我国深远海养殖高质量发展动力机制研究

论文基于动力来源的不同,分析深远海养殖高质量发展的内生动力机制和外生动力机制。其中,养殖企业的经济利益、创新发展和效率提升驱动力形成产业发展的内生动力机制,政策推动力、市场拉动力、技术资金支持力和协同合作力构成产业发展的外生动力机制。依据内外生动力发挥作用的大小不同,将其划分为外生动力主导和内生动力主导两种混合动力机制。通过分析我国深远海养殖案例发现,目前我国深远海养殖高质量发展主要由外生主导的混合动力机制驱动,并形成了“政策+技术+资金”的产业发展启动模式。为确保深远海养殖的高质量发展,未来应进一步激发内生驱动力。

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。

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。

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。

网衣对自升式桁架网箱结构响应的影响

自升式桁架网箱凭借便于将养殖箱体下潜入水的结构特性,为更好地适应深远海养殖极端环境提供了一种选择。网衣作为桁架网箱关键部件,通过纲绳系缚于桁架管上,在外部环境载荷作用下可能会对网箱主体结构强度产生影响。针对一种自升式桁架网箱,基于SESAM/GeniE建立其有限元分析模型,分析了在有无网衣及不同网衣参数条件下的网箱主体结构响应。结果表明:网衣对网箱主体结构响应评估存在较大影响,尤其在流速较高时,网衣阻力大幅增加,直接影响网箱桩腿受力和桁架利用系数(Utilization factor,UF)值,证明在校核网箱主体结构强度时不可忽略网衣的作用;不同网目群化比下,网衣对自升式深海网箱整体结构响应评估结果影响不大,在网箱主体结构响应仿真计算中可以考虑使用较大的网衣群化比来提升计算效率;网衣系缚纲绳数量变化对网箱主体结构的响应评估基本无影响,但增加系缚纲绳可以有效减少纲绳受力。

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。

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.

海上风机导管架与网箱组合结构水动力特性试验研究

[目的]旨在研究一种将海上风电导管架与养殖网箱结合的新型组合结构的水动力特性。[方法]通过物理模型试验,分析导管架与网箱组合结构的桩基水平荷载、网衣与导管架的连接张力,并考虑不同的水深、波高、周期、波向、流速和流向等参数对该结构带来的影响。[结果]试验结果表明,在0°规则波条件下,桩基最大水平荷载为30.2 N;在45°规则波条件下,桩基最大水平荷载为27.5 N;在正向波浪条件下(入射角为0°),桩基水平荷载比斜向波浪条件下(入射角为45°)的大9.5%。[结论]研究表明,在规则波条件下周期较小时网箱对导管架桩基水平荷载影响较小,在纯流条件下网箱显著增加了导管架的桩基水平荷载。

配重系统对HDPE圆形重力式网箱水动力特性影响研究

重力式网箱在强水流作用下的容积保持率关系到养殖鱼类健康生长,而网箱不同配重系统与其容积保持率、网箱阻力息息相关。为探究不同配重系统对网箱水动力特性的影响,本研究采用田内准则,通过模型试验研究了周长40 m的HDPE圆形重力式网箱在4种不同配重系统下其容积保持率、网箱阻力与流速之间的关系。结果显示:随着流速和配重量的增加,4种配重类型下网箱箱体的阻力均逐渐增大,并且阻力与流速之间呈现幂函数关系;与采用沉子配重的箱体相比,采用铁链配重的网箱在配重总量逐渐增加时,其阻力变化不大;当流速超过28.3 cm/s时,“底框+撑网圈+沉子”这种配重组合方式能够实现网箱容积保持率的最大化,在最大试验流速为70.7 cm/s以及3种不同配重重量条件下,分别能够保持有效容积的65.96%、69.10%和71.72%,此外,采用上述配重系统的网箱在特定流速和配重量下,其单位体积阻力最小,表现出最佳性能;经无量纲化处理发现箱体阻力与有效容积之间呈现出显著的负相关性。研究结果为HDPE重力式网箱的配重系统设计和应用提供了有益的参考依据。

海洋养殖柔性网衣结构水动力特性研究进展

发展深水网箱养殖是保障我国粮食及食品安全的长远战略,也是缓解近海网箱养殖环境胁迫力、拓展食物生产空间的必然选择。发展深水网箱养殖首先需要面对的突出挑战是养殖设施在外海恶劣海况下的安全性问题。网衣是深水网箱的主体结构,由于其自身具有高柔性、小尺度的特点,在波浪和水流作用下易出现大位移和大变形的极端响应。当前,网衣结构分析技术已成为我国深水网箱养殖工程技术的薄弱环节,一定程度上制约当前海上养殖网箱向大型化和深水化发展。因此,网衣水动力特性研究对于深远海网箱养殖的发展具有重要意义。本研究系统介绍了计算网衣水动力荷载的主要方法及其适用范围。同时,对网衣动态响应数值计算中的主流建模技术进行了总结和分析。最后,根据目前网衣水动力特性研究中存在的热点问题,提出了网衣流固耦合分析、生物污损分析、数字孪生技术等前沿发展方向,为网衣水动力学分析向数字化、精准化发展提供参考。

海水养殖网箱防污损生物技术的研究进展

海水养殖网箱上的污损生物过多时,会影响网箱内外水体的交换、缩短网衣的使用寿命,甚至危害养殖生物的健康。如何解决网箱污损生物的附着成为了海水养殖网箱使用的一个难题。本文简述了国内外海水养殖网箱防污损生物技术的现状,重点介绍了机械清除法、涂料防污法、金属合金网衣防污法等海水养殖网箱防污损生物技术的研究进展,同时指出了当前海水养殖网箱防污损生物技术所面临的问题并给予了建议,旨在为海水养殖网箱的防污损生物技术以及海水养殖业的可持续性健康发展提供参考。

箱塘联动养殖模式下太湖鲂鲌的肌肉营养与品质

为了解箱塘联动养殖模式下太湖鲂鲌肌肉的营养与品质,在河蟹池塘内设置比例合适的立体养殖网箱,套养适宜密度的太湖鲂鲌,以池塘精养太湖鲂鲌作为对照,对网箱套养太湖鲂鲌的形体指标、常规营养组成及肌肉质构特性进行了评估。结果显示:(1)试验组太湖鲂鲌的肝体比和脏体比均显著低于对照组(P<0.05),说明试验组个体的出肉率和可食率优势明显;(2)试验组太湖鲂鲌肌肉的粗脂肪和灰分质量分数均显著低于对照组(P<0.05),而水分质量分数显著高于对照组(P<0.05);(3)试验组太湖鲂鲌各质构特性相关指标均显著高于对照组(P<0.05),其中硬度、黏力、咀嚼性及胶着性组间差异最为明显,试验组分别比对照组高43.58%、39.14%、79.49%和67.31%。结果表明,箱塘联动养殖模式充分利用了养殖水体空间,是实现改善养殖对象营养品质并提高池塘养殖效益的一种有益探索。

中国重力式深水网箱研究进展和展望

【背景】全球海洋渔业资源日益枯竭和渔捞压力不断增加,导致传统的网箱养殖受到空间限制,无法满足人类对海产品的迫切需求,而重力式深水网箱养殖可以更好地利用海洋空间资源,是解决这一问题的重要途径之一。【进展】本文分析中国重力式深水网箱的发展概况,阐述重力式深水网箱的研究方向及其应用,并对其未来进行展望。迄今为止,中国重力式深水网箱技术取得了长足进步,绳网材料、养殖配套装备以及养殖技术等部分成果得到产业化应用。【展望】中国重力式深水网箱在网箱结构和材料、智能化管理和绿色化养殖技术等方面还需要继续创新和完善,以推动深水网箱的高质量发展。【意义】中国重力式深水网箱的发展不仅有助于缓解近海网箱养殖压力,还可以推动中国海水网箱养殖产业转型升级,为中国水产养殖产业的繁荣和海洋生态环境的保护作出贡献。

气力输送投饵机发展现状

列举国内外的气力输送投饵机研究成果,介绍了气力输送的影响因素,并列举了CFD-DEM仿真对气力输送投饵机设计的辅助作用,发现CFD-DEM仿真中将颗粒视为离散的实体,采用离散元法(DEM)对颗粒间的相互作用进行描述,采用计算流体力学的方法(CFD)对颗粒-流体的相互作用进行描述。该耦合方法的优点是能够将颗粒的形状、尺寸和密度等因素纳入其中,使其对多相流的数值模拟更为精确。

海水养殖网箱用铜合金生产实践及应用

海水网箱养殖是水产养殖中一种重要模式,也是我国水产养殖绿色可持续发展必然选择的方向之一。海水网箱网衣的使用环境要求铜合金具有良好的耐蚀性以及加工成型性。通过对海水养殖用铜合金成分设计及材料制备工艺研究,制备出抑菌耐蚀铜合金,板材经过加工后形成网衣,最终应用于海水网箱养殖。海水养殖用耐蚀铜合金作为未来海水养殖装备的重要组成部分,在深远海养殖的可持续发展中扮演着不可或缺的重要角色,对提高海洋渔业资源利用率具有重要的意义。

基于改进YOLOv7的网箱网衣破损识别方法

网箱网衣极易破损,一旦破损未及时修补,会给养殖户造成巨大的经济损失。为实现智能化网箱网衣破损检测,本研究提出一种基于改进YOLOv7的网箱网衣破损识别方法。该方法通过在Backbone网络使用gnConv结构、Neck网络引入SimAM模块来提升模型表达能力更好聚焦网衣破损处的特征,提高模型的检测精度。Backbone网络使用深度可分离卷积,并减少激活函数和改变卷积步长,同时在Neck网络利用Bottleneck模块使用1×1卷积核的特点和使用性能更佳的Mish激活函数重构模型,以减少参数量和运算成本,实现模型检测速度的提升及尺寸的压缩。通过消融试验和对比试验结果显示,YOLOv7-C3NeHX比原YOLOv7算法的平均精度提高了3.1个百分点,精确率、召回率与F 1值分别提升了0.5、4.2与3个百分点,检测速度达到了232.56FPS,GFLOPs和模型尺寸分别占原YOLOv7的38.2%和94.3%。研究表明,改进模型能有效提高识别效率和部署的灵活性,为智能网衣修补机器人的研发提供技术支持。

标准化安全措施在超高层钢结构建筑中的应用

北京某超高层项目采用框筒结构,核心筒为钢板墙暗柱,外框为钢柱钢梁楼层板框架结构。施工过程中核心筒钢板墙施工在上部,外框钢柱钢梁施工在中部,外框楼层板施工在下部,其余土建机电施工紧随钢结构。因此各工序交叉作业频繁,容易产生物体打击、高空坠落、机械伤害、触电、火灾等安全隐患。本文通过某项目为实例,论述该项目为消除隐患,采用高空焊接平台、装配式水平通道、钢板墙操作平台、外挑网、焊机房、屯料平台、钢梁焊接挂笼、爬梯等标准化安全措施,以供相关人员参考。

柔性网衣结构变形影响因素数值模拟研究

为解决柔性网衣在水流作用下容易产生较大变形,不利于网箱内鱼类生长的问题,本文利用Orcaflex软件对网衣结构变形进行了数值计算分析,并将计算结果与Kristiansen等[10]的水槽试验和Cristian数值模拟结果进行比较,验证了数值计算的准确性,再利用“九点空间坐标法”计算了不同流速和配重情况下网箱体积剩余系数,定量分析了流速和配重对网衣变形的影响。结果表明:在低流速情况下,体积剩余系数可达0.997;在高流速情况下,体积剩余系数可达0.652;同时,在流速为0.3 m/s的情况下,增加40 g配重可以将网箱体积剩余系数从0.612提高到0.684,对网衣变形程度的影响高达10%。由此得出,流速是影响网衣变形的主要因素,流速越大,网衣变形情况越严重,在高速情况下,配重是改善网衣变形的重要因素。

集成于海上风电钢管桩基础上的升降式网箱结构波浪场特性研究

对安装在海上风电钢管桩基础上的升降式网箱结构的波浪场特性进行研究,掌握升降式网箱结构内部及结构后方水体的运动特征及速度场变化情况。基于OpenFOAM软件包开发了波、流与孔隙介质结构相互作用的数值计算模型,将网箱结构按等效阻力简化为多孔介质结构,开展升降式网箱结构的波浪场特性研究。研究结果表明:网箱结构对流体具有一定的阻流作用,网箱结构内部速度场得到一定程度的减小,网箱结构背浪侧也有一定的速度衰减区域;对比网箱结构顶部不同潜深条件下的网箱结构内部流场特征,网箱结构顶部潜深在1/4D~1/2D(D为水深)范围内网箱结构内部流场速度最小、流场最为稳定、速度分布均匀,网箱结构向浪侧前方和背浪侧后方流场波动较小。所得结论表明在钢管桩基础上安装升降式网箱结构时需要关注的网箱结构对流场特性的影响,充分考虑网箱结构阻力对流速的作用,掌握极端工况下升降式网箱结构保持优良养殖环境需要下潜的高度范围,以保障升降式网箱的安全。

钝缀锦蛤在北海、防城港、钦州海区的中培与养成实验

为探究钝缀锦蛤(Tapes dorsatus)在广西北部湾海域的适宜养殖密度和高效养殖模式,2021年5月—2023年1月在北海、防城港、钦州海区滩涂进行筐式中培、筐式养成和网笼吊养实验。结果显示:1)钝缀锦蛤在北海、防城港、钦州海区的适宜中培密度分别为2000、1500、1500粒·筐^(−1),随着中培密度的增加,其生长指标和成活率均呈下降趋势;北海海区各密度组的成活率均优于防城港和钦州海区且差异显著(P<0.05),除d5组(3000粒·筐^(−1))的生长指标(壳长、壳宽及体质量)小于防城港和钦州海区外,其他组生长指标均大于防城港和钦州海区。2)养成期钝缀锦蛤在北海、防城港、钦州海区适宜养殖密度分别为40、40、20粒·筐^(−1),各生长指标与成活率均为北海>防城港>钦州,且成活率随养成密度的增加呈下降趋势。防城港海区的网笼吊养密度为30粒·笼^(−1)时的各生长指标均为最大,50粒·笼^(−1)时的成活率最高;网笼吊养模式下,各个密度组的生长指标和成活率均无显著性差异(P>0.05)。海区环境因子调查结果显示:北海海区的年平均水温、滩温、盐度、透明度、pH、溶解氧(DO)略高于防城港和钦州海区,水质较为稳定,钦州、防城港海区的水质环境变化较大且较不稳定;北海滩涂底质粒径以粗砂为主(49.00%),防城港以中砂为主(59.28%),钦州以细砂为主(77.33%)。海区浮游植物调查显示,浮游植物藻属种类和数量以北海最多,防城港次之,钦州最少。研究表明,钝缀锦蛤适宜在北海、防城港、钦州3个海区进行筐式中培和养成,北海的养殖效果优于防城港和钦州,且1.5龄贝适宜在防城港海区进行网笼吊养。