CN102613116A - 一种用于保护海岛的人工低潮高地装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于保护海岛的人工低潮高地装置，包括水下部分的人工鱼礁和水上部分的科研观测平台及海岛标志性石碑，其特征在于水下人工鱼礁礁体整体呈四棱台形状，由多层浇注体组装而成；顶层由长方体浇注体组成，以下各层由中间的长方体浇注体、与长方体相接的立方体浇注体、最外围的楔形体浇注体和四棱角的三棱锥浇注体组装而成；人工鱼礁通过“倒钩型”构件固定于海底地基上，使整个装置更加稳定。本发明把海岛标志性石碑和人工鱼礁有机结合起来，既能保护渔业资源、改善海洋生态环境，又能更好的保护我国海岛生态环境，保护海岛的完整性。

Description

一种用于保护海岛的人工低潮高地装置

技术领域

本发明涉及一种保护海岛的人工低潮高地装置，既可对已经灭失或即将灭失的海岛进行保护和修复，又能保护渔业资源，同时又具有在此基础上进行科研观测的功能，属于海岛保护、修复及海洋观测技术领域。

背景技术

1988-1995年我国开展了“全国海岛资源综合调查”。据调查结果显示，我国面积500平方米以上的海岛有6961个（不含海南岛本岛和香港、台湾、澳门所属海岛），面积为6691平方公里，面积小于500平方米的海岛，因只对部分进行了概查，故未作统计。目前，在海岛开发利用过程中，存在着无序、粗放式开辟，以及因为人类开辟活动，如围海造地、挖沙、炸岛等一系列问题导致海岛失踪有逐年加剧的趋势。我国海岛正以惊人的速度失踪，数据显示已经多达806个。另据相关资料显示，我国约有1400多个海岛没有正式名称。因此，海岛命名也是目前所面临的迫切问题，特别是因过度开发而引起的即将消失的海岛，更要进行海岛命名，树立具有法律效力的海岛标志，并进行相应的修复及保护措施，以保证其继续存在。

人工鱼礁是人为在海中设置的构造物，其目的在于改善域海域生态环境，为海域生物营造良好的栖息、生存和繁殖场所，从而达到保护和增殖渔业资源的目的。除此之外，人工鱼礁所设结构可以改变即将灭失海岛周围因波浪辐射应力、潮汐所形成的流场，减弱波浪场及流场对海岛海岸线的侵蚀及破坏。目前，人工鱼礁建设在国内外已经得到了广泛的发展，并取得了较好的环境效果和经济效果。

中国海岸侵蚀具有普遍性、多样性和加剧发展第三个特点，侵蚀岸线长度占全国大陆岸线的1／3以上，尤以渤海和黄海沿岸较重。但因沿海泥沙来源丰富、堆积条件较好，使总体侵蚀强度通常稍轻于国外许多海岸。中国海岸的侵蚀因素有海平面上升、风暴潮加剧、入海泥沙减少和多种不合理的人为开发活动等9种，其中7种与全球变化有直接或间接关系。它们主要通过增强海洋动力作用、减少沿岸泥沙和降低海岸稳定性三个原因，加剧海岸侵蚀。

海岸侵蚀导致一些地区的地下水质被破坏、盐碱地增加、海滨浴场和渔港遭到破坏，沿岸农田、公路和居民区也受到威胁。导致海岸侵蚀的原因很多，除风暴潮等引起的自然过程外，生态恶化、径流减少、不合理采砂、护岸植被破坏等是重要的人为原因。海岸侵蚀会使海岸线减短，比如海水倒灌。所以导致海岛越变越小，特别是对砂质岸线的海岛。

人工鱼礁礁体的复杂程度对海洋生物种类的分布及资源量产生起着决定性影响，也对波浪辐射应力和潮汐所产生波浪场及流场的消弱作用有着显著地影响，从而能减少对海岸线的侵蚀，以及海岛的逐渐缩小。因此，在人工礁体构建过程中应该考虑以下四个方面：（1）设计礁体时既要充分考虑有足够大的内部空间和阴影面积，好多鱼类喜欢阴影，内部空间可以给它们提供良好的繁殖场所和生存、避难的环境，又要尽可能的增大礁体的表面积，以利于藻类等初级生产力生物附着；（2）人工礁体会产生上升流、涡流等多种流体，改良环境，把底部营养盐带到海水表层，促使鱼类前来觅食；（3）人工礁体能使从远处传来的波浪所形成的波浪场改变方向，一部分形成上升流，一部分被装置本身所消弱；（4）人工礁体内部结构使潮流发生方向的改变而产生上升流和涡流，从而减弱对海岛海岸线的侵蚀和海岛的破坏。

目前，我国的海上观测平台数量少，观测缺乏针对性，而且海上观测平台用途单一、资源也未得到有效利用；人工鱼礁虽然形态多种多样，复杂程度也不尽相同，但是作用却大同小异，用途比较单一。对海岛及其岸线的保护和修复修建一些防波堤，成本高、效率低，海岛本身没有命名。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种用于海岛保护和修复的人工低潮高地装置，将单纯的人工鱼礁、海岛及其海岸线保护及修复、海岛标志性石碑和海上科研观测平台相结合，既可以通过把人工鱼礁投放在浅海，实现保护渔业资源、改善海洋生态环境的目的，又能减少波浪、潮流等对海岛海岸线的侵蚀和破坏，防止海岛面积的缩小甚至消失，作为海岛存在的一个标志，同时还可以在其平台上进行必要的科学研究及观测。

本发明的目的是这样实现的：本发明的装置包括水下部分的海岛海岸线保护人工鱼礁和水上部分的科研观测平台及海岛标志性石碑，其特征在于水下人工鱼礁礁体整体呈四棱台形状，由多层浇注体组装而成，根据实际海域水深不同，其组装所需要的层数也不同，其顶层由长方体浇注体组成，以下每一层都是由不同尺寸的长方体、立方体、楔形体和三棱锥浇注体组装而成。本发明的人工鱼礁通过“倒钩型”构件固定于海底地基上，使整个装置更加稳定。

本发明装置的整体形状是四棱台形状，波浪作用产生的波浪辐射应力会形成波浪增水和沿岸流，棱台呈坡状型，以便减小波浪增水和沿岸流对海岛及其岸线的侵蚀，防止海岛面积缩小及海岛的消失。

所述浇注体是由型号为φ20和φ14的钢筋和设计强度为C40的含环保型高抗硫酸硅酸盐水泥的混凝土浇筑而成，环保型水泥可以减小对海洋生态环境的污染。其中型号为φ20的钢筋是受力筋，其在浇注体中的分布间隔是40cm；型号为φ14的钢筋是分布筋，与受力筋互相垂直，用于固定受力筋，以及抵抗温度变形，分布间距是40cm。 

所述浇注体都是空心体，这样不但更有利于上升流的形成，将底部营养盐带到表层，为鱼类提供更丰富的饵料，减小波浪对水下礁体形成的推力，而且也使波浪和潮流等海洋动力作用对海岛海岸线的侵蚀和破坏消弱，防止海岛面积的缩小及海岛的消失，同时也为鱼类繁殖和栖息提供良好的场所。

所述科研观测平台四周由不锈钢的栅栏围成，在一侧设有入口，入口垂直向下延伸有供船舶停靠的阶梯，可供船舶停靠，科研人员登上平台；平台中间是透水性结构，用于排泄波浪和风暴潮在平台上形成的积水。

所述科研观测平台中间设有一座庇护所，从顶部往下有一部分是封闭的，在里面可以搭载科研观测所需的各种仪器，庇护所顶部是平面型的，在上面安装绿色环保型发电装置，以便为观测仪器提供电力。

所述科研观测平台上入口相邻的方位设立有海岛标志性石碑，以达到保护和标志海岛的作用。

本发明装置的海底底质是粉砂淤泥质，应采用软地基处理方法，用打桩的方式将地基夯实，使其沉降变得足够坚固，然后采用钢筋混凝土进行加固，最后再利用“倒钩型”构件将地基与海岛生态修复装置进行连接。

本发明具有以下优点：

（1）水上科研观测平台有足够的空间可以用来进行科学研究和观测；

（2）顶部安装有绿色环保型发电装置，为观测仪器提供足够的电力，同时也保护了海洋生态环境；

（3）平台中间是透水性结构，用于排泄大浪引起的平台积水；

（4）把海岛标志性石碑和人工鱼礁有机结合起来，既能保护渔业资源、改善海洋生态环境，又能更好的保护我国海岛生态环境，保护海岛的完整性；

（5）水下人工鱼礁礁体良好的结构更有效地形成了上升流，将底部营养盐带到表层，为鱼类提供更丰富的饵料，足够的空间为鱼类的栖息和繁殖提供了良好的场所，改良鱼类的生境。

（6）组成水下人工礁体的各个构件是空心状的，这样会形成上升流，减弱流场对海岛的掏蚀和破坏；

（7）棱台的坡度使波浪辐射应力所形成的波浪增水和沿岸流对海岛及其岸线的侵蚀和 破坏减弱，从而起着保护和修复海岛的作用；

（8）整个庞大的装置会产生回旋流，减少流场对海岛的直接作用。

附图说明

图1是本发明整体结构示意图。

图2是本发明长方体浇注体的结构示意图。

图3是本发明立方体浇注体的结构示意图。

图4是本发明楔形浇注体的结构示意图。

图5是本发明三棱椎形浇注体的结构示意图。

图6是本发明的科研观测平台结构示意图。

图7是本发明与地基连接的“倒钩型”构件结构示意图。

其中，1、人工鱼礁；2、科研观测平台；3、海岛标志性石碑；11、三棱锥形浇注体；12、楔形浇注体；13、立方体浇注体；14、长方体浇注体；15、倒钩型构件；21、科研观测平台栅栏；22、入口；23、庇护所；24、透水性结构。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，本发明包括水下部分的人工鱼礁1、水上部分的科研观测平台2和海岛标志性石碑3等三部分，人工鱼礁1整体形状是四棱台形状，由四层高2m的浇注体结构组装而成，自上而下，第一层由4×4×2m的长方体浇注体14组成，第二层中间是4×4×2m的长方体浇注体14，周围和它相接的是2×2×2m立方体浇注体13，和立方体浇注体13相接的是最外围的2×2×2m的楔形体浇注体12以及直三棱锥形浇注体11。不同浇注体的形状如图2-5所示，楔形体浇注体12的倾斜度为0.5，可以减小波浪辐射应力所形成的波浪增水和沿岸流，从而消弱对海岛及其岸线的侵蚀和破坏，防止海岛面积的缩小及海岛的消失，达到保护海岛的作用。从第三层开始每往下一层，多加一圈立方体浇注体13，以保证整个鱼礁的四棱台形状，追加层数根据实际水深来确定；浇注体之间以及层与层之间都是由具有力学结构的构件连接，足以承受各个方向的压力；浇注体都是空心的，能够形成上升流，将底部营养盐带到表层，提供更丰富的饵料，同时为鱼类栖息和繁殖提供足够的空间，除此之外，形成的上升流减少海流对海岛的掏蚀作用；长方体浇筑体14外部边缘厚度可达50cm，立方体浇注体13、三棱锥形浇注体11和楔形浇注体12外部边缘厚度为30cm，根据力学计算，足以承受上部承载以及侧方流体对其的压力。

科研观测平台2尺寸为4×4m，平台周围是由高度为1m的不锈钢栅栏21围成，一侧设有1m宽的入口22，以供船舶停靠，科研人员登上平台；平台中间设立一座庇护所23，尺寸为2×2×2m，顶部向下0.5m封闭，科研观测搭载的仪器安装在此处，庇护所23顶部是3×3×0.4m的平顶，上面安装有太阳能电池板，为观测仪器的正常运行提供足够的电力。平台中间是2.5×2.5m的透水性结构24，用于排泄波浪和风暴潮引起的平台积水。

海岛标志性石碑3包括碑体和基座，碑体长140厘米、厚20厘米、高80厘米，基座长为140厘米、厚为40厘米、高为20厘米。字体颜色为红色，岛名的字体为黑体。

根据力学计算，“倒钩型”构件整体高度确定为220cm，是由钢筋混凝土浇筑而成。如图7所示，“倒钩型”构件15上部为半圆形结构，其半径为40cm，防止泥沙进入礁体，对人工礁体装置起到保护的作用，给鱼类生存提供一个更好的场所；下部结构长度为180cm，“倒钩型”高为40cm，宽为40cm。将“倒钩型”构件下部以打桩的方式嵌入地基，然后对地基进行加固处理，使其嵌入地基更为稳定。

本发明由各构件组装而成，将各构件运送到现场进行组装，然后使用吊机投入海中。

Claims (7)

1.一种用于保护海岛的人工低潮高地装置，包括水下部分的人工鱼礁和水上部分的科研观测平台及海岛标志性石碑，其特征在于水下人工鱼礁礁体整体呈四棱台形状，由多层浇注体组装而成；顶层由长方体浇注体组成，以下各层由中间的长方体浇注体、与长方体相接的立方体浇注体、最外围的楔形体浇注体和四棱角的三棱锥浇注体组装而成；所述人工鱼礁通过“倒钩型”构件固定于海底地基上。

2.根据权利要求1所述的用于保护海岛的人工低潮高地装置，其特征在于所述浇注体是由型号为φ20和φ14的钢筋和设计强度为C40的含环保型高抗硫酸硅酸盐水泥的混凝土浇筑而成。

3.根据权利要求1或2所述的用于保护海岛的人工低潮高地装置，其特征在于所述浇注体是空心体。

4.根据权利要求1所述的用于保护海岛的人工低潮高地装置，其特征在于所述科研观测平台四周由不锈钢的栅栏围成，在一侧设有入口，入口垂直向下延伸有供船舶停靠的阶梯。

5.根据权利要求1或4所述的用于保护海岛的人工低潮高地装置，其特征在于所述平台中间是用于排泄因大浪在平台上形成积水的透水性结构。

6.根据权利要求1或4所述的用于保护海岛的人工低潮高地装置，其特征在于所述科研观测平台中间设有一座庇护所，从顶部往下有一部分是封闭的，在里面搭载科研观测所需的各种仪器，庇护所顶部是平面型的，在上面安装有绿色环保型发电装置。

7.根据权利要求1所述的用于保护海岛的人工低潮高地装置，其特征在于所述科研观测平台上入口相邻的方位设立有海岛标志性石碑。

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