本發(fā)明涉及漁業(yè)基礎設施的建設技術領域，具體涉及到一種開闊海域生態(tài)修復型人工魚礁區(qū)及建設方法。
背景技術：
人工魚礁是以改善和修復海洋生態(tài)系統(tǒng)為目的向海中投放或布設的人為構造物的總稱。人工魚礁區(qū)或人工魚礁場通常是將成千上百個人工魚礁單體結合海區(qū)的環(huán)境與生物資源特點，通過規(guī)則的堆放或碼放，形成具有一定規(guī)模體量的具有資源養(yǎng)護功能的人工魚礁群。
人工魚礁區(qū)建設一方面是通過礁體的巖石屬性的加入，使海區(qū)的生境類型發(fā)生改變，為大型海藻、軟體動物等提供附著基，促進餌料場形成，吸引巖礁性魚類等生物聚集和棲息；同時，人工魚礁區(qū)建設改變了海底起伏，受到礁體的阻隔，礁區(qū)的泥沙淤積位置發(fā)生了局部性改變，礁區(qū)底質粒徑分布發(fā)生變化，進而導致埋棲性生物如多毛蟲和軟體動物等及其捕食者重新分布和聚集。另一方面是通過礁區(qū)的背景流場受到半通透的人工魚礁的阻礙，在人工魚礁區(qū)的下游形成流向復雜的背渦流(紊流)區(qū)，并在礁區(qū)的垂直方向上形成上升流區(qū)。上升流裹挾底層營養(yǎng)鹽和有機質輸送到上層水體，這些營養(yǎng)物質被浮游植物同化利用，加快了海域物質和能量的循環(huán)，海區(qū)初級生產(chǎn)力得到提升；同時，部分游泳生物感受到礁區(qū)新形成的復雜流場環(huán)境而隨之聚集。通過以上因素的協(xié)同作用，最終使得人工魚礁建設區(qū)域形成一個新的生物棲息地。
人工魚礁場建設也是海洋牧場建設的重要組分。隨著我國沿岸海洋漁業(yè)資源保護意識的增強，近岸人工魚礁和海洋牧場建設項目不斷增加，建設海區(qū)逐漸向深水開闊海域延伸。如何在開闊海域建設高效、安全的人工魚礁區(qū)，并總結為具有推廣示范意義的建設模式，已成為當務之急。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明提供了一種開闊海域生態(tài)修復型人工魚礁區(qū)，所述人工魚礁區(qū)由若干人工魚礁堆積而成，各所述人工魚礁為hut型人工魚礁，具有榫頭和插口，所述人工魚礁區(qū)呈圓臺或圓錐狀，人工魚礁區(qū)高度與底面直徑的比例為1/6～1/3，堆積高度為水深的1/10～1/5，人工魚礁區(qū)建設在水深為30～80m、潮流速度為1～3節(jié)的開闊海域內。
進一步的，所述開闊海域為面積大于200公頃、無天然屏障或人工建筑物掩護的泥沙底質海域。
進一步的，人工魚礁由鋼筋混凝土、鋼材或陶瓷材料制作而成。
進一步的，hut型人工魚礁包括內部扭工字型結構和外部立方體半封口框架結構，所述內部扭工字型結構由第一空間垂直橫杠、第二空間垂直橫杠(12)以及垂直連接第一空間垂直橫杠及第二空間垂直橫杠中部的中梁組成，中梁與兩空間垂直橫桿的連接部位設有第一聯(lián)結斜邊加固聯(lián)結部；
所述外部立方體半封口框架結構包括兩個相平行的榫頭、第一橫桿、第二橫桿和兩個相平行的支撐柱；
所述第一空間垂直橫桿的兩端分別連接到兩個榫頭的中部，第一空間垂直橫桿與榫頭的連接處設置有第二聯(lián)結斜邊)；
所述第二空間垂直橫桿的一端連接到用于起穿插咬合作用的第一橫杠中端，二者連接處設置有第三聯(lián)結斜邊，所述第二空間垂直橫桿的另一端連接到作為外框架的第二橫杠的中端；
第二橫杠的兩端各垂直安裝有一個支撐柱，支撐柱的另一端與榫頭垂直連接。
進一步的，第一空間垂直橫杠、第二空間垂直橫杠與中梁接合截面均為正方形，且截面正方形的邊長與起咬合作用的第一橫杠長度比為1:5-1:7。
進一步的，榫頭、第一橫杠、第二橫杠、支撐柱的橫截面為正方形，且截面正方形的邊長與各自的邊長的長度比為1:5-1:7。
進一步的，兩個榫頭的長度相同，兩個支撐柱的長度相同，以及第一橫桿和第二橫桿的長度相同。
同時本發(fā)明還提供了一種開闊海域生態(tài)修復型人工魚礁區(qū)的建設方法，包括如下步驟：
選取一開闊海域，所述開闊海域為面積大于200公頃、無天然屏障或人工建筑物掩護的泥沙底質海域，并在開闊海域的中心位置處投放至少一處臨時浮標；
以各臨時浮標處為圓心，以規(guī)劃半徑做圓所圍成的區(qū)域作為擬投礁的中心區(qū)，在中心區(qū)開始投放人工魚礁：先將中心區(qū)鋪滿人工魚礁，之后繼續(xù)在中心區(qū)的人工魚礁之上繼續(xù)投放人工魚礁，直至在該中心區(qū)堆疊形成人工魚礁區(qū)，所述人工魚礁為hut型人工魚礁，具有榫頭和插口，所述人工魚礁區(qū)呈圓臺或圓錐狀，人工魚礁區(qū)高度與底面直徑的比例為1/6～1/3，堆積高度為水深的1/10～1/5，人工魚礁區(qū)建設在水深為30～80m、潮流速度為1～3節(jié)的開闊海域內；
在以所有臨時浮標為中心的中心區(qū)投放形成人工魚礁區(qū)后，收回臨時浮標并替換成永久浮標。
進一步的，人工魚礁由鋼筋混凝土、鋼材或陶瓷材料制作而成。
本發(fā)明通過在開闊海域建設人工魚礁區(qū)，重構原先單一平坦的泥沙底質，同時造成海底地形起伏，形成多樣化生境類型，營造開闊海域本不具備的上升流區(qū)和魚礁山下游的緩流區(qū)，使得海區(qū)產(chǎn)生底質重構和流場改造效應。同時采用具有榫頭和插口的hut型人工魚礁來堆疊建設形成人工魚礁區(qū)，其結合后的穩(wěn)定性更強，在形成堆積時各個單體之間充分錨實，同時在堆積時不易倒塌，并能夠達到要求的建設高度。
附圖說明
為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為人工魚礁投放所能帶來生態(tài)修復原理圖；
圖2為本發(fā)明提供的hut型人工魚礁的立體圖；
圖3為在一實施例中采用hut型人工魚礁堆疊而成的人工魚礁區(qū)的示意圖；
圖4為本發(fā)明提供的一種開闊海域生態(tài)修復型人工魚礁區(qū)建設方法的流程圖。
具體實施方式
在下文的描述中，給出了大量具體的細節(jié)以便提供對本發(fā)明更為徹底的理解。然而，對于本領域技術人員而言顯而易見的是，本發(fā)明可以無需一個或多個這些細節(jié)而得以實施。在其他的例子中，為了避免與本發(fā)明發(fā)生混淆，對于本領域公知的一些技術特征未進行描述。
為了徹底理解本發(fā)明，將在下列的描述中提出詳細的步驟以及詳細的結構，以便闡釋本發(fā)明的技術方案。本發(fā)明的較佳實施例詳細描述如下，然而除了這些詳細描述外，本發(fā)明還可以具有其他實施方式。
本發(fā)明主要是提供了一種開闊海域生態(tài)修復型人工魚礁區(qū)建設模式，本建設模式主要為泥沙底開闊海域提供一種人工魚礁建設模式與生態(tài)修復方案。
為解決背景技術中闡明的建設問題，本發(fā)明提供的一種開闊海域生態(tài)修復型人工魚礁區(qū)建設方法在設計時，參照圖1所示，通過下面兩種途徑來實現(xiàn)建設海區(qū)的生態(tài)修復。
一、人工魚礁區(qū)的底質重構
對應開闊海域潮流特點，人工魚礁的投放將會使相對原本平坦的泥沙質海底環(huán)境出現(xiàn)高低起伏，與周邊的海底地形在潮流作用下產(chǎn)生流場效應；人工魚礁的投放會形成新的巖石生境，塑造了海區(qū)底質結構的多樣化。人工魚礁流場效應不僅促進海水混合、提高海域初級生產(chǎn)力，還通過流速和底質泥沙粒徑的重新分布，進而導致埋棲類生物及其捕食者等底層生物的分化和聚集；另一方面，在充足的光照條件下，礁體上的大型海藻、底棲軟體類和周邊水體中浮游生物等的增殖也促進餌料場的形成，通過碎屑食物鏈、牧食食物鏈以及微食物環(huán)等多種營養(yǎng)途徑組成完整的食物網(wǎng)，形成新的礁區(qū)局部生態(tài)系統(tǒng)。
二、人工魚礁區(qū)的流場效應
人工魚礁的投放對流場的改造作用是十分顯著的，人工魚礁的設置使得一部分水平流向的水流受到礁體阻隔，向上爬升形成上升流，將底層營養(yǎng)物質向上層水體輸送，上層光照強度明顯高于底層，增強浮游生物固碳能力，最終加快了能量流動速率，作用于中上層游泳生物。另外，由于人工魚礁區(qū)設置的半通透的人工魚礁，一部分無法直接通過人工魚礁區(qū)的水流，是繞過礁體立柱而形成背渦流區(qū)的。背渦流區(qū)的流向復雜、速度相對較緩慢，適合底層游泳生物特別是幼小生物的棲息。
實施例一
基于上述原理，在本實施例中，本發(fā)明提供了一種在開闊海域建設的生態(tài)修復型人工魚礁區(qū)，參照圖2-圖3所示，人工魚礁區(qū)由若干人工魚礁堆積而成，各人工魚礁為hut型人工魚礁，具有榫頭和插口，人工魚礁區(qū)呈圓臺或圓錐狀，高度與底面直徑的比例為1/6～1/3，堆積高度為水深的1/10～1/5，人工魚礁區(qū)建設在水深為30～80m、潮流速度為1～3節(jié)的開闊海域內。
需要說明的是，本文所指的開闊海域為：面積大于200公頃、無天然屏障或人工建筑物掩護的泥沙底質海域。人工魚礁區(qū)的建設由大量人工魚礁單體直接堆積形成，為滿足人工魚礁區(qū)建設具有規(guī)模和高度的要求，這種用于堆積成魚礁山的人工魚礁單體應具備充分的錨合結構，在形成堆積時各個單體之間充分錨實，同時在堆積時不易倒塌，并能夠達到要求的建設高度。在本發(fā)明中，人工魚礁為hut型人工魚礁，具有榫頭和插口，堆積時兩單體間能夠充分錨合，以保證人工魚礁區(qū)的整體穩(wěn)定性。由人工魚礁堆積而成的人工魚礁區(qū)呈圓臺或圓錐狀，高度與底面直徑的比例為1/6～1/3，堆積高度為水深的1/10～1/5，人工魚礁區(qū)建設在水深為30～80m、潮流速度為1～3節(jié)的開闊海域內。
在本發(fā)明一可選的實施例中，參照圖3所示，hut型人工魚礁包括內部扭工字型結構1和外部立方體半封口框架結構2，內部扭工字型結構1由第一空間垂直橫杠11、第二空間垂直橫杠12以及垂直連接第一空間垂直橫杠11及第二空間垂直橫杠12中部的中梁組成，中梁與兩空間垂直橫桿的連接部位設有第一聯(lián)結斜邊13加固聯(lián)結部；
外部立方體半封口框架結構2包括兩個相平行的榫頭21、第一橫桿22、第二橫桿23和兩個相平行的支撐柱24；
第一空間垂直橫桿11的兩端分別連接到兩個榫頭21的中部，第一空間垂直橫桿11與榫頭21的連接處設置有第二聯(lián)結斜邊211；
第二空間垂直橫桿12的一端連接到用于起穿插咬合作用的第一橫杠22中端，二者連接處設置有第三聯(lián)結斜邊221，第二空間垂直橫桿12的另一端連接到作為外框架的第二橫杠23的中端；
第二橫杠23的兩端各垂直安裝有一個支撐柱24，支撐柱24的另一端與榫頭21垂直連接。
在本發(fā)明一可選的實施例中，第一空間垂直橫杠11、第二空間垂直橫杠12與中梁接合截面均為正方形，且截面正方形的邊長與起咬合作用的第一橫杠22長度比為1:5-1:7。進一步可選的，榫頭21、第一橫杠22、第二橫杠23、支撐柱24的橫截面為正方形，且截面正方形的邊長與各自的邊長的長度比為1:5-1:7。以使整個hut型人工魚礁的結構強度能夠抵抗形成人工魚礁區(qū)時的剪切力與壓力
在本發(fā)明一可選的實施例中，兩個榫頭21的長度相同，兩個支撐柱24的長度相同，以及第一橫桿22和第二橫桿23的長度相同。
在本發(fā)明一可選的實施例中，人工魚礁由鋼筋混凝土、鋼材或陶瓷材料制作而成。
在本發(fā)明中，人工魚礁區(qū)的建設由大量人工魚礁單體直接堆積并呈圓臺狀或圓錐狀，人工魚礁區(qū)在裹挾營養(yǎng)物質的特征流沖擊下，使得流體向上爬升形成上升流區(qū)，為生物提供良好的生活環(huán)境，有利于進一步提高生物的多樣性；此外，為滿足人工魚礁區(qū)建設具有規(guī)模和高度的要求，這種用于堆積成魚礁山的人工魚礁單體應具備充分的錨合結構，在形成堆積時各個單體之間充分錨實，同時在堆積時不易倒塌，并能夠達到要求的建設高度?？紤]到此因素，人工魚礁單體使用hut型人工魚礁，其結構上具有榫頭和插口部件，堆積時兩單體間能夠充分錨合，以保證人工魚礁區(qū)的整體穩(wěn)定性，不易被洋流沖毀。同時經(jīng)過大量實際實驗表明，將本發(fā)明應用于面積大于200公頃、無天然屏障或人工建筑物掩護的泥沙底質的開闊海域，且人工魚礁堆積而成的人工魚礁區(qū)滿足如下條件方能實現(xiàn)預期的技術效果：人工魚礁區(qū)呈圓臺或圓錐狀，高度與底面直徑的比例為1/6～1/3，堆積高度為水深的1/10～1/5，人工魚礁區(qū)建設在水深為30～80m、潮流速度為1～3節(jié)的開闊海域內。
本發(fā)明以人工魚礁底質重構及其流場和生態(tài)效應為切入點，基于海域生態(tài)容納量和增殖目標種等因素，通過合理配置魚礁群，營造局部海域最優(yōu)的上升流和背渦流規(guī)模，并通過流場效應帶來的海底、礁體及周邊海水一體的物理-生態(tài)過程耦合，促進局部海域生態(tài)過程的高效化和產(chǎn)出目標化，同時實現(xiàn)改善水質、提高生物多樣性、恢復生物資源群落生態(tài)穩(wěn)定等目標。應用本技術的初步建設模式建設的海州灣礁區(qū)，生物資源增殖效果明顯且持續(xù)，傳統(tǒng)漁場資源恢復勢頭良好，新出現(xiàn)魚類10余種。游泳生物資源量為2365.06kg/km2，是江蘇近岸海域漁業(yè)資源密度的近5倍。
實施例二
同時本發(fā)明還提供了一種應用于實施例一所述開闊海域生態(tài)修復型人工魚礁區(qū)的建設方法，如圖4所示，包括如下步驟：
步驟s1、選取一開闊海域，并在開闊海域的中心位置處投放至少一處臨時浮標。
步驟s2、以各臨時浮標處為圓心，以規(guī)劃半徑做圓所圍成的區(qū)域作為擬投礁的中心區(qū)，在中心區(qū)開始投放人工魚礁：先將中心區(qū)鋪滿人工魚礁單體，之后繼續(xù)在中心區(qū)的人工魚礁之上繼續(xù)投放人工魚礁，直至在該中心區(qū)堆疊形成人工魚礁區(qū)，所述人工魚礁為hut型人工魚礁，具有榫頭和插口，所述人工魚礁區(qū)呈圓臺或圓錐狀，人工魚礁區(qū)高度與底面直徑的比例為1/6～1/3，堆積高度為水深的1/10～1/5，人工魚礁區(qū)建設在水深為30～80m、潮流速度為1～3節(jié)的開闊海域內。hut型人工魚礁的具體結構在實施例一中有具體描述，在此不予贅述。
步驟s3、在以所有臨時浮標為中心的中心區(qū)投放形成人工魚礁區(qū)后，收回臨時浮標并替換成永久浮標。
可選的，人工魚礁由鋼筋混凝土、鋼材或陶瓷材料制作而成。
下面就hut型人工魚礁的投放方法與魚礁山帶區(qū)域建設方案列舉一具體實施例對一種開闊海域生態(tài)修復型人工魚礁區(qū)建設方法進行進一步的描述：
人工魚礁的運輸與投放，應有2艘或2艘以上的船舶協(xié)同完成：其中1艘為投放船，配備載重大于50噸的船用吊車，配備較為精確的gps定位系統(tǒng)，在魚礁投放高峰期間，可長期錨泊于魚礁投放區(qū)；另外1艘或多艘為運輸船，負責魚礁體的運輸，要求機動靈活，甲板開闊平坦，便于魚礁的擺放。
為了保證魚礁投放位置的準確度，投礁時間以休漁期間為好，且應盡量選擇小潮期的憩流時段以及風浪小的天氣，可利用適宜的天氣、潮流等，按單位魚礁特點分批投放。投放時以gps定位儀定位為主，同時結合小艇釋放臨時浮標定位來確定已投放礁區(qū)的準確位置。投放后在礁區(qū)設置明顯的永久性浮標來標示礁區(qū)范圍。
根據(jù)單位魚礁的大小，合理的調整錨位，在保證投礁定位準確的前提下，盡量減少調整錨位的次數(shù)，以減少工作量，單位魚礁盡量一次性分層投放完畢。如有特殊情況，要做好區(qū)域標識工作，保證下次繼續(xù)投放的準確性。以下投放的具體步驟：
步驟1：利用投礁船gps定位儀，找到海圖標識的礁群的中心位置，用臨時浮標標記；
步驟2：將投礁船駛至臨時浮標處，以浮標處為圓心，以第一層半徑做圓所圍成的區(qū)域作為擬投礁的中心區(qū)。在圓心處開始投放魚礁，投礁船在一定的作業(yè)半徑的范圍內進行堆積式投放，礁體投放時，利用絞車上的吊繩將礁體投放到坐標點，礁體落到地質處于穩(wěn)定狀態(tài)時，吊繩脫落。投放過程中注意測量魚礁山的高度，當魚礁山達到目標高度值時，結束該坐標點的投放，以一定作業(yè)半徑為跨度調整礁體投放點。
步驟3：所有單位魚礁鋪設完后，收回臨時浮標，換以正規(guī)浮標。
以上對本發(fā)明的較佳實施例進行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實施方式，其中未盡詳細描述的設備和結構應該理解為用本領域中的普通方式予以實施；任何熟悉本領域的技術人員，在不脫離本發(fā)明技術方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術內容對本發(fā)明技術方案做出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例，這并不影響本發(fā)明的實質內容。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術方案的內容，依據(jù)本發(fā)明的技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術方案保護的范圍內。