CN113229194A - 一种立体式淡水鱼类种质资源保护礁 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种立体式淡水鱼类种质资源保护礁，包括至少三根沉降管，多根沉降管相间排布，任意相邻两根沉降管之间通过若干根支杆连接在一起，所有沉降管与支杆连接构成上下中空的礁笼，礁笼外周面上缠绕有棕绳，棕绳上固定连接有多个扇贝。采用本发明的技术方案，有利于流水通畅，降低对水流和泥沙的阻滞作用，促进水生动植物大量附着在人工礁体上进行生长、繁殖，使其礁体附近鱼类种质资源得以保护，生态系统得以恢复。

Description

一种立体式淡水鱼类种质资源保护礁
技术领域
本发明涉及人工礁体构建技术领域，特别是指一种立体式淡水鱼类种质资源保护礁。
背景技术
经济迅速发展的几十年来，由于沿河大量水利工程的兴建，淡水生物生存环境被人造河岸所替代，再加上过度捕捞，使得近岸水域生态环境受到了不同程度的破坏，生物资源量不断下降。尤其是修建水电站的河流，是中国现存淡水鱼群主要生活区域，许多生物种群濒临灭绝。比如发源于世界的屋脊的长江，孕育着成千上万的人，这些人也靠着捕鱼为生，在长江流域里面鱼的种类数不胜数，其中就不乏有许多稀有的鱼类，比如说中华鲟和白鲟，这两种鱼类都是长江流域中最稀有的物种，其中中华鲟还被誉为“水中大熊猫”。不过由于人类的破坏，近些年来这些物种不断减少，还有些物种已经灭绝。而且，人为的恶意捕捞导致的淡水生态物种危机也时有发生，比如很多地方因电鱼对河流生态环境造成严重危害，里长年累月形成了平衡的生态系统，水生植物和动物之间早已经形成了生物链，人类如果不合理地介入这个生物链中，会引发整体生态环境越发脆弱。许多河流本身的水质自净能力有限，水生动植物形成的生态系统，对提高河流水质的自净能力有很大的帮助。如果水中的生态链遭到破坏，河流的整体生态就会遭受连带损害。
针对我国淡水水域由于水利工程包括围湖造田、建河岸码头、淡水鱼类的滥捕滥伐等人类活动造成附近淡水生物危机及其生态系统严重的破坏，甚至相关生物物种的绝迹的现象，需要进行人工辅助恢复天然的生态，以期达到构建生态功能群，提升河流生态区的生物多样性水平，从而达到对受损水域生态区的生态环境进行有效恢复的目的。现有的人工鱼礁是专门增殖水体生物的人工礁体，是人为设置在水域中，为淡水生物提供生长繁殖的场所，以达到优化水底环境，保护、增殖渔业资源的目的，现有的人工鱼礁多为沉底式鱼礁，即将鱼礁投放到水域后将下沉至水底，礁体一般采用混凝土浇筑而成，这类礁体结构密闭，对水流和泥沙起到了阻滞作用，影响了增殖淡水生物种群质量与数量的效果。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种立体式淡水鱼类种质资源保护礁。
本发明通过以下技术方案得以实现。
本发明提供了一种立体式淡水鱼类种质资源保护礁，包括至少三根沉降管，多根沉降管相间排布，任意相邻两根沉降管之间通过若干根支杆连接在一起，所有沉降管与支杆连接构成上下中空的礁笼，所述礁笼外周面上缠绕有棕绳，所述棕绳上固定连接有多个扇贝；所述礁笼俯视投影整体为等边三角形、正方形、正多边形或圆形；所述支杆是采用钢筋制成的；所述沉降管内部中空，从外到内，由防腐蚀层、支撑层、黏附层、生物亲和层依次组装而成，所述防腐蚀层为光解塑料，所述支撑层为不锈钢，所述黏附层为可降解生物淀粉树脂，所述生物亲和层为陶瓷，所述陶瓷由质量比为10-15:1-3:1-2:0.5的羟基磷灰石、磷酸钙、碳纳米管、氧化钛烧至而成。
任意相邻两根沉降管之间连接的支杆数量不超过6根；所述支杆为椭圆柱形，其上表面中部设有呈不规则波浪形的凸出楞条，所述凸出楞条旁设有圆形的凹陷，所述凹陷旁设有凹槽，所述凹陷和凹槽均以楞条的中线对称分布；所述凹陷内喷涂有生物玻璃涂层，所述喷涂方法为亚音速火焰喷涂。
所述棕绳缠绕于所述礁笼外周面上的圈数是所述礁笼高度的十分之一至五分之一；所述棕绳直径为5mm至10mm；所述棕绳上固定的扇贝总数不少于50个，任意相邻两个扇贝间距不大于10cm。
所述扇贝是通过在其表面钻攻直径为5-10mm的孔以后，再将其穿过所述棕绳并打结固定。
所述沉降管与支杆是通过焊接固定。
所述棕绳(4)的制作方法为：将质量比为1-3:2-5:3-7:11-13 的尼龙、剑麻纤维、山棕丝、椰棕丝混合编织成棕绳，将棕绳放在酸溶液中浸泡20-30min，然后将棕绳取出晾干；再将棕绳在真空下加热至50-55℃，用功率500-600W的微波处理20-30s，待棕绳温度自然降低至室温，再用500-600W的微波将棕绳温度加热至45-50℃；在棕绳表面均匀喷洒矿物盐溶液，连续喷洒3-5次，每次喷洒后，将棕绳在将棕绳在28-30℃、0.5-0.8个标准大气压下晾干水分，再进行下一次的喷洒；喷洒完成后，将棕绳置于10-15℃、1.5-1.8个标准大气压下放置50-80min即可。
所述酸溶液为质量分数0.3-0.5％的高氯酸溶液，温度为30-35℃。
所述矿物盐溶液的制备方法为：以质量份计，将1-2份壳聚糖、 0.01-0.03份酵母硒、1-2份蔗糖酯、3-5份纳米膨润土、130-150份清水混合制成悬浮液，在悬浮液中加入0.1-0.3份光和细菌搅拌 10-15min即可；
所述矿物盐溶液的喷洒量为棕绳质量的8-10％。
本发明的有益效果在于：采用本发明的技术方案，通过设置镂空状结构的礁笼，当将礁笼放置于水底时，这种镂空结构以利于流水通畅，降低对水流和泥沙的阻滞作用，适合于在水体泥沙含量高的沿岸水域营造人工鱼礁。自然河水中的淡水生物幼体能够附着于人工礁体上进行生长、繁殖，达到增殖生物种群质量与数量、扩增自然活体鱼礁面积、让天然鱼礁及其生态系统得以恢复的作用，另外，通过在礁笼外周面上缠绕棕绳，在棕绳上固定扇贝，棕绳的河流生物富集能力较水泥或石块等传统材质提高9-16倍，可在较短时间提高鱼礁的动植物生物量，为更多生物提供庇护场所，进一步增加了鱼礁的生物附着概率，加速礁体的扩张，恢复鱼礁生态系统及其生态功能的效果。
本发明通过在支杆上设置凸出楞条、凹陷、凹槽，在不降低支杆力学性能的前提下提高支杆的表面积，而且在凹陷内喷涂生物玻璃涂层，有效提高凹陷的生物亲和性。并且凹陷本身相对于支杆其他表面更易于富集微生物，使得微生物首先在凹陷内生长繁殖，以凹陷为核心，逐步往支杆的其他部位扩散，逐步延伸至边缘后收到凹槽的收纳，进一步堆积，提高微生物生长体在支杆上的厚度，让微生物和水中尘埃交联成高活性污泥，黏附在支杆表面，在凸出楞条的吸纳下，污泥不易于滑落，更容易配合棕绳显著提高整个鱼礁的生物多样性。
本发明通过使用尼龙、剑麻纤维、山棕丝、椰棕丝混合编织成棕绳，提高棕绳的结构强度，丰富棕绳的有机质，以便于后续的矿物吸附和菌体黏附；通过真空下微波的热效应，使得剑麻纤维、山棕丝、椰棕丝表面粗糙度增高，再使用低浓度的酸溶液腐蚀棕绳，进一步增大棕绳纤维表面的粗糙程度同时不影响棕绳的力学强度，以增大纤维与溶液的接触面积；然后使用矿物溶液喷洒到棕绳上，使得棕绳充分吸附溶液成分，而且溶液中使用的壳聚糖、酵母硒、蔗糖酯、纳米膨润土都能提高矿物溶液的粘稠度，可以将光合细菌通过物理吸附黏附在棕绳内，然后低温高压处理，使得棕绳和矿物溶液进一步固化，同时不影响光合细菌的活性。另外，壳聚糖的亲生物特性在固化光和细菌的同时可以进行物质交换，保持光合细菌的基本生存，利于光合细菌扩散到水域中恢复其活性。
本发明通过专门优化的棕绳，使得礁笼放置于水底时，通过棕绳中矿物溶液和光和细菌的缓慢释放，吸引河水中中的生物距离，强化礁笼区域的物质交换和营养聚集，加速人工鱼礁生态系统的构建。进一步促进自然河水中的淡水生物幼体在人工礁体上生长、繁殖，协同棕绳上固定的扇贝，增强淡水生态圈的生物多样性，使得淡水生物的生长高效、持续，河流中生物资源能得到有效保护。
本发明中所述沉降管由防腐蚀层、支撑层、黏附层、生物亲和层构造而成，其中，防腐蚀层使用的是光解塑料，利用塑料的包覆效果，既能有效减缓支撑层的腐蚀，又能利用水中光线较弱的特点，使得防腐蚀层缓慢降解，避免使用塑料导致不可降解成分在食物链中循环富集的问题；黏附层使用可降解淀粉树脂，利用其水溶液中微生物逐步发酵膨胀的特点，可以增加支撑层和生物亲和层之间的内压力，提高沉降管的整体性；生物亲和层使用的羟基磷灰石、磷酸钙、碳纳米管、氧化钛混合烧制成的陶瓷，不但强度高，而且利于菌体吸附，提高鱼礁对于鱼类饵料微生物的富集，强化微观下的生态稳定性。另外，多层设置使得使用中降解时存在先后之分，越是用到后面沉降管的内层构造差异导致截面凹凸不平，表面积更高，提高为生物体的吸附效率，使得鱼礁使用效果不会随着时间变化呈明显的递减效应。
附图说明
图1是发明的主视图；
图2是本发明礁笼的俯视图；
图3是本发明沉降管(1)的截面图；
图4是支杆表面展开图。
图中：1-沉降管，2-支杆，3-礁笼，4-棕绳，5-扇贝；101-防腐蚀层、102-支撑层、103-黏附层、104-生物亲和层；201-凹槽，202- 凹陷，203-凸出楞条。
具体实施方式
下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
实施例1
如图1、图2所示，本发明提供了一种立体式淡水鱼类种质资源保护礁，包括至少三根沉降管1，多根沉降管1相间排布，任意相邻两根沉降管1之间通过若干根支杆2连接在一起，所有沉降管1与支杆2连接构成上下中空的礁笼3，礁笼3外周面上缠绕有棕绳4，棕绳4上固定连接有多个扇贝5；所述沉降管1内部中空，从外到内，由防腐蚀层101、支撑层102、黏附层103、生物亲和层104依次组装而成，所述防腐蚀层101为光解塑料，所述支撑层102为不锈钢，所述黏附层103为可降解生物淀粉树脂，所述生物亲和层104为陶瓷，所述陶瓷由质量比为 10-15:1-3:1-2:0.5的羟基磷灰石、磷酸钙、碳纳米管、氧化钛烧至而成。
进一步地，礁笼3俯视投影整体为等边三角形、正方形、正多边形或圆形。支杆2是采用钢筋制成的。沉降管1是采用矩形钢管或圆钢管制成的。任意相邻两根沉降管1之间连接的支杆2数量不超过6根。所述支杆2为椭圆柱形，其上表面中部设有呈不规则波浪形的凸出楞条203，所述凸出楞条203旁设有圆形的凹陷202，所述凹陷202旁设有凹槽201，所述凹陷202和凹槽201均以楞条203的中线对称分布；所述凹陷202内喷涂有生物玻璃涂层，所述喷涂方法为亚音速火焰喷涂。
另外，棕绳4缠绕于礁笼3外周面上的圈数是礁笼3高度的十分之一至五分之一。棕绳4直径为5mm至10mm。棕绳4上固定的扇贝5总数不少于50个，任意相邻两个扇贝5间距不大于10cm。采用本发明的技术方案，棕绳缠绕密度较小，减少对水底水流和泥沙的阻滞作用，并通过棕绳使生物富集，增加生物种群数量和密度。
另外，扇贝5是通过在其表面钻攻直径为5-10mm的孔以后，再将其穿过棕绳4并打结固定。沉降管1与支杆2是通过焊接固定。
所述棕绳(4)的制作方法为：将质量比为1:2:3:11的尼龙、剑麻纤维、山棕丝、椰棕丝混合编织成棕绳，将棕绳放在酸溶液中浸泡 20min，然后将棕绳取出晾干；再将棕绳在真空下加热至50℃，用功率500W的微波处理20s，待棕绳温度自然降低至室温，再用500W的微波将棕绳温度加热至45℃；在棕绳表面均匀喷洒矿物盐溶液，连续喷洒3次，每次喷洒后，将棕绳在将棕绳在28℃、0.5个标准大气压下晾干水分，再进行下一次的喷洒；喷洒完成后，将棕绳置于10℃、1.5 个标准大气压下放置50min即可；所述酸溶液为质量分数0.3％的高氯酸溶液，温度为30℃；所述矿物盐溶液的制备方法为：以质量份计，将1份壳聚糖、0.01份酵母硒、1份蔗糖酯、3份纳米膨润土、130份清水混合制成悬浮液，在悬浮液中加入0.1份光和细菌搅拌10min即可；所述矿物盐溶液的喷洒量为棕绳质量的8％。
采用本实施例的技术方案，通过设置镂空状结构的礁笼，当将礁笼放置于水底时，这种镂空结构以利于流水通畅，降低对水流和泥沙的阻滞作用，适合于在水体泥沙含量高的沿岸水域营造人工鱼礁。自然河水中的淡水生物幼体能够附着于人工礁体上进行生长、繁殖，达到增殖生物种群质量与数量、扩增自然活体鱼礁面积、让天然鱼礁及其生态系统得以恢复的作用，另外，通过在礁笼外周面上缠绕棕绳，在棕绳上固定扇贝，棕绳的河流生物富集能力较水泥或石块等传统材质提高9-16倍，可在较短时间提高鱼礁的动植物生物量，为更多生物提供庇护场所，进一步增加了鱼礁的生物附着概率，加速礁体的扩张，恢复鱼礁生态系统及其生态功能的效果。
实施例2
其他操作同实施例1，其区别是所述棕绳(4)的制作方法为：将质量比为3:5:7:13的尼龙、剑麻纤维、山棕丝、椰棕丝混合编织成棕绳，将棕绳放在酸溶液中浸泡30min，然后将棕绳取出晾干；再将棕绳在真空下加热至55℃，用功率600W的微波处理30s，待棕绳温度自然降低至室温，再用600W的微波将棕绳温度加热至50℃；在棕绳表面均匀喷洒矿物盐溶液，连续喷洒5次，每次喷洒后，将棕绳在将棕绳在30℃、0.8个标准大气压下晾干水分，再进行下一次的喷洒；喷洒完成后，将棕绳置于15℃、1.8个标准大气压下放置80min即可；所述酸溶液为质量分数0.5％的高氯酸溶液，温度为35℃；所述矿物盐溶液的制备方法为：以质量份计，将2份壳聚糖、0.03份酵母硒、2份蔗糖酯、5份纳米膨润土、150份清水混合制成悬浮液，在悬浮液中加入0.3 份光和细菌搅拌15min即可；所述矿物盐溶液的喷洒量为棕绳质量的 10％。
实施例3
其他操作同实施1，其区别是所述棕绳(4)的制作方法为：将质量比为3:2:7:11的尼龙、剑麻纤维、山棕丝、椰棕丝混合编织成棕绳，将棕绳放在酸溶液中浸泡30min，然后将棕绳取出晾干；再将棕绳在真空下加热至50℃，用功率600W的微波处理20s，待棕绳温度自然降低至室温，再用600W的微波将棕绳温度加热至45℃；在棕绳表面均匀喷洒矿物盐溶液，连续喷洒5次，每次喷洒后，将棕绳在将棕绳在28℃、 0.8个标准大气压下晾干水分，再进行下一次的喷洒；喷洒完成后，将棕绳置于10℃、1.8个标准大气压下放置50min即可；所述酸溶液为质量分数0.5％的高氯酸溶液，温度为30℃；所述矿物盐溶液的制备方法为：以质量份计，将2份壳聚糖、0.01份酵母硒、2份蔗糖酯、3份纳米膨润土、150份清水混合制成悬浮液，在悬浮液中加入0.1份光和细菌搅拌15min即可；所述矿物盐溶液的喷洒量为棕绳质量的9％。
对比例1
棕绳未经酸处理和微波处理，其他操作同实施例1。
对比例2
棕绳未喷洒矿物盐溶液，其他操作同实施例1。
试验例
在毕节市林口镇，划定面积为12亩的沿岸流动水域，随机平均分为6个养殖池，分别按照实施例1-3、对比例1-3实施。将实施例1-3、对比例1-3的立体式淡水鱼类种质资源保护礁放置在沿岸水底，每天投喂饵料等鞭金藻1次，投喂量为3kg/亩。10个月后，检测各水域中保护礁内软体类生物种类、鱼类种类，抽检各组水域中大肠杆菌数量、细菌总数；20个月后重复测量各种指标。
10个月后检测结果：
Figure RE-GDA0003151694600000091
由表可以看出，使用本发明方法的实施例1-3软体类生物种类、鱼类种类数量多，大肠杆菌含量低，细菌数量多，显然本发明使用的组合礁有效建立了以光合细菌为基础的微生态圈，有效抑制了致病菌的生长，但是提高了整体的生物活性，促进保护礁中淡水生物群落的形成。大肠杆菌数量少，证明保护礁生态系统自我维持效果好，鱼群病害概率低，生态稳定。
20个月后检测结果：
Figure RE-GDA0003151694600000092
由表可以看出，使用时间较长的前提下，使用本发明鱼礁的实施例1-3大肠杆菌的生长较慢，但是细菌总数增长较快，显然鱼礁整体菌群更为健康，活性更高。对比例1-3细菌总数增长有限，大肠杆菌增长较快，在菌群结构上较为平衡度较差，大肠杆菌的大量生长带来一定的致病隐患，在软体生物种类和鱼类种类上就没有显著增长。显然本发明鱼礁在实际使用更符合生物聚集要求，可以达到稳定局部水域生态的目的。

Claims (9)

1.一种立体式淡水鱼类种质资源保护礁，其特征在于：包括至少三根沉降管(1)，多根沉降管(1)相间排布，任意相邻两根沉降管(1)之间通过若干根支杆(2)连接在一起，所有沉降管(1)与支杆(2)连接构成上下中空的礁笼(3)，所述礁笼(3)外周面上缠绕有棕绳(4)，所述棕绳(4)上固定连接有多个扇贝(5)；所述礁笼(3)俯视投影整体为等边三角形、正方形、正多边形或圆形；所述支杆(2)是采用钢筋制成的；所述沉降管(1)内部中空，从外到内，由防腐蚀层(101)、支撑层(102)、黏附层(103)、生物亲和层(104)依次组装而成，所述防腐蚀层(101)为光解塑料，所述支撑层(102)为不锈钢，所述黏附层(103)为可降解生物淀粉树脂，所述生物亲和层(104)为陶瓷，所述陶瓷由质量比为10-15:1-3:1-2:0.5的羟基磷灰石、磷酸钙、碳纳米管、氧化钛烧至而成。
2.如权利要求1所述的立体式淡水鱼类种质资源保护礁，其特征在于：任意相邻两根沉降管(1)之间连接的支杆(2)数量不超过6根；所述支杆(2)为椭圆柱形，其上表面中部设有呈不规则波浪形的凸出楞条(203)，所述凸出楞条(203)旁设有圆形的凹陷(202)，所述凹陷(202)旁设有凹槽(201)，所述凹陷(202)和凹槽(201)均以楞条(203)的中线对称分布；所述凹陷(202)内喷涂有生物玻璃涂层，所述喷涂方法为亚音速火焰喷涂。
3.如权利要求1所述的立体式淡水鱼类种质资源保护礁，其特征在于：所述棕绳(4)缠绕于所述礁笼(3)外周面上的圈数是所述礁笼(3)高度的十分之一至五分之一；所述棕绳(4)直径为5mm至10mm；所述棕绳(4)上固定的扇贝(5)总数不少于50个，任意相邻两个扇贝(5)间距不大于10cm。
4.如权利要求1所述的立体式淡水鱼类种质资源保护礁，其特征在于：所述扇贝(5)是通过在其表面钻攻直径为5-10mm的孔以后，再将其穿过所述棕绳(4)并打结固定。
5.如权利要求1所述的立体式淡水鱼类种质资源保护礁，其特征在于：所述沉降管(1)与支杆(2)是通过焊接固定。
6.如权利要求1所述的立体式淡水鱼类种质资源保护礁，其特征在于：所述棕绳(4)的制作方法为：将质量比为1-3:2-5:3-7:11-13的尼龙、剑麻纤维、山棕丝、椰棕丝混合编织成棕绳，将棕绳放在酸溶液中浸泡20-30min，然后将棕绳取出晾干；再将棕绳在真空下加热至50-55℃，用功率500-600W的微波处理20-30s，待棕绳温度自然降低至室温，再用500-600W的微波将棕绳温度加热至45-50℃；在棕绳表面均匀喷洒矿物盐溶液，连续喷洒3-5次，每次喷洒后，将棕绳在将棕绳在28-30℃、0.5-0.8个标准大气压下晾干水分，再进行下一次的喷洒；喷洒完成后，将棕绳置于10-15℃、1.5-1.8个标准大气压下放置50-80min即可。
7.如权利要求6所述的立体式淡水鱼类种质资源保护礁，其特征在于：所述酸溶液为质量分数0.3-0.5％的高氯酸溶液，温度为30-35℃。
8.如权利要求6所述的立体式淡水鱼类种质资源保护礁，其特征在于：所述矿物盐溶液的制备方法为：以质量份计，将1-2份壳聚糖、0.01-0.03份酵母硒、1-2份蔗糖酯、3-5份纳米膨润土、130-150份清水混合制成悬浮液，在悬浮液中加入0.1-0.3份光和细菌搅拌10-15min即可。
9.如权利要求6所述的立体式淡水鱼类种质资源保护礁，其特征在于：所述矿物盐溶液的喷洒量为棕绳质量的8-10％。
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