一种适用于水电站的淡水壳菜光驱控制方法

摘要

本发明公开了一种适用于水电站的淡水壳菜光驱控制方法，包括以下步骤：S1、采集清洁能源，清洁能源转换为电能并进行储存；S2、将储存的电能转化为光能，基于光照技术将所述光能作用于生长有淡水壳菜幼虫和成贝的水域和生长基质表面；S3、通过照射淡水壳菜，抑制幼虫的活动和生长，降低淡水壳菜成贝的生长速度和活动范围，从而抑制淡水壳菜的生长与繁殖。本发明首次提出了光驱技术控制淡水壳菜这一方法，通过清洁能源发电储存并转化为光能，采用光照这一物理技术，极大的降低了淡水壳菜防控方法的成本，与传统化学药剂方法相比对环境更加友好，无二次污染，为水电站、输水工程等淡水壳菜的防治提供了新的思路。

权利要求

1.一种适用于水电站的淡水壳菜光驱控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、采集清洁能源，将所述清洁能源转换为电能并进行储存；

S2、将储存的电能转化为光能，基于光照技术将所述光能作用于生长有淡水壳菜幼虫和成贝的水域和生长基质表面；

S3、通过光照照射淡水壳菜，抑制幼虫的活动和生长，降低淡水壳菜成贝的生长速度和活动范围，从而抑制淡水壳菜的生长与繁殖；

随着水深增加，所述淡水壳菜幼虫密度呈现先降低后增加，又逐渐降低的趋势；

将所述清洁能源转换为电能并进行储存的方法包括：安装太阳能电池板（1），所述太阳能电池板（1）将所述清洁能源转化为化学能并储存在电源（2）中；

所述电源（2）连接有若干灯管（3），所述灯管（3）通过不同的固定方式实现高强度光照，抑制淡水壳菜幼虫活动或导致其沉降，同时使得淡水壳菜成贝的繁殖和活动受到抑制；

所述灯管（3）的固定方式包括：将所述灯管（3）固定在浮框（4）上，保持所述浮框（4）浸没在水面以下深度大于h的水深，其中所述浮框（4）浸没在水面以下的高度为水体的真光层，所述浮框（4）的一侧通过铁索或者绳索固定在进水口、趸船或者大坝上，用于防止风力和水流作用导致所述浮框（4）大幅度移动；

计算所述浮框（4）浸没在水面以下的高度h的方法为：

式中，SD为所在水体的透明度。

2.根据权利要求1所述的适用于水电站的淡水壳菜光驱控制方法，其特征在于，所述灯管（3）的固定方式还包括：通过支架（5）将所述灯管（3）固定在升船机轿厢（10）的墙面上，所述支架（5）与墙面的角度通过转轴进行调节，所述转轴用于根据水位、水深调节支架的角度。

3.根据权利要求2所述的适用于水电站的淡水壳菜光驱控制方法，其特征在于，所述灯管（3）为防水性灯管，其外部装有防水性密封玻璃套管，用于保证灯管在水下正常工作。

4.根据权利要求3所述的适用于水电站的淡水壳菜光驱控制方法，其特征在于，所述灯管（3）还连接有电源控制器，所述电源控制器用于控制所述灯管（3）的运行时间。

5.根据权利要求1所述的适用于水电站的淡水壳菜光驱控制方法，其特征在于，所述高强度光照包括所有波段的可见光。

6.根据权利要求5所述的适用于水电站的淡水壳菜光驱控制方法，其特征在于，通过所述高强度光照还能够对滤水器、冷却器部件里的水和金属壁面进行照射，直接将淡水壳菜幼虫和成贝杀死。

说明书

一种适用于水电站的淡水壳菜光驱控制方法

技术领域

[0001] 本发明涉及淡水壳菜治理领域，尤其涉及一种适用于水电站的淡水壳菜光驱控制方法。

背景技术

[0002] 淡水沼蛤，俗称淡水壳菜，又名“死不丢”，双壳纲，贻贝科。淡水壳菜外形近似三角形，壳质薄而坚硬，靠分泌的足丝附着在船舶底部、石壁、水电站闸门、输水管道等物体上。雌雄异体，少量为雌雄同体，体外受精，生长发育经历幼虫、稚贝和成贝三个阶段，幼虫阶段浮游在水体中，稚贝和成贝阶段固着生长，以纤毛运动摄取水中的浮游生物和有机碎屑等为生。近年来，抽水蓄能电站中爆发了一系列淡水壳菜入侵引起的环境问题，使水工构筑物过水断面流量降低、管道堵塞，严重的造成发电机组停机；机组内淡水壳菜死亡后容易散发恶臭，严重影响机组工作的检修工作并造成水质恶化；淡水壳菜足丝附着后分泌出的有机酸等会腐蚀机组，造成金属部件腐蚀和老化。我国珠江流域和长江流域多个水电站和输水调水工程均受到淡水壳菜入侵，不仅影响了工程设备的运行安全和生产效率，带来较大的经济损失，同时也会破坏入侵地的生态系统平衡。

[0003] 淡水壳菜入侵是世界范围内的治理难题，国内外专家和学者从物理、化学和生物三个方面提出了各种治理方法。物理方法主要有紫外线杀灭法、超声波杀灭法、被固着物体表面涂刷防护涂料法等，化学方法主要有投加次氯酸钠、高锰酸钾等化学药剂，但目前多数水电站和调水工程均为饮用水源区，采用化学方法治理淡水壳菜将对供水安全产生较大的威胁。生态调控主要是基于生态系统中的捕食和竞争关系，通过投放淡水壳菜的天敌（主要是鱼类）等手段来抑制淡水壳菜的生长，但是生物防治需要经过长期的调控和评估，要避免造成投放的鱼类数量过多而对已有的鱼类产生影响，也不能因投放的种类和数量太少从而达不到控制淡水壳菜的效果。综合三类方法，物理方法相对来说更加安全、环保、局部见效快，应用范围也更加广泛。

[0004] 已有发明公开了一种次氯酸钠联合水力冲刷去除淡水壳菜的方法，该方法在大型水利工程，特别是大型饮用水源地型水电站难以使用；也有发明中公开了改性、复合涂料，在涂刷后对淡水壳菜具有较好的防附着效果，但涂料涂刷成本较高，在水库混凝土构筑物等部位难以大面积应用。还有发明公开了一种适用于船舶闸门的淡水壳菜防治方法，包括黏土层、土工布层、胶粘层等，虽然可能对淡水壳菜具有比较好的防治效果，但涂层涂刷层数较多，容易受天气、温度、湿度等影响，难度较大，实际操作实施难度大，效果也会大打折扣。

[0005] 已有研究表明，淡水壳菜具有负趋光性，喜欢生长在阴暗避光环境中。野外调研也发现，太阳光照射强烈的水域淡水壳菜密度远远低于阴暗面。LED光源具有体积小、寿命长、效率高等优点，平均寿命达10万小时，运用其控制淡水壳菜幼虫具有一定效果。激光是一种高强度、高相干性的光源，局部激光照射能使淡水壳菜死亡。

发明内容

[0006] 本发明针对现有技术的不足，基于淡水壳菜幼虫及成贝的负趋光性特点，公开了一种适用于水电站的淡水壳菜光驱控制方法，采用光抑制的手段对淡水壳菜幼虫进行杀灭、驱除，对成贝的生长和繁殖进行抑制，从而实现在淡水壳菜幼虫和成贝阶段对淡水壳菜进行防控。

[0007] 为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

[0008] 一种适用于水电站的淡水壳菜光驱控制方法，包括以下步骤：

[0009] S1、采集清洁能源，将所述清洁能源转换为电能并进行储存；

[0010] S2、将储存的电能转化为光能，基于光照技术将所述光能作用于生长有淡水壳菜幼虫和成贝的水域和生长基质表面；

[0011] S3、通过光照照射淡水壳菜，抑制幼虫的活动和生长，降低淡水壳菜成贝的生长速度和活动范围，从而抑制淡水壳菜的生长与繁殖。

[0012] 优选的，将所述清洁能源转换为电能并进行储存的方法包括：安装太阳能电池板，所述太阳能电池板将所述清洁能源转化为化学能并储存在电源中。

[0013] 优选的，所述电源连接有若干灯管，所述灯管通过不同的固定方式实现高强度光照，抑制淡水壳菜幼虫活动或导致其沉降，同时使得淡水壳菜成贝的繁殖和活动受到抑制。

[0014] 优选的，所述灯管的固定方式包括：将所述灯管固定在浮框上，保持所述浮框浸没在水面以下深度大于h的水深，其中所述浮框浸没在水面以下的高度为水体的真光层，所述浮框的一侧通过铁索或者绳索固定在进水口、趸船或者大坝上，用于防止风力和水流作用导致所述浮框大幅度移动。

[0015] 优选的，计算所述浮框浸没在水面以下的高度h的方法为：

[0016]

[0017] 式中，SD为所在水体的透明度。

[0018] 优选的，所述灯管的固定方式还包括：通过支架将所述灯管固定在升船机轿厢的墙面上，所述支架与墙面的角度通过转轴进行调节，所述转轴用于根据水位、水深调节支架的角度。

[0019] 优选的，所述灯管为防水性灯管，其外部装有防水性密封玻璃套管，用于保证灯管在水下正常工作。

[0020] 优选的，所述灯管还连接有电源控制器，所述电源控制器用于控制所述灯管的运行时间。

[0021] 优选的，所述高强度光照包括所有波段的可见光。

[0022] 优选的，通过所述高强度光照还能够对滤水器、冷却器部件里的水和金属壁面进行照射，直接将淡水壳菜幼虫和成贝杀死。

[0023] 本发明的有益效果为：

[0024] 本发明首次提出了光驱技术控制淡水壳菜这一方法，通过光照技术，极大的降低了淡水壳菜防护方法的成本，与传统化学药剂方法相比对环境更加友好，为水电站、输水工程等淡水壳菜的防治提供了新的思路。

附图说明

[0025] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0026] 图1为本发明方法流程示意图；

[0027] 图2为本发明实施例适用于水库坝前进水口的光驱技术控制淡水壳菜方法示意图；

[0028] 图3为本发明实施例适用于升船机轿厢的淡水壳菜光驱技术控制淡水壳菜方法示意图；

[0029] 图4为本发明实施例适用于水电站机组管道内激光照射法杀灭淡水壳菜方法示意图；

[0030] 其中，1‑太阳能电池板，2‑电源，3‑灯管，4‑浮框，5‑水面，6‑灯光示意，7‑支架，8‑过往船只，10‑轿厢，11‑激光器，12‑上端盖，13‑管道。

具体实施方式

[0031] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0032] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

[0033] 本发明将从三种实施例来描述本发明的工作过程。

[0034] 实施例1.适用于水库坝前进水口的光驱技术控制淡水壳菜方法

[0035] 如图2所示，水电站进水口拦污栅等部位比表面积大，拦污栅多为金属结构，因此很容易滋生淡水壳菜。因此，将在进水口区域采用光驱技术，在水面以上和水面以下均安装灯管3，控制淡水壳菜的生长。在本实施例中灯管3为LED灯管。

[0036] 具体工作过程为：在大坝的坝顶、趸船或者岸边安装太阳能电池板1，太阳能电池板1将光能转化为化学能储存在电源2中，所述电源2的输出电压为220V，所述电源2与多个LED灯管相连接，所述LED灯管为大功率、高光强的灯管，所述LED灯管固定在浮框4上，所述浮框4为高强度金属管和塑料框相结合的浮框结构，其作用在于固定和支撑LED灯管，所述浮框4主体部分由不锈钢钢管组成，可保证浮框4的重力与浮力相互作用，使得浮框的一部分淹没在水面5以下，所述浮框4浸没在水面以下的高度为水体的真光层，所述浮框4的一侧通过铁索或者绳索固定在进水口、趸船或者大坝上，目的在于防止风力和水流作用导致浮框4大幅度移动，水面以下LED灯管的安装高度计算公式如下：

[0037]

[0038] 式中h为图2所示的水下安装高度，SD为所在水库的透明度（m）。

[0039] 研究表明，淡水壳菜幼虫在水库中的垂向分布与水体透明度、水深、温度、藻密度等因素有关。真光层是指水体中藻类等生物光合作用产生的氧气大于生物呼吸作用消耗的氧气的水层，一般为透明度的3倍左右。本申请人在我国南方某水库中的调查监测发现，随着水深增加，淡水壳菜幼虫密度呈现先降低后增加，又逐渐降低的趋势。其中，表层水体和和真光层以下附近的水层淡水壳菜幼虫密度最高，因此在实际的淡水壳菜防控中，可针对幼虫的这一分布规律，在水面上和真光层部位安装高强度灯管，既可以使高强度的光直接作用于藻类、有机质和淡水壳菜幼虫丰富的表层水，也可以通过水下光照灯管实现对真光层以下幼虫的强烈干扰和抑制，更高强度的激光能导致幼虫沉降甚至死亡，从而实现在幼虫阶段控制淡水壳菜的生长发育和繁殖。

[0040] 图2中6为灯光示意，表示光照的方向，但本实施例中所述的光照方式包括但不限于图中所示。

[0041] 所述LED灯管为防水性灯管，可避免水下长时间浸泡导致其损坏。所述LED灯管的外部装有防水性密封玻璃套管，其作用在于保证灯管的正常工作。

[0042] 实施例2：适用于升船机轿厢的淡水壳菜光驱技术控制方法

[0043] 本实施例适用于升船机轿厢10的淡水壳菜防控，如图3所示，主要包括电源2、灯管3、支架7三部分。在本实施例中，灯管3为LED灯管，升船机轿厢10由于其特殊的构造导致其中水流速较低，阳光不能直射，温度变化较小，长期处于阴暗的条件，轿厢10两侧多为混凝土墙面，导致轿厢10既是淡水壳菜幼虫滋生的绝佳胜地，混凝土墙壁又为淡水壳菜成贝提供了理想的附着基质，因此，升船机轿厢的淡水壳菜防治十分必要。所述升船机轿厢10多为我国水库大坝的过船设备，所述轿厢10的两侧均为混凝土结构，且轿厢内流速较低，光线较暗，水中淡水壳菜幼幼虫密度较高，墙壁上淡水壳菜密度较高。

[0044] 所述LED灯管为防水型水下高强度灯管，通过支架7固定在升船机轿厢10的侧面墙上，所述LED灯管的水下安装高度h为实施例1中的安装高度；图3中5为水面，8为过往船只，船只的通行不会影响水下和水上灯管的工作，水上灯管通过支架7进行固定，支架7与墙面的角度可以通过转轴调节和固定，以实现水面光强最适宜的照射角度。

[0045] 具体的工作过程为：在淡水壳菜繁殖的季节（南方地区通常在3月 9月），在升船机~轿厢10两侧安装多组LED灯管，同时在水下也进行灯管安装，LED灯管的电源控制器可控制其运行时间，为实现更好的效果，可适当延长光照时间，提高光照强度，通过两侧对向照射，抑制水下淡水壳菜幼虫和墙壁表面淡水壳菜成贝的生长和繁殖。

[0046] 实施例3：激光照射法杀灭电站机组管道内的淡水壳菜

[0047] 在本实施例中，灯管3为激光灯管。激光具有高亮度、高相干性的特点，是一种能量高度集中的可见光，在军事、农业、生物医药等领域内具有广泛的应用。本实施例提出了激光照射杀灭淡水壳菜的方法，在水电站机组停机后，采用高强度激光器11对滤水器、冷却器等部件的水和金属壁面进行照射，运用激光的高亮度、高能量，持续照射一定时间后可直接将淡水壳菜幼虫和成贝杀死。

[0048] 工作过程：如图4所示，开启大功率激光器11，所述激光器11的功率为1W至5W，波长包括但不限于650nm红光、532nm绿光，将激光器11的出光口对准管道13的上端盖12，所述管道13包括但不限于滤水器、冷却器、输水管道等常见的电站金属部件，在电站检修期间，采用激光照射的技术，快速将淡水壳菜成贝杀死，并将残留在管道水中的幼虫杀灭，该方法尤其适用于电站检修阶段，在机组停机期间，采用激光辐照技术，可以在短时间内杀灭机组部件及管道内的淡水壳菜。为了提高淡水壳菜的杀灭效果，本实施例所涉及的激光器是市面上已经成熟的大功率固体激光器和气体激光器，激光器运行的数量可根据实际淡水壳菜附着密度大小增加或减少，以达到最佳的杀灭效果。

[0049] 本实施例与化学药剂杀灭法相比，是一种环保、安全的方法，不会对管道水质产生不良影响，对于管道内部防护涂料难以涂刷的部位，可通过激光的高热量将幼虫和成贝杀灭，与已有方法相比，光照技术，特别是激光杀灭技术是一种新型、无污染、低成本的技术。

[0050] 本发明首次提出了光驱技术控制淡水壳菜这一方法，通过光照技术，极大的降低了水电站淡水壳菜防控的成本，与传统化学药剂方法相比对环境更加友好，为水电站、输水工程等淡水壳菜的防治提供了新的思路。

[0051] 以上所述的实施例仅是对本发明优选方式进行的描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。