CN111387120B - 三角形人工鱼礁及其投放布局方法 - Google Patents

三角形人工鱼礁及其投放布局方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种三角形人工鱼礁，包括采用钢筋混凝土结构制成的三角型框架的鱼礁单体，所述鱼礁单体由两个侧面和一个底面组成，所述侧面分别开设有六个圆孔，两个所述侧面的圆孔对称分布；所述圆孔的开孔直径与鱼礁单体的高度之比为1：3.5‑12。对三角形鱼礁单体的礁高及开孔比进行优化设计，使其可以高效的改善礁体周围流场，提高上升流高度及上升流体积。

Description

三角形人工鱼礁及其投放布局方法
技术领域
本发明属于人工鱼礁建设领域，特别涉及一种优化后的三角形框架人工鱼礁及其投放布局方法。
背景技术
人工鱼礁建设是海洋牧场建设的重要环节，是改善近海渔场或建立新渔场的一项重要事业。人工鱼礁通过流场效应、饵料效应和避敌效应对海区修复产生良好的影响。鱼礁投放区会产生上升流以及背涡流，尽管其范围比较小，但同样也是鱼类喜欢聚居的地方。由于上升流区域的上、下层水体之间交换比较活跃，表层高氧海水容易潜入到下层甚至底层，而下层富于营养的海水则容易上升到水层，这样就形成了海洋初级生产力较为繁盛的区域。在背流面的涡流区，浮游饵料生物由于动力学的原因，往往被凝聚成密度较大的小区域，引诱鱼类聚集。同时礁体作为隐蔽庇护场所，可以使幼鱼等大大减小被凶猛鱼类捕食的机会，提高了幼鱼的存活率，使区域内生物资源量显著提高。
人工鱼礁的建设在修复和改善海洋生态环境，增殖和优化渔业资源的同时，对鱼礁区的珍稀濒危生物和生物多样性也起到了较好的保护作用。通过人工鱼礁建设，促进了垂钓及旅游业的发展，增加了渔民收入，带动了渔业产业的升级优化，促进了海洋经济持续健康发展。增加投放人工鱼礁的数量和相应的渔业资源增殖放流数量，选择适宜增殖品种，充分利用现有种苗繁殖场、驯养场，通过底播增殖、人工增殖放流等手段，增加海洋生物多样性，使其充分发挥海洋生物固碳、汇碳的功能，实现碳的汇集、存储和固定的系列化。在增加固碳的同时，调节海洋生物食物链，达到海洋生物资源充分合理利用，使沿海渔民增收、渔业增产、为社会提供更多的优质蛋白。通过大力发展海洋增养殖生物固碳、汇碳措施，开展生态增养殖，能够在提高经济效益的同时，实现海洋清洁生产。
人工鱼礁建设是一项长期的基本建设，一旦投放，无法更改。为充分发挥人工鱼礁增值、修复和保护渔业资源、改善水域生态环境的作用，因此，人工鱼礁结构及其投放布局尤为重要。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种三角形框架人工鱼礁及其投放布局方法，对三角形鱼礁单体的礁高及开孔比进行优化设计，使其可以高效的改善礁体周围流场，提高上升流高度及上升流体积；并通过对单位鱼礁布局的研究，合理投放鱼礁单体、优化鱼礁布局，提高鱼礁投放的经济效益和生态效益。
本发明具体技术方案如下：
一种三角形人工鱼礁，包括采用钢筋混凝土结构制成的三角型框架的鱼礁单体，所述鱼礁单体由两个侧面和一个底面组成，所述侧面分别开设有六个圆孔，两个所述侧面的圆孔对称分布；所述圆孔的开孔直径与鱼礁单体的高度之比为1：3.5-12。
进一步的，所述鱼礁单体的纵向长度为3m，横向长度为3m；所述鱼礁单体的礁体高度为1.2-2.8m；所述鱼礁单体的壁厚为8-12cm。
更进一步的，所述鱼礁单体的礁体高度为2m，所述圆孔的直径为40cm。
本发明另一个改进方案中，所述鱼礁单体的侧面外表面为波纹面构造，所述波纹面的波纹走向由左至右呈现；所述波纹面构造的波纹波高为20-50cm，优选38cm；所述波纹波长为35-80cm。
进一步的，所述波纹波高为38cm，所述波纹波长为53cm。
又一个改进方案中，所述鱼礁单体的侧面整体为波纹面构造，所述波纹面的波纹走向由左至右呈现；所述波纹面构造的波纹波高为20-50cm，所述波纹波长为35-80cm。
再进一步的，所述鱼礁单体的侧面的表面层设有二次浇筑形成的多孔纤维混凝土层，所述多孔纤维混凝土为均匀分布有细小封闭气孔的混凝土层。通过采用表面多孔的混凝土进行浇筑的鱼礁，有利于水生生物的附着，可以快速的提高人工渔场的形成。
进一步的，所述多孔纤维混凝土由下述重量份数的原料制备而成：水泥1000份；营养土100-350份；发泡剂100-500份；固化剂10-100份；天然纤维10-100份。
本发明公开了一种鱼礁的投放布局方法，所述方法为：
(1)将50个鱼礁单体投放在一起构成一个单位鱼礁进行投放，使得所述单位鱼礁的辐射长度为60m；其中所述鱼礁单体采用上述的鱼礁单体；
(2)将多个所述单位鱼礁按照间隔120m的方式进行矩阵排列投放。
进一步的，每一所述单位鱼礁的布设角度为40-50°，优选为45°。
本发明三角形框架人工鱼礁的投放方法及其结合使用的鱼礁单体，特别是波纹面构造的人工鱼礁，有效提高人工鱼礁单体的利用率，提高鱼礁空方体积向上升流体积的转化率，提高人工鱼礁对流场的改善效果，实现人工鱼礁的最有效利用。同时，本发明改进后的鱼礁单体结构简单、加工制作方便，有效降低鱼礁单体的制作成本，因此具有较强的应用价值。
附图说明
图1为鱼礁单体的结构示意图；
图2(a)、图2(b)、图2(c)分别为鱼礁单体的左视图、主视图和俯视图；
图3(a)、图3(b)为鱼礁单体的另两种实施方式的结构示意图；
图4为鱼礁单体的侧面的水平截面的波纹结构示意图；
图5为单位鱼礁的投放布局示意图；
图6为上升流体积鱼人工鱼礁礁体高度关系图；
图7为上升流体积与人工鱼礁壁厚关系图；
图8为上升流体积与人工鱼礁开孔比大小关系图；
图9为上升流体积与波纹波高关系图；
图10为上升流体积与波纹波长关系图；
图11为上升流体积与单位鱼礁间距关系图；
图12为净水区体积与单位鱼礁间距关系图。
具体实施方式
图1示出了本发明的三角形人工鱼礁的结构示意图；所述人工鱼礁为钢筋混凝土鱼礁，由两个侧面和一个底面构成的三角形人工鱼礁；其侧视图为三角形，如图2所示，鱼礁单体左右两侧对称，且两个侧面分别开设六个圆孔，开孔比(开孔直径与礁体高度之比)设置为1:3.5-12，而礁体底面不进行开孔。
在一个优选示例中，所述鱼礁单体1的纵向长度3为3m，横向长度4为3m；所述鱼礁单体1的礁体高度6为1.2-2.8m；所述鱼礁单体1的壁厚5为8-12cm。而又一些具体示例中，所述礁体高度6设置为1.2、1.6、2.0、2.4或2.8m；同时保持礁体横向与纵向长度3m不变。
又一些示例中，分别将开孔比设置为1:12、1:8、1:6、1:5、1:4和2:7；其中一个优选示例，开孔比为1:5。
本发明另一方面通过改进三角形人工鱼礁的侧面结构来提高上升流体积。图3(a)示出了本发明的三角形人工鱼礁的一种结构示意图，所述鱼礁单体1的侧面外表面为波纹面构造，所述波纹面的波纹走向由左至右呈现，图4所示，鱼礁单体的侧面的水平截面为波浪结构；所述波纹面构造的波纹波高为20-50cm；所述波纹波长为35-80cm。
图3(b)示出了本发明的三角形人工鱼礁的另一种结构示意图，所述鱼礁单体1的侧面整体为波纹面构造，所述波纹面的波纹走向由左至右呈现；所述波纹面构造的波纹波高为20-50cm；所述波纹波长为35-80cm。
本发明还一些示例中，所述鱼礁单体1的侧面的表面层设有二次浇筑形成的多孔纤维混凝土层，所述多孔纤维混凝土为均匀分布有细小封闭气孔的复合混凝土层。所述多孔纤维混凝土由下述重量份数的原料混合制备而成：水泥1000份；营养土100-350份；发泡剂100-500份；固化剂10-100份；天然纤维10-100份，在制备过程中将上述原料混合加入海水拌和而成。
本发明还公开了一种鱼礁的投放布局方法，所述方法为：
(1)将50个鱼礁单体1投放在一起构成一个单位鱼礁8进行投放，使得所述单位鱼礁8的辐射长度为60m；其中所述鱼礁单体1采用上述示例中的鱼礁单体1；
(2)将多个所述单位鱼礁8按照间隔120m的方式进行矩阵排列投放，如图5所示，标号9表示的是单位鱼礁8的辐射长度，标号10表示的是单位鱼礁8之间的间隔。
其中每一所述单位鱼礁(8)的布设角度为40-50°；一个优选示例中，布设角度为45°。
下面将本发明三角形人工鱼礁投放至海底来测试其对上升流体积的影响。
试验例1-3采用图1-2所示的三角人工鱼礁结构，试验例4-6采用图3所示的三角人工鱼礁结构。
试验例1人工鱼礁礁体高度对上升流体积的影响
试验过程：在同一区域投放由50个鱼礁单体构成5个单位鱼礁，所述单位鱼礁的辐射范围为60.0m，单位鱼礁间距设置为120.0m。其中所述鱼礁单体的纵向长度均为3m，横向长度均为3m，壁厚均为10cm，高度分别设置为1.2、1.6、2.0、2.4和2.8m，圆孔直径均为40cm。
试验结果：见图6，当礁体高度为2.0m时，鱼礁产生较大的上升流体积，且此时上升流体积与礁体空方体积之比(体积比)也较高。
试验例2人工鱼礁礁体壁厚对上升流体积的影响
试验过程：在同一区域投放由50个鱼礁单体构成5个单位鱼礁，所述单位鱼礁的辐射范围为60.0m，单位鱼礁间距设置为120.0m。其中所述鱼礁单体的纵向长度均为3m，横向长度均为3m，高度为均2m，壁厚分别设置为60、80、100、120、140mm，圆孔直径均为40cm。
试验结果：见图7，当礁体壁厚设置为100mm时，鱼礁产生较大的上升流体积，且此时上升流体积与礁体空方体积之比(体积比)也较高。
试验例3人工鱼礁礁体开孔比对上升流体积的影响
试验过程：在同一区域投放由50个鱼礁单体构成5个单位鱼礁，所述单位鱼礁的辐射范围为60.0m，单位鱼礁间距设置为120.0m。其中所述鱼礁单体的纵向长度均为3m，横向长度均为3m，高度为均2m，壁厚均为10cm，圆孔直径分别设置为16.6、25、33.3、40、50和57.1cm。
试验结果：见图8，当礁体开孔比设置为1:5时(即开孔直径为40cm)，有效提高单位体积混凝土所产生上升流体积40％左右。
试验例4
试验过程：在同一区域投放由50个鱼礁单体构成5个单位鱼礁，所述单位鱼礁的辐射范围为60.0m，单位鱼礁间距设置为120.0m。其中所述鱼礁单体的纵向长度均为3m，横向长度均为3m，高度为均2m，壁厚均为10cm，波纹波长为55cm，波深分别设置为20、26、32、38、44和50cm。
试验结果：见图9，当波深设置为38cm时，有效提高单位体积混凝土所产生上升流体积。
试验例5
试验过程：在同一区域投放由50个鱼礁单体构成5个单位鱼礁，所述单位鱼礁的辐射范围为60.0m，单位鱼礁间距设置为120.0m。其中所述鱼礁单体的纵向长度均为3m，横向长度均为3m，高度为均2m，壁厚均为10cm，波纹波深为38cm，波纹波长分别设置为35、44、53、62、71和80cm。
试验结果：见图10，当波长设置为53cm时，有效提高单位体积混凝土所产生上升流体积。
试验例6
试验过程：在同一区域投放由80个鱼礁单体构成8个单位鱼礁，所述单位鱼礁的辐射范围为60.0m，单位鱼礁间距设置为120.0m。其中所述鱼礁单体的纵向长度均为3m，横向长度均为3m，高度为均2m，壁厚均为10cm；鱼礁单体的侧面开设有六个圆孔，圆孔直径均为40cm。其中40个鱼礁单体为一组，其侧面为平面构造；另外40个鱼礁单体为一组，其侧面外表面为波纹面构造，波纹波深为38cm。
试验结果表明，带波纹面的人工鱼礁组相较于平面组的人工鱼礁提高上升流体积35％左右。
试验例7
投放两个单位鱼礁，每一单位鱼礁由50个鱼礁单体投放在一起构成，所述单位鱼礁的辐射范围为60.0m，单位鱼礁间距设置为120.0m；其中一个单位鱼礁的布局角度设置0°，另一个单位鱼礁的布局角度设置为45°。通过流体动力学分析该单位鱼礁对礁体周围流场(上升流、背涡流及其尾流区域)的影响，其中所有单位鱼礁采用图1所示结构的同一结构、尺寸的人工鱼礁。
其中所述鱼礁单体纵向长度均为3m，横向长度均为3m，高度为均2m，壁厚均为10cm，圆孔直径均为40cm。
试验结果见图11和图12；图11所示，当单位鱼礁8布设角度为45°时，所产生的上升流提升30％左右，将礁体投放角度设置为45°
时可有效提高鱼礁的投放效果。图12所示，将礁体投放角度设置为45°时，净水区体积下降25％左右。
本发明该鱼礁单体结构简单，制作方便，且可有效提高单位混凝土体积所产生的上升流体积，提高鱼礁投放效果，在改善鱼礁流场效应的同时有效降低制作成本。该单位鱼礁布局可实现鱼礁投放的最有效利用，提高上升流体积30％左右，可有效改善礁体周围流场，为鱼类提供良好的栖息场所，具有良好的应用前景。
以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种三角形人工鱼礁，其特征在于，包括采用钢筋混凝土结构制成的三角型框架的鱼礁单体（1），所述鱼礁单体（1）由两个侧面和一个底面组成，所述侧面分别开设有六个圆孔（2），两个所述侧面的圆孔（2）对称分布；所述圆孔（2）的开孔直径与鱼礁单体（1）的高度之比为1：3.5-12；
所述鱼礁单体（1）的侧面外表面为波纹面构造，所述波纹面的波纹走向由左至右呈现；所述波纹面构造的波纹波高为20-50cm；所述波纹波长为35-80cm。
2.如权利要求1所述的三角形人工鱼礁，其特征在于，所述鱼礁单体（1）的纵向长度（3）为3m，横向长度（4）为3m；所述鱼礁单体（1）的礁体高度（6）为1.2-2.8m；所述鱼礁单体（1）的壁厚（5）为8-12cm。
3.如权利要求1所述的三角形人工鱼礁，其特征在于，所述鱼礁单体（1）的礁体高度（6）为2m，所述圆孔（2）的直径（7）为40cm。
4.如权利要求1所述的三角形人工鱼礁，其特征在于，所述波纹波高为38cm，所述波纹波长为53cm。
5.如权利要求1所述的三角形人工鱼礁，其特征在于，所述鱼礁单体（1）的侧面整体为波纹面构造，所述波纹面的波纹走向由左至右呈现；所述波纹面构造的波纹波高为20-50cm，所述波纹波长为35-80cm。
6.如权利要求1所述的三角形人工鱼礁，其特征在于，所述鱼礁单体（1）的侧面的表面层设有二次浇筑形成的多孔纤维混凝土层，所述多孔纤维混凝土为均匀分布有细小封闭气孔的混凝土层。
7.如权利要求6所述的三角形人工鱼礁，其特征在于，所述多孔纤维混凝土由下述重量份数的原料混合制备而成：水泥1000份；营养土100-350份；发泡剂100-500份；固化剂10-100份；天然纤维10-100份。
8.一种鱼礁的投放布局方法，其特征在于，所述方法为：
1）将50个鱼礁单体（1）投放在一起构成一个单位鱼礁（8）进行投放，使得所述单位鱼礁（8）的辐射长度为60m；其中所述鱼礁单体（1）采用权利要求1-7中任一项所述的鱼礁单体（1）；
2）将多个所述单位鱼礁（8）按照间隔120m的方式进行矩阵排列投放。
9.如权利要求8所述的投放布局方法，其特征在于，每一所述单位鱼礁（8）的布设角度为40-50°。
10.如权利要求9所述的投放布局方法，其特征在于，每一所述单位鱼礁（8）的布设角度为45°。
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