明的主要技术构思是：在河道网箱迎水面布置曝气管组件和水流流向计，根据水流流向计测定的水流流向来调整曝气管的角度，进而使曝气产生的曝气帷幕与水流方向之间基本垂直，以确保曝气帷幕与水流之间的有效接触面积最大化，促使河道水体的TDG快速释放，进而有效降低网箱内水体的TDG饱和度。利用TGP测定仪和温度测量仪实时监测网箱内水体的TDG饱和度和温度，根据网箱中的鱼类在测量温度下对TDG饱和度的耐受阈值与网箱内水体的实际TDG饱和度之间的差异，实时调控曝气量，实现河道网箱内水体的TDG饱和度的及时调控。通过以上技术构思来解决复杂流场河道内网箱鱼类养殖面临的水体过饱和TDG难以及时和有效消除等问题。
为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
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，包括TGP测定仪、温度测量仪、空气压缩机、气体流量计、压力表、水流流向计、曝气管组件以及控制计算机；
曝气管组件设于网箱迎水面的外侧，由支架和至少一排水平设置的曝气管排构成，每排曝气管排包括至少两根并列连接的曝气管，曝气管上布设有若干曝气头，支架上安装有水流流向计；曝气管排相对于网箱迎水面的角度通过角度调节机构调节；
空气压缩机的出气口经管件与曝气管连通，空气压缩机与曝气管之间的管道上设有控制阀、气体流量计和压力表；TGP测定仪和温度测量仪安装于网箱内；
空气压缩机、TGP测定仪、温度测量仪、水流流向计、控制阀以及角度调节机构均与控制计算机信号连接，控制计算机根据水流流向计测得的水流流向数据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°，控制计算机根据TGP测定仪测得的TDG饱和度数据与网箱中鱼类对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。
上述装置的技术方案中，曝气帷幕是指曝气管排上的曝气头在水下曝气形成的一道气体屏障。
上述装置的技术方案中，控制计算机根据水流流向计测得的水流流向数据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，越接近90°，促进水体中TDG释放的效果越好，为了保证高效促进水体中TDG释放的效果，最基本地，该角度应该在90°±5°范围内，该角度优选为90°±3°，该角度进一步优选为90°±2°。
上述装置的技术方案中，曝气管组件的支架通过安装架固定在网箱迎水面的外侧，支架由横杆以及若干与横杆相连的竖杆构成，曝气管排由至少两根曝气管通过若干连接管并列连接，连接管上设有衔接头，各衔接头与各竖杆的下端可转动连接。一种可行的衔接头与竖杆的连接方式为：衔接头呈管状，衔接头的内径大于竖杆的直径，衔接头的下端固定在连接管上，衔接头垂直于连接管，竖杆的下端插入衔接头内并通过关节轴承连接。
上述装置的技术方案中，角度调节机构最好是位于每一排曝气管排最两端的衔接头与竖杆相连接的区域，设置在最两端有利于增加曝气管排相对于网箱迎水面的角度调节的平稳性。角度调节机构包括主动齿轮、驱动主动齿轮转动的电机以及从动齿轮，主动齿轮安装在于竖杆连接的齿轮连接杆上，主动齿轮的轴与竖杆的轴平行，从动齿轮安装在衔接头上并以衔接头为轴，主动齿轮与从动齿轮相互咬合，在电机驱动下，主动齿轮转动带动从动齿轮转动进而带动曝气管排运动，调节曝气管排相对于网箱迎水面的角度。
进一步地，上述装置的技术方案中，角度调节机构最好是罩设于不锈钢箱体中，以避免河流垃圾牵绊角度调节机构，防止角度调节机构锈蚀并避免水流对角度调节机构造成冲击。
进一步地，上述装置的技术方案中，所述角度调节机构与控制计算机信号连接，是指各调节机构的电机的电源分别与控制计算机信号连接，通过控制计算机控制分别各电机的开启与关闭状态。
上述装置的技术方案中，空气压缩机、TGP测定仪、温度测量仪、水流流向计、控制阀以及角度调节机构与控制计算机之间信号连接，可以是无线连接传输信号，也可以是有线连接传输信号，具体可根据采用的相应的仪器的信号传输方式决定。
上述装置的技术方案中，曝气管的长度与网箱安装曝气管组件的迎水面的宽度相等。
上述装置的技术方案中，根据河道流场及水体TDG饱和度以及网箱尺寸等情况，可在网箱的同一个迎水面上设置1～3排曝气管排，每排曝气管排包括2～5根并列连接的曝气管。当在网箱的同一个迎水面上设置2～3排曝气管排时，各排曝气管排安装在网箱迎水面的不同高度位置。曝气管排的安装高度处于网箱的底面之前并且处于水面以下。
上述装置的技术方案中，曝气管组件的支架在安装架上的安装高度可调。曝气管组件的支架以可拆卸的方式安装在安装架上，进而实现曝气管组件安装高度的调节，在实际应用中根据网箱中所养殖的鱼类和鱼类生长阶段的变化、依据网箱中鱼类的适宜生境高度来调整曝气深度以高效的曝气促进TDG释放。
上述装置的技术方案中，所述网箱迎水面是指水流流过网箱时最先通过的网箱侧面。根据网箱所处河道水流环境的不同，网箱的迎水面为一个面或者两个面，例如，当网箱处于顺直河道中时，网箱的迎水面通常为一个面，当网箱处于河道交汇处时，网箱的迎水面为处于来流方向的两个相邻的面。
当网箱的迎水面为两个面时，在两个迎水面上分别安装曝气管组件，各曝气管组件的曝气管排相的角度调节是相互独立的，以使得各曝气管组件的曝气管排曝气产生的曝气帷幕与各曝气管排所面对的水流的流向之间的夹角为90°±5°。
上述装置的技术方案中，当网箱的迎水面为一个面时，控制阀为一个，通过控制阀控制进入曝气管的气体的流量；当网箱的迎水面为两个时，除了需要一个控制曝气管气体流量的控制阀之外，还需要一个双向阀，以将空气压缩机的鼓入的气体分别通入设置在两个网箱迎水面外侧的曝气管组件的曝气管排中。
上述装置的技术方案中，曝气管的迎水面上均匀布设有若干曝气头，曝气头为微孔膜式曝气头，在曝气过程中气体从微孔膜式曝气头中以小气泡的形式释放。一种可行的微孔膜式曝气头，其膜孔直径可为0.08～0.1mm，单个曝气头的曝气量阈值可为1～10m3·h-1，通过调节空气压缩机的压力和微孔膜式曝气头的膜孔直径可以调节单个曝气头的曝气量。
上述装置的技术方案中，曝气管排距离网箱迎水面的距离优选为0.3～1m。
上述装置的技术方案中，TGP测定仪距离水面的距离为1～2m，水流流向计距离水面的距离为2～3m。
上述装置的技术方案中，空气压缩机安装在设置于网箱顶部且高于水面的安装平台上，安装平台应当能够防水防雨，控制计算机也可安装在所述安装平台上，还可以安装在岸上能防水防雨的地方。
上述装置的技术方案中，所述网箱为单个的网箱，或者由多个网箱组成的鱼排式网箱，当网箱在实际河道中单独布置时，上述装置中的网箱是指单个网箱，当的单个的网箱在河道中合并布置在一起形成鱼排式网箱时，上述装置中的网箱是指这种鱼排式网箱。
上述装置的技术方案中，通过控制计算机控制角度调节机构调节曝气管排相对于网箱迎水面的角度时，首先水流流向计实时测定水流流向并传输给控制计算机，由控制计算机判断曝气管排与水流之间的夹角是否在90°±5°范围，若在，在不必调节曝气管排的角度，若不在，则通过控制计算机计算处于同一曝气管排上的两个角度调节机构的主动齿轮应当转动的距离，然后将该转动距离的指令传输给角度调节机构的电机，由电机执行该指令即可实现曝气管排转动角度的可控调节。
上述装置的技术方案中，由于鱼类对TDG饱和度的耐受阈值会受到温度的影响，因此，所述网箱中鱼类对TDG饱和度的耐受阈值，是指在温度测量仪实时测量的温度条件下网箱中鱼类对TDG饱和度的耐受阈值，即控制计算机根据TGP测定仪测得的TDG饱和度数据与网箱中鱼类在测量温度下对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。
本发明还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的方法，其特征在于，该方法使用上述装置，包括以下步骤：
①在处于流动水体中的网箱的迎水面上安装上述装置；
②通过TGP测定仪、温度测量仪和实时测定网箱内水体的TDG饱和度和温度并实时传输给控制计算机，通过水流流向计实时测定水流流向并传输给控制计算机；
当网箱内水体的TDG饱和度高于网箱中鱼类在测量温度下对TDG饱和度的耐受阈值时，通过控制计算机开启空气压缩机并调节控制阀的开启程度进行曝气以降低来流水体的TDG饱和度；同时，通过控制计算机控制角度调节机构实时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方向之间的夹角为90°±5°；
当网箱内水体的TDG饱和度低于网箱中鱼类在测量温度下对TDG饱和度的耐受阈值并保持该状态20～40min后，通过控制计算机关闭空气压缩机，停止曝气；
③在网箱养鱼期间持续步骤②的操作，直到打捞收获网箱中的鱼类。
上述方法的技术方案中，通过控制计算机控制角度调节机构实时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方向之间的夹角时，该角度越接近90°，促进水体中TDG释放的效果越好，为了保证高效促进水体中TDG释放的效果，最基本地，该角度应该在90°±5°范围内，该角度优选为90°±3°，该角度进一步优选为90°±2°。
与现有技术相比，本发明提供的技术方案产生了以下有益技术效果：
1.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，该装置在网箱迎水面外侧设置了曝气管组件和水流流向计，曝气管组件中的曝气管排相对于网箱迎水面的角度可调节，控制计算机可根据实时的水流流向来调整曝气管排的角度，进而使曝气产生的曝气帷幕与水流方向之间基本垂直，以确保曝气帷幕与水流之间的有效接触面积最大化，促使河道水体的TDG快速释放，进而有效降低网箱内水体的TDG饱和度。在此基础上，利用TGP测定仪和温度测量仪实时监测网箱内水体的TDG饱和度和温度，根据网箱中的鱼类在测量温度下对TDG饱和度的耐受阈值与网箱内水体的实际TDG饱和度之间的差异，实时调控曝气量，实现河道网箱内水体的TDG饱和度的及时调控。通过以上技术手段有效促进流场复杂河道水体中过饱和TDG的释放，从而有效减缓水利工程泄水造成的河道网箱水体TDG过饱和的问题，对于解决复杂流场河道内网箱鱼类养殖中水体TDG过饱和的问题具有很好的适用性，对于流动水体中网箱中鱼类的保护具有重要的实际应用价值和现实意义。
2.本发明所述装置促进流动水体中过饱和TDG释放的适用范围广，并且不会对水体造成二次污染，对于减缓库区和河道中过饱和TDG对网箱鱼类的影响是一种操作性较强的措施，并且装置结构和适用方法简单，成本低，值得并且有利于推广应用。
3.本发明还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的方法，该方法依靠控制计算机实现了对河道网箱内水体TDG饱和度的实时自动化控制，可及时高效地调整河道网箱内水体的TDG饱和度，克服了现有技术尚无专门针对动水条件下促进TDG释放的不足，解决了在复杂流场河道内网箱鱼类养殖面临的水体TDG过饱和的难题，同时，该方法的操控简单，可降低推广应用的难度。
附图说明
图1是本发明所述装置的整体结构及其在网箱上的安装示意图。
图2是网箱与本发明所述装置的曝气管组件的布置关系示意图。
图3是本发明所述装置的角度调节机构的结构和安装位置示意图。
图4为实施例1中网箱布置河段的流场示意图。
图中，1—网箱、2—TGP测定仪、3—温度测量仪、4—空气压缩机、5—气体流量计、6—压力表、7—水流流向计、8—曝气管组件、8-1—支架、8-1-1—横杆、8-1-2—竖杆、8-2—曝气管排、8-2-1—连接管、8-3—衔接头、9—控制计算机、10-1—主动齿轮、10-2—电机、10-3—从动齿轮、11—安装架、12—控制阀、13—双向阀。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明所述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的装置及方法作进一步说明。有必要指出，以下实施例只用于对本发明作进一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员根据上述发明内容，对本发明做出一些非本质的改进和调整进行具体实施，仍属于发明保护的范围。
下述实施例中，采用的测量仪器和其他相关仪器的信息如下：
气体流量计的型号为ZBL-10，量程范围为0.25～2.5m3·h-1；水流流向计为Aanderaa RCM Blue多普勒海流计，测量量程范围为0～360°，准确度为±1.5°；温度测量仪为四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室与杭州路格科技有限公司联合研制的L93-22型温度测量仪；TGP(Total Dissolved Gas Pressure)测定仪为丹麦Oxyguard公司生产的Polaris TGP测定仪，其量程为0～200％，精度为±1％。空气压缩机的型号为ZB-O 12/8，其额定流量输出为120L/min。
实施例1
本实施例中，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，其相关结构及安装方式示意图见图1～3，该装置安装在云南省绥江县新滩镇金沙江河段的网箱上，该河段的流场示意图如图4所示，图4中的箭头表示水流方向，不同颜色的区域代表各区域的水流流速不同，网箱位于交汇河道的交汇口区域，该区域的河道流场非常复杂，网箱的迎水面。根据当地实测，单个网箱的尺寸为：长5.00m、宽5.00m、高3.00～5.00m，网箱单个布置或组成4×10的鱼排式网箱。本实施例中的装置是针对网箱单个布置的情况设计的，当然通过增大本实施例中装置的尺寸，装置也可适用于鱼排式网箱。由于网箱布置在交汇河道的交汇口区域，网箱的迎水面为相邻的两个面。
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，包括TGP测定仪2、温度测量仪3、空气压缩机4、气体流量计5、压力表6、水流流向计7、曝气管组件8以及控制计算机9。
曝气管组件8为两个，分别设于网箱1的两个迎水面的外侧。每一个曝气管组件由支架8-1和一排水平设置的曝气管排8-2构成，曝气管组件8的支架8-1通过安装架11可拆卸地固定在网箱1迎水面的外侧，支架8-1由横杆8-1-1以及若干与横杆相连的竖杆8-1-2构成，曝气管排8-2由两根曝气管通过若干连接管8-2-1并列连接，曝气管的长度与网箱迎水面的宽度相等，即可曝气管的长度为5.00m，连接管上设有衔接头8-3，各衔接头与各竖杆的下端可转动连接。衔接头与竖杆的具体连接方式为：衔接头呈管状，衔接头的内径大于竖杆的直径，衔接头的下端固定在连接管上，衔接头垂直于连接管，竖杆的下端插入衔接头内并通过关节轴承连接。曝气管的迎水面上均匀布设有若干曝气头，曝气头为微孔膜式曝气头，在曝气过程中气体从微孔膜式曝气头中以小气泡的形式释放，微孔膜式曝气头的膜孔直径为0.08～0.1mm，膜厚度为2mm。每一个曝气管组件的支架上安装有一个水流流向计7，水流流向计距离水面的距离为2m。
曝气管排相对于网箱迎水面的角度通过角度调节机构调节，具体地，角度调节机构位于每一排曝气管排最两端的衔接头8-3与竖杆8-1-2相连接的区域，角度调节机构包括主动齿轮10-1、驱动主动齿轮转动的电机10-2以及从动齿轮10-3，主动齿轮安装在于竖杆连接的齿轮连接杆上，主动齿轮的轴与竖杆的轴平行，从动齿轮安装在衔接头上并以衔接头为轴，主动齿轮与从动齿轮相互咬合，在电机驱动下，主动齿轮转动带动从动齿轮转动进而带动曝气管排运动，调节曝气管排相对于网箱迎水面的角度。两个曝气管组件的曝气管排相的角度调节是相互独立的，以使得两个曝气管组件的曝气管排曝气产生的曝气帷幕与各自所面对的水流的流向之间的夹角为90°±5°。
空气压缩机4的出气口经管件与曝气管连通，空气压缩机与曝气管之间的管道上依次设有控制阀12、气体流量计5、压力表6和双向阀13。控制阀12用于控制曝气管气体流量，双向阀13用于将空气压缩机的鼓入的气体分别通入两个曝气管组件中的曝气管排中。
TGP测定仪2和温度测量仪3安装于网箱内，二者距离水面的距离均为1m。空气压缩机安装在设置于网箱顶部且高于水面的安装平台上，安装平台能够防水防雨。
空气压缩机4的电源、TGP测定仪2、温度测量仪3水流流向计7、控制阀12以及角度调节机构的电机均与控制计算机信号连接，根据采用的测量仪器和电机信号的不同，它们与控制计算机之间的信号连接为无线连接或通过信号线缆连接。控制计算机根据水流流向计测得的水流流向数据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°，控制计算机根据TGP测定仪测得的TDG饱和度数据与网箱中鱼类对测量温度下(即温度测量仪实时测定的温度条件下)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。控制计算机也安装在前述安装平台上，方便信号传输和防水防雨。
实施例2
本实施例中，以实施例所述装置和所针对的鱼排为例，说明本发明提供的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的方法，步骤如下：
①如实施例1所述，在处于图4所示流场中的河道网箱的两个迎水面上安装本发明所述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。
②开启装置的电源，通过TGP测定仪、温度测量仪和实时测定网箱内水体的TDG饱和度和温度并实时传输给控制计算机，通过水流流向计实时测定水流流向并传输给控制计算机；
若网箱内水体的TDG饱和度低于或等于网箱中鱼类在测量温度下对TDG饱和度的耐受阈值时，则控制计算机不向空气压缩机发出工作指令，空气压缩机不工作；同样的，控制计算机也不向角度调节机构发出工作指令，角度调节机构不工作。
若出现网箱内水体的TDG饱和度高于网箱中鱼类在测量温度下对TDG饱和度的耐受阈值的情况时，则通过控制计算机开启空气压缩机并调节控制阀的开启程度进行曝气以降低来流水体的TDG饱和度，例如，大马哈鱼在仔鱼、幼鱼及成鱼三个生长阶段对TDG饱和度的耐受性阈值分别为103％～104％、105％～112％、118％；同时，通过控制计算机控制角度调节机构实时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方向之间的夹角为90°±5°；当网箱内水体的TDG饱和度低于网箱中鱼类在测量温度下对TDG饱和度的耐受阈值并保持该状态30min后，通过控制计算机关闭空气压缩机，停止曝气。
③在网箱养鱼期间持续步骤②的操作，直到打捞收获网箱中的鱼类。

Claims (8)

1.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，其特征在于，包括TGP测定仪（2）、温度测量仪（3）、空气压缩机（4）、气体流量计（5）、压力表（6）、水流流向计（7）、曝气管组件（8）以及控制计算机（9）；
曝气管组件（8）设于网箱（1）迎水面的外侧，由支架（8-1）和至少一排水平设置的曝气管排（8-2）构成，每排曝气管排包括至少两根并列连接的曝气管，曝气管上布设有若干曝气头，支架上安装有水流流向计（7）；曝气管排相对于网箱迎水面的角度通过角度调节机构调节；
曝气管组件（8）的支架（8-1）通过安装架（11）固定在网箱（1）迎水面的外侧，支架（8-1）由横杆（8-1-1）以及若干与横杆相连的竖杆（8-1-2）构成，曝气管排（8-2）由至少两根曝气管通过若干连接管（8-2-1）并列连接，连接管上设有衔接头（8-3），各衔接头与各竖杆的下端可转动连接；
角度调节机构位于每一排曝气管排最两端的衔接头（8-3）与竖杆（8-1-2）相连接的区域，角度调节机构包括主动齿轮（10-1）、驱动主动齿轮转动的电机（10-2）以及从动齿轮（10-3），主动齿轮安装在于竖杆连接的齿轮连接杆上，主动齿轮的轴与竖杆的轴平行，从动齿轮安装在衔接头上并以衔接头为轴，主动齿轮与从动齿轮相互咬合，在电机驱动下，主动齿轮转动带动从动齿轮转动进而带动曝气管排运动，调节曝气管排相对于网箱迎水面的角度；
空气压缩机（4）的出气口经管件与曝气管连通，空气压缩机与曝气管之间的管道上设有控制阀（12）、气体流量计（5）和压力表（6）；TGP测定仪（2）和温度测量仪（3）安装于网箱内；
空气压缩机（4）、TGP测定仪（2）、温度测量仪（3）、水流流向计（7）、控制阀（12）以及角度调节机构均与控制计算机信号连接，控制计算机根据水流流向计测得的水流流向数据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°，控制计算机根据TGP测定仪测得的TDG饱和度数据与网箱中鱼类对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。
2.根据权利要求1所述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，其特征在于，曝气管的长度与网箱安装曝气管组件的迎水面的宽度相等。
3.根据权利要求1所述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，其特征在于，在网箱的同一个迎水面上设置1~3排曝气管排，每排曝气管排包括2~5根并列连接的曝气管。
4.根据权利要求1所述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，其特征在于，曝气管组件的支架（8-1）在安装架（11）上的安装高度可调。
5.根据权利要求1所述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，其特征在于，根据网箱（1）所处河道水流环境的不同，网箱的迎水面为一个面或者两个面；
当网箱的迎水面为两个面时，在两个迎水面上分别安装曝气管组件（8），各曝气管组件的曝气管排的角度调节是相互独立的，以使得各曝气管组件的曝气管排曝气产生的曝气帷幕与各曝气管排所面对的水流的流向之间的夹角为90°±5°。
6.根据权利要求1所述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，其特征在于，曝气管的迎水面上均匀布设有若干曝气头，曝气头为微孔膜式曝气头。
7.根据权利要求1所述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，其特征在于，TGP测定仪距离水面的距离为1~2 m。
8.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的方法，其特征在于，该方法使用权利要求1至6中任一权利要求所述装置，包括以下步骤：
①在处于流动水体中的网箱的迎水面上安装权利要求1至6中任一权利要求所述装置；
②通过TGP测定仪、温度测量仪和实时测定网箱内水体的TDG饱和度和温度并实时传输给控制计算机，通过水流流向计实时测定水流流向并传输给控制计算机；
当网箱内水体的TDG饱和度高于网箱中鱼类在测量温度下对TDG饱和度的耐受阈值时，通过控制计算机开启空气压缩机并调节控制阀的开启程度进行曝气以降低来流水体的TDG饱和度；同时，通过控制计算机控制角度调节机构实时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方向之间的夹角为90°±5°；
当网箱内水体的TDG饱和度低于网箱中鱼类在测量温度下对TDG饱和度的耐受阈值并保持该状态20~40 min后，通过控制计算机关闭空气压缩机，停止曝气；
③在网箱养鱼期间持续步骤②的操作，直到打捞收获网箱中的鱼类。
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