CN104521842A - 一种依靠风力供电的分层式人工礁体 - Google Patents

Abstract

本发明涉及珊瑚礁生态修复技术领域。一种依靠风力供电的分层式人工礁体，它包括分层式礁盘，中心圆柱，混凝土墩式基座，其特征在于：所述的依靠风力供电的分层式人工礁体由混凝土墩式基座固定，中心圆柱上部与风力发电装置连接并通电到分层式礁盘及其上的珊瑚礁附着单元，下部伸入海底。本发明结合风力发电技术和分层桁架结构，提供一种无污染、稳定的新型人工珊瑚礁体，此设计可以刺激珊瑚虫的附着和珊瑚生长，缩短珊瑚虫新陈代谢周期，从而大大加快珊瑚礁生态修复工作。

Description

一种依靠风力供电的分层式人工礁体

技术领域

  本发明涉及珊瑚礁生态修复技术领域，特别是一种新型人工珊瑚礁体结构。

背景技术

珊瑚礁是由碳酸钙组成的珊瑚虫骨骼在数百年至数千年的沉积过程中形成的，广泛分布于热带和亚热带浅海地区。据报道，全球直接或间接依赖珊瑚礁生态系统生存的人口数量超过一亿，我国亦有着十分丰富珊瑚礁资源分布在西沙、南沙、台湾以及海南岛等地。由于人为破坏等原因，这些地区的珊瑚礁呈明显衰退之势，一些海域鱼群、蟹贝类近乎绝迹，局部海岸线受海水侵蚀，出现岸线后退、海水倒灌现象。所以，除了消除引起珊瑚礁遭受破坏的不利因素外，更有必要采用珊瑚礁生态修复等积极措施来保护我国宝贵的珊瑚礁生态系统。

 珊瑚礁生态修复工作的主要手段有种植珊瑚和建造人工珊瑚礁。国外研究者从上世纪六十年代开始就进行这方面的工作，为了给珊瑚虫提供附着物和生长平台，他们将废旧的军舰、坦克、汽车、轮胎、混凝土块等沉入海底，或者在海底建造独立的人工礁体结构。他们在试验中发现往海水中通以低压电流电解海水可使海水的酸性在阴极减弱，促进海水中钙镁等离子的结晶物的形成，这些结晶物易被成长中的珊瑚虫所利用， “骨骼”的生长加快，进而珊瑚呈现出比自然状态下更快的生长速度。

 直接往海底沉入混凝土块、橡胶轮胎、废旧物等，如2007年建造的Osborne轮胎人工珊瑚礁，容易污染海水，且其受到洋流波浪等复杂海况的影响时容易失稳，这会对珊瑚的生长产生不利的影响；独立的人造结构物，如在Playa Hermosa使用砌块搭建的人工礁体，解决了水体污染和结构稳定性的问题，但是其珊瑚虫的附着率较低，生长周期长，不能达到快速修复的效果。

发明内容

 为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：

一种依靠风力供电的分层式人工礁体，包括分层式礁盘，中心圆柱，混凝土墩式基座。礁盘设三层或多于三层，每层布置众多珊瑚虫附着单元，附着单元下部为半圆形附着单元基座，由基座内部向外延伸出四个对称的附着单元分支；中心圆柱穿过每层礁盘的中心，上部与风力发电装置连接并接通供电装置正极，下部伸入海底；圆柱的中心预留空腔作为线缆通道放置与供电装置负极相连并分支到各层礁盘的缆线；采用四根弯曲支撑杆对称布置支撑各层礁盘，支撑杆一端固结到中心圆柱，另一端弯曲延伸到中心圆柱底端并配备混凝土墩式基座。

 所述的一种依靠风力供电的分层式人工礁体，其特征是：礁盘中央镂空，外边框和内边框为正方形，镂空的区域以下层礁体在垂向上不受上层礁体遮蔽为界限。

 所述的一种依靠风力供电的分层式人工礁体，其特征是：中心圆柱与礁盘利用高强度空心绝缘连杆连接，连杆内放置从中心圆柱内分支的电缆线，电缆线的末端接通金属礁盘。

 所述的一种依靠风力供电的分层式人工礁体，其特征是：珊瑚虫附着单元在每层礁盘上错开排列，对称布置。

 采用上述技术方案所带来的有益效果是：分层式礁盘的设计可以充分地利用沿水深方向的空间资源；礁体的抬高减小了泥沙等沉积物对珊瑚虫生活的不利影响，并增加珊瑚在较强阳光和洋流中的暴露，为珊瑚的生长提供更充足的营养物质；礁盘上珊瑚虫附着单元错开排列有利于增加附着单元的数量，增加珊瑚虫的聚集效应；利用电化学反应，使整个分层式礁体与供电装置负极相连，作为电化学反应的阴极，中心圆柱与供电装置正极相连，作为电化学反应的阳极，相比于自然条件下可以加速珊瑚虫的附着和珊瑚的生长，节省阳极材料；中心圆柱伸入海底对整个礁体结构起稳固作用；支撑杆与各层礁盘以及中心圆柱的固结把每层的荷载有效地传递到中柱和混泥土基座上，保证结构在恶劣海况时的稳定性；礁体建造方式较为简单经济，且安装和维护比较便利；海上风力发电技术成熟，能源清洁，装置简单可靠，与本结构配合使用，可以解决向此类人工礁体远距离供电难题。

附图说明

 图1是本发明的结构布置图。

 图2是人工礁体部分的结构示意图。

 图3是单层礁盘的平面图。

 图4是珊瑚虫附着单元的示意图。

 图5是珊瑚虫附着单元的单个分支示意图。

 以上附图中各数字标号所指代的部位名称如下：1—中心圆柱、2—混凝土墩式基座、3—支撑杆、4—珊瑚虫附着单元、5—绝缘连杆、6—礁盘外边框、7—礁盘内边框、8—缆线通道、9—礁盘、10—附着单元基座、11—附着单元分支、12—风力发电装置。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

本发明的一个具体实施方式包括：在陆上预制礁盘9、附着单元4、支撑杆3、四个混凝土基座2。在中心圆柱1顶端，安装风力发电装置12，其为独立运行的小型发电系统，内设蓄电池，中心圆柱1内部缆线通过缆线通道8与风力发电装置12的蓄电池正极相连。

 把四个混凝土基座2安装到礁体四根支撑杆3末端所对应的位置。

 由下往上按层搭建礁盘9，每层通过绝缘连杆5与中心圆柱1固结，同时在绝缘连杆5内布置分支缆线接通通道8内的主缆线以及礁盘9。

 全部礁盘9搭建完毕后，在每层礁盘上按一定的排列方式设置一系列的珊瑚虫附着单元4，最终完成整个人工礁体的搭建，最后通过小型船舶吊装到预定海域安置。

 待各部分结构和整个礁体调试稳定后，启动风力发电装置，整个系统开始运行。

 本实施方式的原理为：珊瑚是由珊瑚虫分泌物构成的沉积物，珊瑚的主要化学成分为碳酸钙。珊瑚虫自幼虫阶段便自发固定在先辈珊瑚的石灰质遗骨堆上生长繁殖，日积月累形成珊瑚礁，所以珊瑚虫的生长需要一定的附着物。研究经验表明珊瑚虫在低电压（20V左右）产生的电流刺激下生长速度为自然状态下的3-5倍。在本发明中，各层礁盘9与风力发电装置12的电源负极连接作为电化学反应的阴极，中心圆柱1与电源正极连接作为电化学反应的阳极。当系统开始工作后，电流吸附海水中各种阳离子（主要为钙和镁）到各层礁盘9附近，尤其是到礁盘9上的珊瑚虫附着单元4上，同时阴极附近海水的电解降低了周围环境的酸度，使此类阳离子重新结晶并在附着单元上生成碳酸钙类沉淀物。这类沉淀物既防止了礁盘9及珊瑚虫附着单元4的腐蚀，又吸引了珊瑚虫的附着和生成繁殖从而加速了其“骨骼”珊瑚的生长。当珊瑚生长到一定程度，人工礁体便可以吸引其他的海洋动植物，逐渐形成独立的人工珊瑚礁生态系统。

尽管上面对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的。

Claims (4)

1.一种依靠风力供电的分层式人工礁体包括分层式礁盘（9），中心圆柱（1），混凝土墩式基座（2）；其特征在于：礁盘设三层或多于三层，每层布置众多珊瑚虫附着单元（4），附着单元（4）下部为半圆形附着单元基座（10），由基座（10）内部向外延伸出四个对称的附着单元分支（11）；所述中心圆柱（1）穿过每层礁盘（9）的中心，上部与风力发电装置（12）连接并接通放电装置正极，下部伸入海底；圆柱的中心预留空腔作为线缆通道（8）放置与供电装置负极相连并分支到各层礁盘（9）的缆线；采用四根弯曲金属支撑杆（3）对称布置支撑各层礁盘（9），金属支撑杆（3）一段固结到中心圆柱（1），另一端弯曲延伸到中心圆柱（1）底端并配备混凝土墩式基座（2）。

2.根据权力要求1所述的一种依靠风力供电的分层式人工礁体，其特征在于：礁盘中央镂空，外边框（6）和内边框（7）为正方形，镂空的区域以下层礁体在垂向上不受上层礁体遮蔽为界限。

3.根据权力要求1所述的一种依靠风力供电的分层式人工礁体，其特征在于：中心圆柱（1）与礁盘（9）的连接处利用高强度空心绝缘连杆（5）起连接，连杆（5）内放置从中心圆柱（1）内分支的电缆线，电缆线的末端接通礁盘（9）。

4.根据权力要求1所述的一种依靠风力供电的分层式人工礁体，其特征在于：珊瑚虫附着单元（4）在每层礁盘（9）上错开排列，对称布置。