重力式深水网箱布局参数理论计算及影响因素分析

网箱规划布局是海水养殖全链条中的关键一环,不仅涉及到养殖产出效益,更是影响设施安全的关键因素。重力式深水网箱在未来一定时期内仍是深远海养殖的主要设施类型,有关其规划布局大多依靠以往的工程经验积累,缺乏一定的理论依据支撑。将重力式深水网箱布局分为交叉式布局和无交叉布局,从理论角度分别给出不同布局形式下网箱部分布局参数及相应的计算公式,并据此分析系泊缆根数、系泊长度以及安全控制距离等不同布局参数对规划海域网箱间距及海域利用率的影响。结果显示,随着系泊缆根数、系泊长度及安全控制距离的变化,交叉式布局网箱海域利用率相对于无交叉布局更为敏感;交叉式布局的海域利用率明显大于无交叉布局,但目前仍建议采用安全性更高的无交叉布局。

船型网箱运动-波浪场扰动-网衣受力耦合动力响应特性

船型网箱是一种由大型浮体、钢架、网衣系统及系泊系统构成的新型海洋养殖结构.大型浮体在波浪中产生的绕射和辐射作用会对波浪场产生扰动,进而改变网衣受力,这种相互作用此前还未被研究过.本文基于势流理论求得绕射波和辐射波在网衣周围波浪场的速度传递函数,同时采用莫里森方程求解计及波浪场扰动的网衣水动力载荷;对网衣水动力载荷与浮体运动不断迭代计算,实现计及网箱运动-波浪场扰动-网衣受力耦合效应的船型网箱动力响应分析;最后,研究了不同幅值的规则波下这种耦合效应对网箱运动、网衣张力、容积损失和连接器载荷的影响规律.结果发现:波浪场扰动对网箱运动和容积损失的影响不明显,但是会导致网衣张力和连接器载荷明显增大,这能够为船型网箱的结构强度校核及安全设计提供指导.

中国海水网箱的产业发展现状与未来发展方向

海水网箱养殖是水产养殖中一种重要模式。在当前海洋渔业资源日益衰退的形势下,海水网箱养殖成为中国水产养殖绿色可持续发展必然选择的方向之一。海水网箱的发展体现了中国在海水网箱高科技的集成,也代表着中国海水网箱养殖技术的逐步成熟。文章概述了中国普通网箱、深水网箱和深远海网箱的发展现状,着重介绍了以浮式网箱为代表的3种深水网箱,以及以“深蓝1号”全潜式深远海渔场为代表的3种深远海网箱的研究现状,并且提出建议:为符合中国水产养殖绿色发展的要求,海水网箱未来应沿着离岸拓展化、大型升级化、智能自动化和规模集约化的方向发展。

烟台市海洋牧场网箱养殖发展现状与对策

为研究海洋牧场网箱养殖发展现状,以烟台市海洋牧场为例,对其网箱养殖进行调研,归纳总结出烟台市海洋牧场网箱养殖发展情况。研究发现,烟台市海洋牧场网箱养殖存在缺乏养殖品种、养殖配套装备技术有待进一步发展完善、深水网箱养殖产业链不完善、政府支持力度不够及金融支撑体系有待健全等问题,提出重视海水养殖品种开发、重视养殖配套装备技术研发推广、贯彻三产融合理念、延伸产业链条、坚持规模化集约化发展、加大政策扶持力度及健全深水网箱养殖金融支撑体系等对策建议。

深水抗风浪网箱的应用与改进

嵊泗县绿华岛具有良好的海洋生态环境。蓝海洋公司自 2 0 0 0年开始进行深水抗风浪网箱养殖生产 ,先后使用了浮绳式网箱、圆形网箱、金属网箱、飞碟形网箱。在实际应用的过程中获得了丰富的技术数据和生产经验 ,也碰到了一系列问题和困难。在对这四类网箱进行生产应用的基础上 ,分析其中存在的问题和不足 ,介绍了一些问题解决的基本方法 。

深水网箱养殖水性给料投饲机设计与研究

为解决水产养殖中投饲劳动强度大、饲料破损率高、饲料浪费多,尤其是在深水网箱养殖中普通投饲机难以输送饲料至一定深度的问题,设计了一种专用的深水养殖水性给料投饲机。该投饲机结合了深水养殖的特点,以及之前在沉浮式网箱养殖方面的经验,并进行了相应试验来确定适宜的饲料与水质量比,以及进水泵功率和送料高度对吸料效率的影响,进行了饲料和水不同配比,以及不同水泵功率和不同输料深度等试验。结果显示:适宜的饲料与水质量比为1∶6;随着进水泵功率的增加,吸料效率升高;当进水泵功率保持不变,随着水深深度的增加,吸料效率逐渐减小;在进水泵功率为7.50 kW、扬程46 m时,该投饲机的吸料效率均值可达到9.46 kg/min,输送深度为水下10 m以下,满足了沉浮式网箱深水养殖的饲料投喂需求。研究表明,该水性给料投饲机可以在深水养殖中实现水下投饲,解决了深水网箱养殖面临的重要问题,并且具有较高的性价比,具有广泛应用和推广的潜力。

大型网箱起网设备及方法

我国海水网箱养殖始于20世纪70年代，但在开展深水抗风浪网箱方面的研究直到“九五”期末才开始，起步较晚。通过引进消化吸收，我国的多家科研机构成功地研制出深水抗风浪网箱设施，并迅速得到推广。目前各种深水抗风浪网箱在山东、浙江、福建、广东、海南等多个沿海地区建立了十几个深海网箱养殖示范基地，为抗风浪网箱养殖技术的推广积累了宝贵的经验。我国深水抗风浪网箱养殖技术的突破，更新了传统网箱的养殖模式，拓展了养殖空间，为促进我国海水鱼类养殖业的持续、健康、稳定发展做出了积极的贡献。

大连市乌蟒岛海域大型深水坐底式网箱建设适宜性分析

为更加准确、科学、高效地评估大型深水坐底式网箱建设的适宜性,针对大连市乌蟒岛西北部321 hm^(2)海域,对该海域的政策符合性、海况适宜性和运营增效性三方面进行调查研究,评估在该海域建设大型深水坐底式网箱的适宜性。结果显示:该海域区域1为最适宜进行大型深水坐底式网箱建设的区域,其次为区域2、3、4、5。最适宜建设区域主要位于该海域的东南部,海域面积约13 hm^(2),符合政策要求,海域水交换状况良好,海底地形平坦,地质结构稳定,地基承载力条件较好。此区域完全可满足大型深水坐底式网箱的建设和运营需求,有利于大型深水坐底式网箱的功能发挥。本研究构建了大型深水坐底式网箱建设适宜性综合评价体系,选出适宜建设区域,可为大连市乌蟒岛海域大型深水坐底式网箱的建设与发展提供参考。

网箱养殖对喀斯特深水型湖泊水体细菌群落结构的影响--以万峰湖为例

微生物群落结构的变化可反映养殖环境的变化,研究水体微生物群落结构组成及功能对管理和维护湖泊生态环境具有重要意义。2019年6月,在贵州省万峰湖(104.5~105.1°E,24.7~24.9°N)网箱上游1000 m处(对照点)、网箱内、网箱下游200、400、600、800 m处设置采样点,每个采样点均采集表层、中层(25 m)、底层(50 m)水体水样。利用高通量测序技术分析水样中细菌群落多样性,结果显示:18个水样中共鉴定出细菌38门、699属,其中Flavobacterium(黄杆菌属)和Pseudomonas(假单胞菌属)是万峰湖水体中优势菌属,网箱底层水体中分布有Lactobacillus(乳杆菌属)、Barnesiella、Shewanella(希瓦氏菌属)、Sphingomonas(鞘氨醇单胞菌属)等特异性优势菌属。对不同采样点细菌多样性分析表明:万峰湖水体与网箱的水平距离是影响细菌群落结构的关键,影响范围在800 m以内。网箱养殖造成了底层水体大量特异性细菌种属的产生。pH、总磷和化学需氧量是影响网箱水体细菌群落的关键因子。研究结果可为湖泊渔业养殖可持续性发展和湖泊生态环境保护提供参考。

基于SLA-UNet的海水网箱养殖信息提取

网箱养殖是海水养殖中最重要的类型之一,各类网箱在遥感影像中形状不一,且背景复杂,以往的网箱提取方法,未能完全模拟人类的视觉行为,以及高效利用光谱信息。针对上述问题,提出深度多循环注意力光谱的U-Net网络模型(Spectral Loopy Attention U-Net,SLA-UNet)进行网箱养殖信息提取,使用基于最优尺度寻优(Estimation of Scale Parameter,ESP)的随机森林(Random Forest,RF)算法,去除波段运算后的冗余光谱信息,并添加类似人眼的注意力行为机制,深化影响网箱信息提取的重要特征通道,同时进行边缘补齐补充损失信息,实现了网箱养殖信息的高精度提取。选取广东省湛江市和海南省临高县作为研究区域,与Canny算子、Otsu算法、PCA_Kmeans算法、基于ESP的RF算法、U-Net模型提取结果进行对比,所提SLA-UNet模型近岸网箱的提取精度为98.3%,深海网箱提取精度平均值为98.9%,验证了SLA-UNet模型在网箱养殖识别中的有效性。

海上风机基础与网箱融合系统静力计算

[目的]随着海上风电场不断增加,海域使用矛盾也越来越严重,海上风电和渔业养殖融合发展吸引越来越多的关注,并陆续提出了不同类型的风机基础融合养殖网箱的结构设计。这些设计多数处于概念设计阶段,距离工程应用还有比较遥远的距离。[方法]文章基于网衣质量相等、网衣附加海生物质量相等、网衣水动力性能等效的要求,提出高效的网箱等效载荷计算方法。根据14 MW风机设计载荷和海洋水文条件,设计适用于14 MW海上风机的导管架基础结构,并融合内网箱和外网箱,设计出2种导管架基础与海洋养殖网箱融合系统。基于Morison模型,考虑非线性波的影响,根据提出的网箱等效建模方法在SACS对不同设计进行静力分析。[结果]研究表明,内外网箱与导管架融合设计对整机频率一二阶影响较小可忽略不计,对三阶频率影响较大;转角工况是控制工况,增加内外养殖网箱后需对导管架基础进行局部加强,14 MW海上风机导管架基础与内网箱或外网箱融合的设计方案的计算结果均满足规范设计要求。[结论]研究结果可为海上风机基础与海洋养殖网箱融合系统设计的工程应用提供参考。

池塘网箱养殖水体溶解氧的测定分析

探讨了池塘网箱养殖水体网箱区、非网箱区及网箱内外溶解氧的变化特点。每ｄ上午１０：００到午夜０２：００，非网箱区溶解氧一般高于网箱区溶解氧２～３ｍｇ／Ｌ；网箱养殖区内，网箱内溶氧量常高于网箱外；各网箱内溶解氧因养殖品种不同存在一定差异。

海上风机与养殖网箱融合系统中网箱系泊绳张力与导管架基础结构的安全性

海洋牧场与海上风电融合发展是现代渔业和清洁能源产业融合发展的典型代表,有利于构建“海上粮仓+清洁能源”的新产业模式。本研究基于福建漳浦六鳌海上风电场风机导管架构建养殖网箱与海上风机融合系统,运用Aqua-FE™有限元工具探究极端波流条件下不同网箱布设深度、波流入射角、生物附着程度对网箱系泊绳张力的影响;采用海洋工程专用设计软件SACS,计算分析风机导管架结构在波流及网箱系泊绳张力作用下的应力分布,评估养殖网箱系泊绳张力对风机导管架基础结构安全性的影响。结果显示,网箱布设深度的增加能够减少网箱系泊绳最大张力,显著改善网箱风机整体结构受力状态;波流入射角的改变对于网箱风机整体结构安全性影响不大;网衣生物附着程度的增加会显著增加网箱系泊绳最大张力,从而造成风机导管架基础杆件大量失效。研究表明,养殖网箱可布设于适当水深以减少受力,同时应及时清理附着生物,适当增加网箱系泊点附近的导管架杆件和导管架底部桩土点杆件的壁厚,以确保养殖网箱与海上风机融合系统结构安全。该结果可为深入研究网箱与风机融合系统的受力,评估该系统的安全性,优化设计养殖网箱与风机融合系统提供数据支撑。

深水网箱网衣清洗装备关键部件设计及试验

针对我国深远海大型网箱养殖网衣清洗装备缺乏的难题,基于高压射流空化原理,研制了一种双体深水网箱网衣清洗装备。采用数学建模及物理试验方法,建立了清洗装备关键部件的水动力特性分析方程,开展清洗装备水下清洗试验,探究了不同工况下的喷嘴孔径、喷嘴与转盘夹角(喷嘴轴线与分流转盘盘面所呈角度)、靶距对清洗装备污损生物清洁率的影响。结果表明:网衣挂板污损生物去除率受靶距、喷嘴孔径、喷嘴和转盘夹角等多因素影响,试验参数范围内网衣清洗装备污损生物去除率为30.26%~72.55%;试验范围内喷嘴孔径为1.0 mm,喷嘴与转盘夹角为60°,靶距为0 cm时网衣挂板污损生物去除率最大,靶距对网衣挂板污损生物去除率的影响最为显著。贝类污损生物在清洗装备空化射流冲击作用下主要以壳体破碎形式脱落,网面主要残留物为具有较强吸附力的软质足丝盘。研究结果进一步优化了水下清洗装备系统的参数配置,为网衣清洗装备的设计提供了理论支撑。

我国海水网箱技术的发展与展望

我国海水网箱技术的研究与开发起始于1970年代,并在过去的20多年里得到了迅速发展.迄今为止,我国各种类型的海水养殖网箱总数已超过100万个,其中大型深水抗风浪网箱有3 000多个.海水网箱养殖的鱼类有30多种,年产量约30万吨.海水网箱养殖已发展成为我国海水养殖的支柱产业之一.

基于Gazebo的深海网箱洗网机器人动力学仿真平台搭建

深海网箱养殖是重要的海水养殖模式,网箱网衣的定期清洗是确保养殖质量和安全的关键环节。目前,网衣普遍采用人工清洗,不仅费时费力,且随着深海网箱规格越来越大,人工方式难度显著提升。洗网机器人为深海网箱网衣清洗提供了更加安全、便捷的方式;然而,洗网机器人在贴网清洁和水下穿梭过程中,受力难建模、状态难观测,设计抗扰动能力强、能耗低的控制器困难,开展全面实验及数据记录成本高、时间长。针对上述问题,在物理仿真环境Gazebo的基础上,考虑了推进器和洗盘的存在,并分析了在水下环境中诸如附加质量、阻尼等各项水动力学特性以及流场环境等因素对洗网机器人的影响,构建了一套洗网机器人仿真系统,使得洗网机器人水下工作完备数据易获得、控制性能易验证、模型性能易对比,从而助力洗网机器人的控制器开发。

养殖密度对投喂模式下网箱养殖刺参生长、消化酶及肠道菌群的影响

为评估养殖密度对投喂模式下浅海网箱养殖刺参(Apostichopus japonicus)的影响,本研究在辽宁省大连刺参网箱养殖核心区开展了为期42 d的养殖实验,分析了不同养殖密度条件下(10、20、30 kg/箱,标记为F10、F20和F30)刺参的生长、消化酶及肠道菌群结构的差异。结果显示,F10、F20和F30组增重率(WGR)分别为(51.63±4.27)%、(33.21±8.58)%和(23.08±0.24)%。随着养殖密度的增大,刺参的WGR和特定生长率(SGR)显著降低,净产量增加,饵料系数(FCR)升高。F10组的FCR(0.76±0.06)显著低于F30组(1.72±0.03)(P<0.05)。随着养殖密度的增大,刺参肠道胰蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶等消化酶活性均呈下降的趋势,F30组的消化酶活性显著低于F10组和F20组(P<0.05)。F10组与F20组的菌群相似性较高,其ACE、Chao1、Shannon和Simpson等多样性指数均显著高于F30组(P<0.05)。优势菌属随着养殖密度的不同存在差异,F10组、F20组和F30组分别显著富集于链球菌属(Streptococcus)、瘤胃球菌UCG_005属和Alkanindiges等菌属。Pearson相关性分析显示,链球菌属、Muribaculaceae和UCG_005属与消化酶活性呈显著正相关。效益估算显示,F20组与F30组养殖效益相差不大,较F10组有大幅提高。研究表明,养殖密度在20~30kg/箱时,可提高养殖净产量,但养殖密度达30 kg/箱时,刺参生长、肠道消化酶活性和微生物多样性显著降低,现有小网箱投喂模式下养殖密度宜提高至20kg/箱。研究结果可为刺参浅海网箱的科学养殖和提质增效提供参考。