生态型人工鱼礁的设计

摘 要：为了给鱼类提供良好的生存环境，文章设计了一种由海藻鱼礁、变流鱼礁和保育鱼礁组成的复合浮鱼礁。海藻鱼礁为鱼类提供食物及产卵地；变流鱼礁能将上层富含浮游生物和温度较高的海水送入下层，实现了上、下层海水交换的功能；保育鱼礁为鱼类提供较多的躲藏空间。

关键词：设计；海藻鱼礁；变流鱼礁；保育鱼礁

引言

近年来，由于环境污染、过度捕捞等原因，我国渔业资源处于严重衰退状态，严重影响到渔业经济持续发展。因此，保护近海渔业资源成为目前最重要的任务。建设人工鱼礁是改造近海渔场的一项根本措施，是造福于子孙后代的百年大计[1]。人工鱼礁是模仿海洋中天然礁石、为水生生物的栖息、生长、繁育场所而人为设置在水域中的构造物[2]。其目的是改善海域生态环境，营造海洋生物栖息的良好环境，为鱼类等提供繁殖、生长、索饵和庇敌的场所，达到保护、增殖和提高渔获量的目的。

当前发展海洋牧场应用较多的是底层人工鱼礁，由于受限于人工鱼礁与海水深度的限制，在较深的海域，人工鱼礁的建设成本和投放成本大幅提高，甚至不能投放底层鱼礁。底层鱼礁对于上层水域的作用效果也是有限的。我国当前近海污染严重，大量开发，需要我们向较深的海域进发来开发海洋牧场增加渔业产量。底层鱼礁已不能完全满足当前的需要。浮鱼礁则可以通过锚绳固定到较深的海域，发挥作用的礁体悬浮或漂浮于上层海域。然而当前浮鱼礁的研究应用较少，文章针对象山港地域设计了一种能够充分利用各个水层和投放于较深水域的浮鱼礁。有针对性的结构，为鱼类提供合适和足够的躲藏场所，为亲鱼提卵场所，为幼鱼提供保育所。

1 浮鱼礁总体结构设计

浮鱼礁主要由海藻鱼礁、变流鱼礁及保育鱼礁三个鱼礁主体和浮球、连接绳、锚绳、锚块这四个附件所构成的，浮鱼礁总体结构如图1所示，三个鱼礁单体按照各自的作用进行位置布置，海藻礁在最上层便于接受阳光，变流鱼礁在中间最大的实现海水交换效能，保育鱼礁处于最下边为底层鱼的幼鱼提供保育所。

1.浮球；2.海藻鱼礁；3.变流鱼礁；4.连接绳；

5.保育鱼礁；6.锚绳；7.锚块

图1 浮鱼礁配置

该鱼礁还可以根据不同水深进行扩展以适应在不同的海深。中国海岸线长达18000多公里，管辖海域约300万平方公里，有渤海，黄海，东海，南海，平均海深从不到百米到近千米深，有大量的海域可供我们进行海洋牧场建设，但是在海深从几十米到千米的海域中投放底层鱼礁是不现实的，发挥的作用也是有限的。文章设计的浮鱼礁就可以克服底层鱼礁作用范围受到自身高度限制的缺点，利用锚绳和浮球将其布置到需要发挥作用的水层。

2 浮鱼礁三个鱼礁主体结构设计

2.1 海藻鱼礁

饵料场是形成渔场的最重要的原因，更是鱼礁可以聚集鱼类等水生生物的根本原因，因此在礁体上种植水生植物，为鱼类提供食物来源是聚集鱼类的最直接的方法。把海藻鱼礁放置于靠近海面的位置，是因为海藻需要进行光合作用，为让海藻获得更多的阳光。现有很多人在尼龙绳上栽种藻类，因此文章也采用该种方法，用了直径较大的尼龙绳作为礁体的一部分，在其上种植藻类。这样的设计可为将卵产到有细长条外形的结构物上的海洋生物提卵场所，同时种植的藻类又可以作为产卵区的掩护并提供阴影和提高海水中的溶氧量。

海藻鱼礁结构如图2所示，用两个相同的支撑上下间隔3m放置，支撑的外圆直径为2米，内圆直径为1.2米，材料直径为70毫米，中间用8根或多根尼龙绳连接，在尼龙绳上种植海藻等水生植物。支撑采用内外同心环的结构可以固定较多的尼龙绳以增加种植植物的数量以及提供更多的为水生生物附着的空间。

1.上支撑；2.种藻尼龙绳；3.下支撑

图2 海藻鱼礁

2.2 变流鱼礁

人工鱼礁可以改变礁区周围海域的水流环境，产生局部的上升流，在海流的作用下还会形成背涡流，在背流面形成一定的静水区。上升流把海底的沉积物和营养盐送到上层水域，加快物质的循环，促进上层浮游植物的生长，在当地形成较为丰富的饵料场。背涡流同样会吸引一些鱼类的聚集。浮鱼礁不同与底层鱼礁，它在海水中悬浮，可以处于不同的水层，因此可以设计合适的形状将上层海水送到底层，将上层温度较高，溶氧多和浮游生物量丰富的海水送到下层水域。

设计的变流鱼礁，如图3所示，是用四个具有改变水流作用的喇叭口弯管经过合理的固定和布置构成的鱼礁。每个喇叭口弯管的小口端在下，大口端在上，竖直放置。四个弯管的大口朝向四个方向中心对称分布，使用上下两个固定板将其固定到确定的位置，并四个固定杆将固定板锁紧。这种分布可以使不同方向来流都可以进入喇叭口弯管，形成向下的水流，促进上下层的海水的交换。

在喇叭口弯管的弯吼处有固定耳朵，如图4所示，在耳朵上留有安装孔可以与上固定板向配合，上固定板的安装孔如图5所示。此处弯管的外径和上固定管的内径相等，正好可以配合在一起，弯管耳朵的下表面与上固定板的上表面接触通过安装孔将其固定定到一起。上下固定板（下层固定板见图6）都留有四个固定孔来安装固定杆，固定杆可以将上下固定板锁紧，使弯管和固定板固定不变形。同时固定杆也是将变流鱼礁固定到连接绳上的位置，防止直接将变流鱼礁其他薄弱的部位与连接绳连接造成变流鱼礁的损坏。

2.3 保育鱼礁

象山港地处欧亚大陆东部的亚热带季风区，暖湿多雨，四季分明，冬夏季风交替显著[3]。夏季象山港水域分布有大量的白姑鱼、皮氏叫姑鱼（Johnius belengerii）、龙头鱼（Harpadon nehereus）、长体蛇鲻（Saurida elongate）和三疣梭子蟹的幼体以及鹰爪虾（Trachypenaeus curvirostris）的产卵亲体存在。这些种类在象山港水域完成产卵与育幼阶段，随后离开象山港，洄游至东海[4]。幼体在自然界中属于弱势，容易被天敌和其他的肉食性鱼类吃掉，因此需要鱼礁需要具有较小的和多变的空间，为它们提供保育区。另外，幼鱼的游泳能力比较弱，抵抗潮流的能力差，因此鱼礁内部应能够减缓潮流的作用。鱼礁还需要具有较好的通透性使鱼礁内部的海水与外部良好的交换，保持鱼礁内部海水的清洁、含氧量较高和食物的丰富性，利于幼鱼的生长。

保育鱼礁总体结构如图7所示，在上下固定板中间固定较多的圆管总体上将水流的速度减慢，并形成狭小的夹缝，限制大型的食肉鱼类的进入，保护幼鱼。

上下固定板开孔如图8所示，其开孔与内部的圆管同心，在保育鱼礁的上下面形成通透的通道，有利于海水的交换和幼鱼的进入。内部圆管为，中央采用直径为300mm圆管，其余采用直径为200mm的圆管，侧面的开孔方式如图9所示，圆管开孔将单根圆管的空间和圆管之间的空间连在一起，安装方向为圆管侧孔同向于圆管所在的固定板的半径方向，提高了礁体的通透性，有利于海水进入鱼礁内部。

2.4 鱼礁投放附件的设计

由于浮鱼礁礁体重力大于其受到得浮力，要在海水中能够稳定得悬浮，需要具增加其浮力。投放区域海流速度较大，浮鱼礁会受到很大的水平方向的水阻力，浮鱼礁要保持基本向上的状态则需要有剩余浮力来均衡水阻力。浮鱼礁应在其投放区域能够稳定的存在，才能较好的发挥其鱼礁的功能，因此需要具有足够的锚块来固定浮鱼礁浮球的固定方式如图10所示。

鱼礁的锚系方式有缓锚定和张紧锚定的两种，当鱼礁完全浸入海水中时锚绳总是处于张紧状态，为张紧锚定；锚绳与礁体高度和大于水深，称为缓锚定。由于象山港的潮流速度大，采用张紧锚定时，会有很大的水流力，要使鱼礁有较小的倾斜角度，就需要体积很大的浮球和更重的锚块。因此采用缓锚定的方式来锚定鱼礁。采用混凝土块作为锚块，单根锚绳连接鱼礁礁体与锚块。取锚绳长与礁体高的和水深为1.2的常用经验比例的缓锚系方式。

3 结束语

文章设计的浮鱼礁将三种不同功能的上层鱼礁、中层鱼礁及下层鱼礁组合成一体，海藻鱼礁由具有细长外形特点的材料构成，可以发挥种植藻类提供食物和产卵场所的作用。变流鱼礁由四个喇叭口弯管构成，在潮流的作用下，将上层海水输送到下层的。保育鱼礁由上下盖板和中间带孔的直管构成，即具有良好的通透性，又可以营造静水区，提卵保育场所。

参考文献

[1]黄雄.人工鱼礁发展概况[J].海岸工程，1989，03：69-74.

[2]黄晓燕，倪文，陈德平，等.粉煤灰人工鱼礁的国内外研究进展[J].齐鲁渔业，2010，08：6-10.

[3]姜亚洲，林楠，袁兴伟，等.象山港游泳动物群落结构及多样性[J].生态学杂志，2013，32（4）：920-926.

[4]刘金霞，王琦，谷德贤.不同材料类型人工鱼礁建设的经济效益浅析[J].北京水产，2008（3）：6-9.

作者简介：盛晚霞（1991，8-），女，上海海洋大学工程学院机械工程研究生。

*通讯作者：张丽珍。