CN112106713B - 一种半悬浮式人工鱼礁 - Google Patents

Abstract

一种半悬浮式人工鱼礁，包括框架式礁体，该框架式礁体底部四周设有挡浪板，在框架式礁体和挡浪板下方还设有空心底座；框架式礁体是先由中空管相互连接形成框架式结构、又在框架式结构外浇筑混凝土防护层而构成，且框架式礁体的密度大于海水密度而小于海底土体密度；空心底座内部为空腔，外部浇筑有外层混凝土，空心底座的密度比框架式礁体大、且不超过海底土体的密度。本发明使得礁体不会因为自身的重量而发生下沉,保证礁体在垂直方向上的稳定,可以有效的抵制潮流对于礁体抵制的冲刷,保持礁体底部的细粒沉积物不被冲击造成底部悬空、下沉，可以通过上升流将为礁体空间提供更多的营养物质，提高礁体对鱼类的诱集效应，促进礁体附近鱼类的发展。

Description

一种半悬浮式人工鱼礁

技术领域

本发明属于人工鱼礁技术领域，具体涉及一种适宜在弱承载力海底底质投放的半悬浮式人工鱼礁。

背景技术

人工鱼礁是人为在海中放置的构造物，其可以改善局部海域生态环境，为海洋生物提供良好的生长、索饵和繁殖环境，达到保护、增殖、提高渔获产量的目的。目前国内外广泛开展的人工鱼礁建设，进行近海海洋生物栖息地和渔场的修复，稳定海域生态系统，调整海洋渔业产业结构，带动相关产业的发展，取得了较好的效果。

近年来我国的人工鱼礁发展开始进入潮流阶段，但大部分礁体主要分布在山东、广东、江苏、浙江等省沿海地区依托岛屿的砂质海底、基岩海底和少部分粉砂质海底。对于各种礁体的方案设计主要是考虑鱼类的聚集效应，对于当地的动力环境的响应过程的设计相对较少，尤其是对泥质区的礁体的存在环境的研究。人工鱼礁建设中的礁区位置的选择以及鱼礁建设方案的设计不适应海区环境等情况都会导致礁体在投放海底之后发生滑移、翻滚或沉陷。

通过研究发现在弱承载力的淤泥质海域投放的鱼礁，会受到如下因素的影响：

（1）鱼礁的自然沉降

淤泥质海底承载力较小，鱼礁本身的重力负荷就造成自身的沉陷。

（2）淤泥土体的流失

淤泥沉积层，在动力作用下难以液化，但其塑性流动和变形能力较强。在鱼礁重压下，下伏土体会向四周蠕动流失，造成鱼礁下沉。

（3）波浪作用

风浪特别是台风、寒潮等灾害性气象过程形成的巨浪，对鱼礁周期性负载变化，如同不断的锤击，加剧了鱼礁的沉降。

（4）局部水动力侵蚀

在突出于海底鱼礁区，会形成局部环流侵蚀鱼礁周围的海底。虽然海区为泥质海底，抗水动力侵蚀能力较强，但鱼礁体本身存在的空隙会造成空隙效应，使水流速度成倍数增加，鱼礁周围海底的冲蚀难以避免，导致鱼礁的最终沉陷。

我国的粉砂淤泥质海底环境分布范围广泛，在其上如何建设一个健康、高效的海洋生态系统一直以来是一个亟需解决的重要问题。

发明内容

为了适应淤泥质海底弱承载力环境，解决有技术存在的人工鱼礁在投放后发生发生沉陷问题，本发明提供了一种总体密度大于水体密度而小于海底土体密度，可稳定安放在淤泥质海底的半悬浮式人工鱼礁装置。

一种半悬浮式人工鱼礁，其特征是包括框架式礁体，该框架式礁体底部四周设有挡浪板，在所述框架式礁体和挡浪板下方还设有空心底座；

所述框架式礁体是先由中空管相互连接形成框架式结构、又在框架式结构外浇筑混凝土防护层而构成，且框架式礁体的密度大于海水密度而小于海底土体密度；

所述的空心底座内部为空腔，外部浇筑有外层混凝土，空心底座的密度比框架式礁体大、且不超过海底土体的密度；

所述的框架式礁体的中空管中还注入聚氨酯发泡胶，所述空心底座内部的空腔中也注入聚氨酯发泡胶；所述中空管为中空钢管；所述挡浪板采用外部浇筑有混凝土层的钢板而形成的钢筋混凝土板；所述的空心底座是将内部为空腔的空心钢结构外部浇筑外层混凝土而形成。

所述的框架式礁体外侧还设置多个挂环，所述挂环上悬挂仿真水草、复丝纤维、渔网、绳结、聚乙烯丝团中的任意一种或任意几种；

所述的框架式礁体采用箱式框架结构，各中空钢管5以焊接的方式彼此刚性连接；

所述的框架式礁体是由36根中空钢管组成四层方形框架式箱体，又在外部浇筑混凝土防护层4而构成；

所述的半悬浮式人工鱼礁，其特征是所述挡浪板数量为4块，以倾斜的方式围在所述框架式礁体底部四周；

所述的半悬浮式人工鱼礁，其特征是所述空心底座采用四方体结构，位于整个人工鱼礁底部，沉放于海底没入海底土体中，并支撑上部结构。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

（1）本发明提供了一种中空的礁体结构，总体密度大于水体密度而小于海底土体密度，使得礁体不会因为自身的重量而发生下沉。

（2）本发明上部鱼礁主体密度小于下部浮体密度，保证礁体在垂直方向上的稳定。

（3）本发明选择合适的结构和材质可以抵抗水动力对礁体的水平冲击作用，不会造成礁体自身的破坏和发生水平的滑移。

（4）本发明设计合理挡浪结构，可以有效的抵制潮流对于礁体抵制的冲刷。当风浪、潮流冲击礁体时，挡浪结构可以使的潮流的能量进行耗散同时使的潮流发生反射，形成上升流，一方面降低潮流对于礁体的冲击作用，保持礁体底部的细粒沉积物不被冲击，造成底部悬空，进而导致礁体下沉，另一方面可以通过上升流将为礁体空间提供更多的营养物质，提高礁体对鱼类的诱集效应，促进礁体附近鱼类的发展。

附图说明

图1 是本发明半悬浮式人工鱼礁总体结构示意图。

图2 是本发明框架式礁体中空管剖面图。

图3 是本发明挡浪板剖面图。

图4 是本发明空心底座剖面图。

其中，1.框架式礁体 2.挡浪板 3.空心底座4.混凝土防护层 5.中空钢管 6.聚氨酯发泡胶7.钢板 8.混凝土层 9.外层混凝土 10.空心钢结构。

具体实施方式

为了加深对本发明的理解，下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，该实施例仅用于解释本发明，并不对本发明的保护范围构成限定。

如图1-4所示，半悬浮式人工渔礁，包括上部框架式礁体1、挡浪板2和底部的空心底座3。

框架式礁体 1 由36根的中空钢管5加混凝土防护层组成的四层方形框架，36根中空钢管5 通过相互焊接组成框架，每根中空钢管5 两头焊接同等规格的封头，并相互连接形成中空部分，如图2所示，中空钢管5外浇筑混凝土防护层4。

4块挡浪板2 分别与框架式礁体1的4个侧面夹角为45º，挡浪板2为实心结构，如图3所示，挡浪板2中间为4mm厚钢板7，两侧浇筑混凝土8，每侧混凝土厚为48mm，整个挡浪板厚度为100mm。

框架式礁体 1和挡浪板2组成半悬浮式人工鱼礁上部结构。

半悬浮式人工渔礁底部为居于框架式礁体1与挡浪板2下方的空心底座3，空心底座3剖面如图4所示，里面由钢板焊接成密封的中空部分，外部浇筑混凝土层8。

框架式礁体1内部的中空钢管5和挡浪板2内部的钢板7通过焊接而刚性连接在一起，让整体结构更加牢固。

框架式礁体1内部的中空钢管5和空心底座3内部的钢板通过焊接而刚性连接在一起，整体结构更加稳固。

应用实例

通过调查研究，浙江洞头海域为长江泥沙向南扩散的闽浙泥质沉积区，此区域的粉质粘土层厚达5m以上，土体密度1630kg/m³，洞头海域海水密度为1.03g/cm³，底质极限承载力为57.74～97.04Kpa，当安全系数的值取为2.0，则区域的承载力为28.87～48.52Kpa，对应为2.887～4.852t/m²。针对此海底底质设计案例。

中空钢管5选用市面上250规格的钢管，直径为273mm，壁厚7mm，重量为45.92kg/m，每根中空钢管5的长度为5m，混凝土防护层4厚度为20mm，挡浪板3长度5m，宽1.4m，中内部钢板7厚4mm，两侧混凝土厚48mm，钢材的密度为7850kg/m³，混凝土密度平均为2800kg/m³，据此计算：

单个中空管的体积V：底面积（0.1565²×π）×5（高）=0.385m³；

单个挡浪板2的体积： 1.4×5×0.1=0.7m³；

上部结构框架式礁体1和挡浪板2的体积：0.385×36+0.7×4=16.66 m³;

单个中空管件重量：中空钢管5的重量(45.92×5)+混凝土防护层4的重量（（0.1565²-0.1365²）×π×5×2800）=487.2065kg；

单个挡浪板2的重量： 钢板7重量（1.4×5×0.004×7850）+混凝土层8的重量（1.4×5×0.096×2800）=2017.4kg；

上部结构的重量: 框架式礁体1的重量（487.2065×36）+挡浪板2的重量（2017.4×4）=25609.034kg；

上部结构的相对密度：M/V=1537kg/m³。

组成底部空心钢结构10的钢板厚度为6 mm，宽为1m，外层混凝土9厚度为250mm，外层混凝土9上部外边界与挡浪板2外边界重合，即外边界长6m，内边界长3m，据此计算：

空心底座3体积：6×6×1.5-3×3×1.5=40.5 m³；

空心钢结构9体积：四周（1×5.5×0.006×4）+上下（（5.5²-3.5²）×0.006×2）+内层（1×3.5×0.006×4）=0.432 m³；

空心钢结构9及其内部中空体积：5.5×5.5×1-3.5×3.5×1=18 m³；

外层混凝土10体积：40.5-18=22.5 m³

外层混凝土10重量：22.5×2800=63000kg；

空心钢板结构10重量：0.432×7850=3391.2kg；

空心底座3密度：（63000+3391.2）/40.5=1639 kg/m³。

半悬浮式人工鱼礁底部压力：（人工鱼礁空气中重力-海水中浮力）/底面积=12.26Kpa，小于当地海底土体承载力，因此当地淤泥质海底可承载本发明的半悬浮式人工鱼礁。

人工鱼礁总体相对密度大于海水密度，底座结构空心底座3密度与海底土体密度大体相等，上部结构相对密度小于海底土体密度，当人工鱼礁放置于海底，底座空心底座3沉入土体后达到平衡稳定状态，不会再产生沉陷问题。

本发明的半悬浮式人工鱼礁，上部主体结构空方体积125m³可以容纳大量的海底浮游生物，并且供给这些浮游生物穿梭繁殖。同时中间使用钢管和钢板的这一人工渔礁可以很好地抗击风浪。

本发明的实施例公布的是较佳的实施例，但并不局限于此，本领域的普通技术人员，极易根据上述实施例，领会本发明的精神，并做出不同的引申和变化，但只要不脱离本发明的精神，都在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种半悬浮式人工鱼礁，其特征是包括框架式礁体（1），该框架式礁体（1）底部四周设有挡浪板（2），在所述框架式礁体（1）和挡浪板（2）下方还设有空心底座（3）；

所述框架式礁体（1）是先由中空管相互连接形成框架式结构、又在框架式结构外浇筑混凝土防护层（4）而构成，且框架式礁体（1）的密度大于海水密度而小于海底土体密度；

所述的空心底座（3）内部为空腔，外部浇筑有外层混凝土（9 ），空心底座（3）的密度比框架式礁体（1）大、且不超过海底土体的密度；

所述的框架式礁体（1）的中空管中还注入聚氨酯发泡胶（6），所述空心底座（3）内部的空腔中也注入聚氨酯发泡胶（6）；所述中空管为中空钢管（5）；所述挡浪板（2）采用外部浇筑有混凝土层（8）的钢板（7）而形成的钢筋混凝土板；所述的空心底座（3）是将内部为空腔的空心钢结构（10）外部浇筑外层混凝土（9）而形成；

所述的框架式礁体（1）采用箱式框架结构，各中空钢管（5）以焊接的方式彼此刚性连接。

2.如权利要求1所述的半悬浮式人工鱼礁，其特征是所述的框架式礁体（1）外侧还设置多个挂环，所述挂环上悬挂仿真水草、复丝纤维、渔网、绳结、聚乙烯丝团中的任意一种或任意几种。

3.如权利要求1所述的半悬浮式人工鱼礁，其特征是所述的框架式礁体（1）是由36根中空钢管（5）组成四层方形框架式箱体，又在外部浇筑混凝土防护层（4）而构成。

4.如权利要求3所述的半悬浮式人工鱼礁，其特征是所述挡浪板数量为4块，以倾斜的方式围在所述框架式礁体（1）底部四周。

5.如权利要求3所述的半悬浮式人工鱼礁，其特征是所述空心底座（3）采用四方体结构，位于整个人工鱼礁底部，沉放于海底没入海底土体中，并支撑上部结构。

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