CN111972335A - 一种基于生物适宜性的优化人工鱼礁布局方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于生物适宜性的优化人工鱼礁布局方法，本发明通过充分考虑人工鱼礁建设影响的主要环境环境因子以及生物对于环境的适宜性要求，选定流速、悬浮物浓度以及庇护空间作为衡量指标，进行不同人工鱼礁排布下生物的生境适宜性评价，提出面向生物资源的人工鱼礁优化组合布局方法，为保质提效的人工鱼礁建设提供理论方法支撑。
Description
技术领域
本发明涉及人工鱼礁技术领域，尤其涉及一种基于生物适宜性的优化人工鱼礁布局方法。
背景技术
人工鱼礁作为广泛采用的资源修复措施而备受关注。人工鱼礁在改善海洋生态环境，修复渔场以及增产养殖方面效果良好。我国的人工鱼礁试验始于上世纪70年代末期，经过40余年的发展，截至2018年底，人工鱼礁投放量已达 8325万空方左右，遍布中国所有沿海城市。
目前，建礁前的方案主要聚焦在礁型的选择和人工鱼礁选址上，发明主要集中于人工鱼礁技术和生态效果评估，专利主要集中于鱼礁功能、材质、构造，对人工鱼礁排布的优化设计相对较少。人工鱼礁的建设目的是修复渔业资源，因而针对人工鱼礁建设后对生物资源栖息环境产生的影响评估尤为重要。目前的对于建礁前评估不同布设方案对于生物的影响，从而优化人工鱼礁组合布局的发明尚且空缺。为了让人工鱼礁保质提效，在满足基本设计要求的同时，需要充分考虑生物对于栖息环境的要求，制定针对保护地生物需求的人工鱼礁优化布局方案，从而完善鱼礁区建设的规划化进程，使人工鱼礁的保护以及增产目标最大化。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种基于生物适宜性的优化人工鱼礁布局方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种基于生物适宜性的优化人工鱼礁布局方法，包括如下步骤：
S1、通过数值模拟实验获得多种人工鱼礁组合布局下的的流场效应数据；
S2、针对投礁区的实际情况，选定面向当地情况的人工鱼礁建设前需要进行适宜性评价的重点物种，综合考虑优势种，底栖习性，经济价值以及当地增殖放流等的具体情况选定；
S3、针对选定物种制定模糊逻辑规则：
S3.1、综合考虑人工鱼礁布设引起的流场条件改变以及生物对于环境因子的需求，选定流速、悬浮物浓度、叶绿素a浓度以及庇护空间作为衡量指标。
选定以上指标的理由如下：
流速：人工鱼礁的布设会改变礁体周边的流场，生物的产卵、生殖和生长过程受到水流流速的影响，流速过大，不但会影响水生生物的产卵等生理活动，而且会冲刷水体中生物生存所需要的有机物和营养物质；流速过小，水流对泥沙的冲击力减弱造成泥沙淤积，破坏生物栖息地物理环境。
悬浮物浓度：悬浮物是矿物、有机物、营养盐和水生态系统循环的主要载体，并为海洋生物提供必要的营养元素。但是悬浮的泥沙会增加水体的浊度，降低阳光照射的深度，减弱水体的光合作用，从而影响海洋植物的生长。
叶绿素a：叶绿素a浓度代表了初级生产力，叶绿素a浓度的高低受许多环境因子的限制，从侧面反映出饵料生物的丰富程度，但是过高的叶绿素浓度反应水质的恶化，是富营养化的重要指标。
庇护空间：底质异质性对多数水生生物有益。在底质斑块大小的尺度上，在异质性高的斑块中底栖动物物种丰度更高；另外，鱼礁给游泳生物提供了充分的栖息以及庇护空间，成为良好的避敌场、觅饵场，另外部分鱼类等游泳生物存在恋礁性。
S3.2、针对具体生物制定环境因子的适宜性评价标准。首先进行选定物种针对四项环境指标适宜性标准的文献查阅，依据已有的针对具体物种的生理生态发明，确定物种最大、最小以及适宜的环境因子标准值(如最大耐受流速，最小流速，以及适宜流速)，将环境要素定义为低、中、高三等；
S3.3、生境适宜度(HSI)变量值设为3级，适宜度的取值范围为0～1，其中0代表最不适宜，1代表最适宜；设定各环境要素和适宜度的语言变量值并确定相应的隶属函数，选取三角形和梯形隶属函数进行描述。
S3.4、模糊规则以IF-THEN的形式进行表示，例如：E1、E2、E3分别代表三个不同环境要素的语言变量，a、b、c分别代表其相对应的语言变量域上的语言变量值，HSI代表适宜度的语言变量，h代表其相对于的语言变量域上的语言变量值，其中a、b、c为输入，h为输出，则模糊规则可表示为：IF E1为a，AND E2为b，AND E3为c，THEN HSI为h(如图2中Rule1，Rule2所示)。
模糊逻辑推理根据之前构建的模糊函数和制定的模糊规则进行近似性推理，本发明采取的是最大值-最小值方法进行模糊推理最终赋予输出变量值，即栖息地适宜度。具体推理过程如图2，根据第一条规则进行的推理过程如图2e-h 所示，根据第二条规则进行的推理过程如图2i-l所示。将图中阴影部分取大合并，得到如图所示的模糊输出。
模糊逻辑推理的输出结果为模糊子集，无法在模型中使用，因此还需要去模糊化将其转化为明确值。去模糊化方法有重心法，面积积分法、最大值法等，其中重心法最为常用，计算方法如下：
式中，z为语言变量的明确值；zmin和zmax为z的最小值和最大值；μc(z) 为语言变量的隶属函数；VCOG为去模糊化后最终的明确值，即栖息地适宜度指数，取值在0～1之间。
此过程利用matlab中的Fuzzy工具箱完成。
S4、利用数值模拟结果以及实地的采样调查结果确定鱼礁区域的环境因子空间分布确定。对不同人工鱼礁或者不同礁距下的组合布局的方案进行情景模拟，分析不同布局下流速、悬浮物浓度、叶绿素a以及庇护空间的空间分布。根据步骤S3中模糊规则的结果，确定不同情景下的空间HSI指数分布。
S5、定量化评价不同情景人工鱼礁布局生境适宜性结果：
S5.1、计算不同生物不同情景下的平均HSI，选择AVEHSI较大的一个方案；
S5.2、不同生物不同情景下的HSI>**的辐射面积，选择辐射面积较大的一个方案。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果：
本发明充分考虑人工鱼礁建设影响的主要环境环境因子以及生物对于环境的适宜性要求，选定流速、悬浮物浓度以及庇护空间作为衡量指标，进行不同人工鱼礁排布下生物的生境适宜性评价，提出面向生物资源的人工鱼礁优化组合布局方法，为保质提效的人工鱼礁建设提供理论方法支撑
附图说明
下面结合附图说明对本发明作进一步说明。
图1为隶属函数制定示意图；
图2为模糊逻辑构建物种生境适宜度模型过程示意图；
图3为单倍间距下人工鱼礁排布方式；
图4为1.25倍间距(a)、1倍间距(b)以及0.75倍间距(c)觉华岛人工鱼礁影响下环境要素空间分布；
图5为日本蟳在人工鱼礁1.25倍间距(a)、1倍间距(b)以及0.75倍间距(c)下的生境适宜性空间分布；
图6为口虾蛄在人工鱼礁1.25倍间距(a)、1倍间距(b)以及0.75倍间距(c)下的生境适宜性空间分布；
图7为长蛸在人工鱼礁1.25倍间距(a)、1倍间距(b)以及0.75倍间距 (c)下的生境适宜性空间分布；
图8为小黄鱼在人工鱼礁1.25倍间距(a)、1倍间距(b)以及0.75倍间距(c)下的生境适宜性空间分布。
具体实施方式
一种基于生物适宜性的优化人工鱼礁布局方法，包括如下步骤：
S1、通过数值模拟实验获得多种人工鱼礁组合布局下的的流场效应数据；
S2、针对投礁区的实际情况，选定面向当地情况的人工鱼礁建设前需要进行适宜性评价的重点物种，综合考虑优势种，底栖习性，经济价值以及当地增殖放流等的具体情况选定；
S3、针对选定物种制定模糊逻辑规则：
S3.1、在综合考虑人工鱼礁布设引起的流场条件改变以及生物对于环境因子的需求，选定流速、悬浮物浓度、叶绿素a浓度以及庇护空间作为衡量指标。选定以上指标的理由如下：
流速：人工鱼礁的布设会改变礁体周边的流场，生物的产卵、生殖和生长过程受到水流流速的影响，流速过大，不但会影响水生生物的产卵等生理活动，而且会冲刷水体中生物生存所需要的的有机物和营养物质；流速过小，水流对泥沙的冲击力减弱造成泥沙淤积，破坏生物栖息地物理环境。
悬浮物浓度：悬浮物是矿物、有机物、营养盐和水生态系统循环的主要载体，并为海洋生物提供必要的营养元素。但是悬浮的泥沙会增加水体的浊度，降低阳光照射的深度，减弱水体的光合作用，从而影响海洋植物的生长。
叶绿素a：叶绿素a浓度代表了初级生产力，叶绿素a浓度的高低受许多环境因子的限制，从侧面反映出饵料生物的丰富程度，但是过高的叶绿素浓度反应水质的恶化，是富营养化的重要指标。
庇护空间：底质异质性对多数水生生物有益。在底质斑块大小的尺度上，在异质性高的斑块中底栖动物物种丰度更高；另外，鱼礁给游泳生物提供了充分的栖息以及庇护空间，成为良好的避敌场、觅饵场，另外部分鱼类等游泳生物存在恋礁性。
S3.2、针对具体生物制定环境因子的适宜性评价标准。首先进行选定物种针对四项环境指标适宜性标准的文献查阅，依据已有的针对具体物种的生理生态发明，确定物种最大、最小以及适宜的环境因子标准值(如最大耐受流速，最小流速，以及适宜流速)，将环境要素定义为低、中、高三等；
S3.1、生境适宜度(HSI)变量值设为3级，适宜度的取值范围为0～1，其中0代表最不适宜，1代表最适宜；设定各环境要素和适宜度的语言变量值并确定相应的隶属函数，选取三角形和梯形隶属函数进行描述，隶属函数制定示意图如图1所示。
S3.2、模糊规则以IF-THEN的形式进行表示，例如：E1、E2、E3分别代表三个不同环境要素的语言变量，a、b、c分别代表其相对应的语言变量域上的语言变量值，HSI代表适宜度的语言变量，h代表其相对于的语言变量域上的语言变量值，其中a、b、c为输入，h为输出，则模糊规则可表示为：IF E1为a，AND E2为b，AND E3为c，THEN HSI为h(如图2中Rule1，Rule2所示)。
模糊逻辑推理根据之前构建的模糊函数和制定的模糊规则进行近似性推理，本发明采取的是最大值-最小值方法进行模糊推理最终赋予输出变量值，即栖息地适宜度。具体推理过程如图2，根据第一条规则(Rule1)进行的推理过程如图2e-h所示，根据第二条规则(Rule2)进行的推理过程如图2i-l所示。将图中阴影部分取大合并，得到如图所示的模糊输出。
模糊逻辑推理的输出结果为模糊子集，无法在模型中使用，因此还需要去模糊化将其转化为明确值(如图2中去模糊化后的m所示)。去模糊化方法有重心法，面积积分法、最大值法等，其中重心法最为常用，计算方法如下：
式中，z为语言变量的明确值；zmin和zmax为z的最小值和最大值；μc(z) 为语言变量的隶属函数；VCOG为去模糊化后最终的明确值，即栖息地适宜度指数，取值在0～1之间。
模糊逻辑构建物种生境适宜度模型过程，如图2所示，此过程利用matlab 中的Fuzzy工具箱完成。
S4、利用数值模拟结果以及实地的采样调查结果确定鱼礁区域的环境因子空间分布确定。对不同人工鱼礁或者不同礁距下的组合布局的方案进行情景模拟，分析不同布局下流速、悬浮物浓度、叶绿素a以及庇护空间的空间分布。根据步骤S3中的模糊规则结果，确定不同情景下的空间HSI指数分布。
S5、定量化评价不同情景人工鱼礁布局生境适宜性结果。
S5.1、计算不同生物不同情景下的平均HSI，选择AVEHSI较大的一个方案； S5.2、不同生物不同情景下的HSI>**(HSI为适宜性指数，其值在0-1之间， HSI大于某一具体值(如0.5)定义为适宜，则**等于0.5，大于该值的面积及为适宜生物栖息的面积)的辐射面积，选择辐射面积较大的一个方案。
具体应用案例如下：
为了恢复觉华岛海域的海洋渔业资源、海洋生境以及海洋生态系统，觉华岛海域建有葫芦岛国家级海洋牧场示范区，距海岸2.5km，在海洋牧场区开展了人工鱼礁生态建设工程、种质资源保护等。目前，在海洋牧场内已经建有3000亩人工鱼礁区，还有部分人工鱼礁预计2020年前完成投放。本发明针对目前的投礁方案进行不同间距组合的模拟，以找出最优的人工鱼礁排布方式。
本发明对3种不同的人工鱼礁排布方案进行模拟，分别为已有礁距模拟，如图3所示为单倍间距下人工鱼礁排布方式；然后依据水力模拟的结果，选择了 1.25倍礁距以及0.75倍礁距进行了生物栖息地适宜性模拟，以找出最适宜当地生物物种的人工鱼礁排布方案。
本发明利用水力模拟结果以及实地实地调查数据，进行栖息地流速、悬浮物浓度、叶绿素a浓度以及人工鱼礁提供的庇护空间的三种排布方案的模拟。1.25 倍间距的环境要素的排布如图4(a)所示，单倍间距的环境要素分布如图4(b) 所示，075倍间距的环境要素分布如图4(c)所示。
在2019年度觉华岛渔业资源调查中，资源量较大的物种有：马粪海胆、鰕虎鱼、日本蟳、口虾蛄、水母、海星、长蛸、脉红螺；在觉华岛海洋公园建设中进行的2007-2009生物调查显示的优势种为：6月：口虾蛄、小黄鱼、长蛸；重要种为焦氏舌鳎；8月：口虾蛄、小黄鱼、矛尾鰕虎鱼、火枪乌贼、焦氏舌鳎；重要种为日本蟳、长蛸、斑鰶、许氏平鮋；其中底栖物种有马粪海胆、鰕虎鱼、日本蟳、口虾蛄、海星、长蛸、脉红螺、火枪乌贼，底栖及浮游食性有小黄鱼、焦氏舌鳎；其中日本蟳、口虾蛄、长蛸、脉红螺、火枪乌贼、小黄鱼、焦氏舌鳎具有较高经济价值；当地中国对虾、三疣梭子蟹、牙鲆鱼、日本对虾、梭鱼、鲢鳙鱼、中华鳖、半滑舌鳎、大竹蛏、沙蚕存在增殖放流。综合以上我们选定日本蟳、口虾蛄、长蛸、小黄鱼为评价物种。根据对生物习性的相关研究，制定了日本蟳生境适宜性的模糊规则(表1-4)。
表1.日本蟳对环境因子的适应性
表2.口虾蛄对环境因子的适应性
表3.长蛸对环境因子的适应性
表4.小黄鱼对环境因子的适应性
根据模糊专家经验，对目标生物的生活习性和对各环境要素的基本需求的分析制定模糊规则，对中栖息地适宜度模糊推理过程中制定的规则为56条，具体规则如表5。根据各环境要素的隶属函数和制定的模糊规则进行模糊推理，得到目标物种在发明区域内的栖息地适宜度。
表5.模糊规则
本发明依据制定的模糊规则结合环境要素的空间分布，最终得出了典型物种日本蟳(图5)、口虾蛄(图6)、长蛸(图7)、小黄鱼(图8)在三种人工鱼礁排布下的生境适宜性的空间分布。
本发明分别采用两种HIS定量化方法来定量化评价不同情景人工鱼礁布局生境适宜性结果。a.计算不同生物不同情景下的平均HSI，选择AVEHSI较大的一个方案；b.不同生物不同情景下的HSI>**的辐射面积，选择辐射面积较大的一个方案；结果如表6所示。
表6三种人工鱼礁排布影响下4种典型生物的环境适宜性评价结果
人工鱼礁区各生物的的HSI指数基本处于0.7-0.8之间，而非礁区的HSI 指数基本处于0.2-0.5之间，人工鱼礁明显提高了生境适宜程度；就平均HSI 指数来看，4种生物的适宜性评价中，1.25倍间距略优于另外另种方案，1倍礁距与0.75倍礁距的结果近似。就HIS>0.5面积这一指标来看，4种生物的适宜性评价中，1.25倍间距优于另外两种方案；1倍礁距与0.75倍礁距中，对于日本蟳和口虾蛄，1倍礁距更优；对于长蛸和小黄鱼，0.75倍礁距更优。鉴于以上两种量化方法，1.25倍间距皆为最优方案，因而我们建议采用1.25倍间距，既提高鱼礁覆盖面积，又提高了生境的适宜程度。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (3)
1.一种基于生物适宜性的优化人工鱼礁布局方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、通过数值模拟实验获得多种人工鱼礁组合布局下的的流场效应数据；
S2、针对投礁区的实际情况，选定面向当地情况的人工鱼礁建设前需要进行适宜性评价的重点物种，综合考虑优势种，底栖习性，经济价值以及当地增殖放流等的具体情况选定；
S3、针对选定物种制定模糊逻辑规则：
S3.1、综合考虑人工鱼礁布设引起的流场条件改变以及生物对于环境因子的需求，选定流速、悬浮物浓度、叶绿素a浓度以及庇护空间作为衡量指标；
S3.2、针对具体生物制定环境因子的适宜性评价标准：首先进行选定物种针对四项环境指标适宜性标准的文献查阅，依据已有的针对具体物种的生理生态发明，确定物种最大、最小以及适宜的环境因子标准值，将环境要素定义为低、中、高三等；
S3.3、生境适宜度变量值设为3级，适宜度的取值范围为0～1，其中0代表最不适宜，1代表最适宜；设定各环境要素和适宜度的语言变量值并确定相应的隶属函数，选取三角形和梯形隶属函数进行描述；
S3.4.模糊规则以IF-THEN的形式进行表示，模糊逻辑推理根据之前构建的模糊函数和制定的模糊规则进行近似性推理，采取最大值-最小值方法进行模糊推理最终赋予输出变量值，即栖息地适宜度；
S4、利用数值模拟结果以及实地的采样调查结果确定鱼礁区域的环境因子空间分布确定；对不同人工鱼礁或者不同礁距下的组合布局的方案进行情景模拟，分析不同布局下流速、悬浮物浓度、叶绿素a以及庇护空间的空间分布；根据步骤S3中的模糊规则结果，确定不同情景下的空间HSI指数分布；
S5、定量化评价不同情景人工鱼礁布局生境适宜性结果
S5.1、计算不同生物不同情景下的平均HSI，选择AVEHSI较大的一个方案；
S5.2、不同生物不同情景下的HSI的辐射面积，选择辐射面积较大的一个方案。
2.根据权利要求1所述的基于生物适宜性的优化人工鱼礁布局方法，其特征在于，步骤S6.3中，环境因子标准值至少包括最大耐受流速，最小流速，以及适宜流速。
3.根据权利要求1所述的基于生物适宜性的优化人工鱼礁布局方法，其特征在于，步骤S3.4中，模糊逻辑构建物种生境适宜度模型过程利用matlab中的Fuzzy工具箱完成。
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|---|---|---|---|---|
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101664012A (zh) * | 2009-09-30 | 2010-03-10 | 上海海洋大学 | 一种基于量化人工鱼礁诱集效果影响因素的鱼礁设计优化方法 |
| CN101669453A (zh) * | 2009-09-30 | 2010-03-17 | 上海海洋大学 | 一种人工鱼礁配置组合效果的量化和评价方法 |
| KR20160053536A (ko) * | 2014-11-05 | 2016-05-13 | 해주이엔씨 (주) | 회전도어형 인공어초 |
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- 2020-09-03 CN CN202010916549.0A patent/CN111972335B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101664012A (zh) * | 2009-09-30 | 2010-03-10 | 上海海洋大学 | 一种基于量化人工鱼礁诱集效果影响因素的鱼礁设计优化方法 |
| CN101669453A (zh) * | 2009-09-30 | 2010-03-17 | 上海海洋大学 | 一种人工鱼礁配置组合效果的量化和评价方法 |
| KR20160053536A (ko) * | 2014-11-05 | 2016-05-13 | 해주이엔씨 (주) | 회전도어형 인공어초 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 佟飞等: "粤东柘林湾溜牛人工鱼礁建设选址生态基础评价", 《南方水产科学》 * |
| 冯英明等: "日照市海洋牧场示范区人工鱼礁选址适宜性分析", 《山东国土资源》 * |
| 徐汉祥等: "浙江沿岸休闲生态型人工鱼礁初选点的环境适宜性分析", 《海洋渔业》 * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113854217A (zh) * | 2021-11-02 | 2021-12-31 | 北京师范大学 | 一种近海区域方形人工鱼礁空间布局优化方法 |
| CN113854217B (zh) * | 2021-11-02 | 2022-09-30 | 北京师范大学 | 一种近海区域方形人工鱼礁空间布局优化方法 |
| CN114429729A (zh) * | 2022-02-15 | 2022-05-03 | 山东省海洋科学研究院(青岛国家海洋科学研究中心) | 一种海洋牧场食物网重构协同修复方法 |
| CN116307893A (zh) * | 2023-03-20 | 2023-06-23 | 广东海洋大学 | 基于数据分析的鱼类增殖放流水域适宜性评估系统 |
| CN116307893B (zh) * | 2023-03-20 | 2024-01-30 | 广东海洋大学 | 基于数据分析的鱼类增殖放流水域适宜性评估系统 |
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