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1、海 洋 牧 场 海洋生物生息场的环境建设,主讲：陈 勇,内 容,一、流环境的改善二、底环境的改善三、内水湾的水质改善四、藻场的修复与建设,生息场环境建设,生息场环境建设目的：环境修复、环境保护、环境优化 环境可分为 生物环境和非生物（理、化）环境 环境建设的前提：了解对象生物的生活史和各生长阶段与环境的关系。了解环境的变化规律。,一、流环境改善方法,1、环流的水产学意义及人工造成方法（1）环流的水产学意义 近海海域或岛屿附近形成的环流区域往往是好渔场。原因是环流中的物质被流所扩散的比率小，许多藻类、水生动物的卵和幼体不能被带到其它地方，可附着或定居；另外，环流可以改变某些海域的底质，使其适合某
2、些生物的生息。所以人工形成环流滞流对海洋生物资源养护与增殖具有重要意义。,例:八丈岛的九孔鲍生息场概念图,陆地,海洋,海岸线,渔场,渔场,2m,10m,5m,八丈岛是（九孔鲍）的渔场，原因是每年9-10月马沙洼湾内形成许多环流，此时正好是 产卵期和孵化期，大量的浮游幼体停滞在环流区域，沉底后生长，形成良好渔场。,环流区,波向,沿岸流,（2）环流的人工造成方法,潜堤法：利用潜堤造成环流的方法,由潜堤造成水位变化,由潜堤、波、流形成独立环流水块,循环流的计算,式中：u 环流速 l 环流流线长 h 平均水深（沿 l 的平均水深）h 水位差=hT hA n 粗度系数，由实验得出，表示流与底的摩擦阻力环
3、流流线 l 的大小由潜堤的配置、海底地形以及一般流的大小决定，当环流流速与一般流速一样时，l 可达最大值。（环流直径最大）,二、滩涂贝类底质环境改善方法,滩涂贝类增殖要素：母贝量、产卵量卵与幼体的分散量着底的环境（饵料、底质）环境改善造成的自然条件 a.如果成贝多，稚贝少，说明海水（流动）分散强，浮游幼体或卵被流带走，此时需抑制分散，使幼体能着底。b.滩涂有大量浮游体，存活率低，可能底环境恶化，此时可以通过改善底质使大量稚贝能着底后正常生长。c.成贝少，产卵量、幼体量少，需投放成贝，增加产卵量。,（1）挖沟渠改善底质环境的方法,滩涂沟渠的作用：增大流速促进海水交换阻止浮泥的沉淀堆积沟渠的侧面部
4、位形成2次流，浮游幼体着底的机会增大,滩涂上沟渠的模式图,滩涂的流速流量,式中：u 流速；D 沟深 q 流量 I 水面坡度 n 粗度系数（由底面状态决定）自然滩涂n=0.030.04,沟渠内外的流速流量,式中：qa 沟渠单位宽度的流量；qb 沟渠傍的流量；na 沟渠中粗度系数；nb 滩涂粗度系数 D 沟渠深度；d 滩涂水深；Ia、Ib 沟渠与近傍的水面坡度。,注意的问题,如果沟渠的流速大、流程长，浮游幼体分散到深水中不能重返回来，因此在设计、施工时应加以注意。,（2）用导流堤（八字堤）优化底环境的方法,筑堤后改变流速、流态 形成沟渠和环流改变底质 要求：堤高低于满潮水深,堤,堤,八字堤的水理,
5、滩涂流量流速的计算当滩涂坡度i一样时，单位滩涂宽度的流量q、潮位h、涨落潮的滩涂长l以及从平均潮位到满潮时的时间t的关系，可用下式表示,滩涂流量流速的计算,q=l dh/dt式中：S 潮位差；T 潮汐周期；h 潮位 l 滩涂长；t 平均潮位到满潮时的时间 当水深为D时，流速u用下式表示式中：i 滩涂坡度,摩擦流速与限界残留粒径的计算,式中：u*-摩擦流速 n 粗度系数 g 重力加速度 D 水深求出u*后可以通过u*2（限界流扫力）与粒径d的关系图求出粒径,摩擦流速u*2与限界残留粒径d的关系图,限界粒径d（cm）,限界流扫力u*2,假如：u*2=10（cm）2，则在图中可求出d=0.1cm，即
6、 粒径小于0.1cm的沙泥都被流带走，而大于0.1cm的沙子留在原处。,三、内湾水质环境改善方法,潮汐坝的原理和构造 利用潮汐差导流，改善底层水质（DO）,潮汐坝原理与构造,潮汐坝规模的计算方法,设：导流管与海底的夹角=0；Q0-导水量；b0-喷流口直径；ZM-喷流最大上升高度；QM-在高度ZM时的喷流量（导水量+连带量）；SM-喷流形成领域的长度；喷流水的密度小于湾水的密度。则：SM/b0=12.4 QM/Q0=2 喷流最大上升高度ZM与在ZM高度QM的关系，通过E.Hirst的喷流理论或进行数值计算制成图表示,SM,ZM/b0,图中无因次数Fro（流系数）和T0（成层高度），通过下式算出
7、式中：u0-喷出口的流速；-海域的海水密度；-导水的密度；g-重力加速度-海域的垂直密度梯度已知Fro、T0后，通过图表，可查出ZM和QM（见上图）,向下层水输送氧（DO）的计算,DOS-单位容积贫氧下层水的溶氧（DO）浓度（g-O2/m3）；qSF-下层水单位容积、单位时间接收从上层水输送到下层水的溶解氧（g-O2/m3/d）；-qSC-下层水在单位时间、单位容积，水和泥消耗的溶氧的量（g-O2/m3/d）；VL-下层水的容积（m3）；ZL-下层水的高度（深度m）；,如果设 DOS为单位容积下层水 在t时期内溶氧浓度（DO）的变化量，则：DOS/t=qSF-qSC 如果利用潮汐坝导水，则单位
8、容积下层水DO的 单位时间浓度的变化DOT/t可用下式表示：DOT/t=qSF-qSC+qTF 式中：qTF 由喷流在单位时间内向下层单位容积水输送的溶氧量（g-O2/m3/d）；qTF 根据ZM和ZL的大小关系进行计算,当 ZMZL时（图）,qTF=（DOD-DOs）Q0/VL 式中：DOD贮水池DO浓度；DOs下层水DO浓度,当 ZMZL时（图）,式中：DOU 伴随着由喷流带起的连带流量（QM-Q0）ZL/ZM向下层水流入的上层水DO浓度。,导水量的计算,一般，49月海水密度成层活跃，因此，下层水DOS降低，最终降到允许溶氧浓度DOA（在此值以下水生生物生命活动受阻），此时，可起动潮汐坝。
9、设：DOA/t=-qSC为了DOT不低于DOA，式应取正值，DOT/t=qSF-qSC+qTF 0 即 DOT/t0,根据 式 和 将 式 DOS/t=qSF-qSC代入式 DOT/t=DOS/t+qTF 0 那么 qTF-DOS/t,满足式的导水量Q，通过以下方法求得：首先，测定水温、盐度和溶氧浓度（DO）根据测定结果，选定下层水DO，从DOA以上到以下的期间（天数d）t；求出：贫氧下层水高度ZL（m）；贫氧下层水DO的减少速度 DOS/t（g-O2/m3/d）；贫氧下层水的容积VL（m3）；,另外，根据水温、盐度求t期间，垂直密度分布（表）,再次，假定潮汐坝的参数：导水管半径b0（m）；导
10、水平均流速u0（m/s）；导水量Q0（m3/d）；导水密度（kg/m3）；用式 和 求：Fr0、T0 再从计算表上，读取ZM、QM在ZMZL时，用式在ZMZL时，用式求出qTF如果qTF不满足式，则改变潮汐坝的参数，再求，直到满足式,3、藻场的生态功能及建设方法,何谓藻场、海中林？藻场是指大型藻类群落形成的场所。如中国沿海的海带、裙带菜、马尾藻、鼠尾藻等大面积形成的场所。海中林是指大型海藻形成的群落。,（1）藻场的生态功能,养护鱼贝类等动物资源藻场是许多鱼贝类的产卵场和稚鱼育成场。有110多种动物被确认。有的终生生活在藻场，有的成长后逐渐移向深海或外海。在藻场的鱼类有六线鱼、黄鱼、黑鲪、平鲽类
11、、鲷科鱼类、鳗鱼、鲻鱼等。从藻场中脱落流出的流藻，为一些鱼类提供浮动生息场，有些鱼类在流藻上产卵，如秋刀鱼、飞鱼等，这些孵化的小鱼随着流藻移动并长大，还有些鱼类在索饵、越冬洄游时，把流藻当作索饵、休息场所，如翻东鱼、鰤鱼、竹荚鱼的幼鱼等。,净化水质 沿岸海域的许多地方呈富营养化，表现为N、P等过多。大型海藻和浮游植物都具有降解营养盐的能力，而大型海藻的基础产生量比浮游植物大的多。每平方米的浮游植物的干重是10100g，而大型海藻为0.210公斤，其生产量与陆地热带雨林一样，所以利用海藻吸收、固定富养水域中的P、N，是净化水质的好方法。海藻在光合作用中能产生氧气，这些溶解氧对其他生物的成长提供氧
12、的同时，可以改善中底层水的贫氧状态以及底土的无氧状态。使原来恶化的底质、水质得以改善，修复生态环境。,阻止赤潮的发生 藻场阻止赤潮发生的原因：a、海藻藻体上的小型动物和海藻场聚集的浮游动物等大量摄食浮游植物；b、海藻体上释放他感物质，具有阻碍赤潮浮游生物异常增殖的效果。（图）c、大量吸收营养盐，阻止因富营养化导致的赤潮生物大量繁殖。,例如，赤潮浮游植物Chattonella marina在没有孔石莼（Ulva pertusa）时繁殖的非常快，在培养第天，密度可达10000cells/ml，而在有孔石莼时，无论追肥（Sweeney）或不追肥，都停留在10002000cells/ml左右，到第天几
13、乎为零。,天然饵料 海带、裙带菜、马尾藻等大型海藻，叶子大且形状复杂，为叶上附着生物提供了良好的生息环境，在海藻叶上生息的动物主要有甲壳类、小型贝类、桡足类以及多毛类等等。经济价值 藻场中的海带、裙带菜、紫菜等许多藻类具有食用价值和药用价值，特别是用海藻加工的食品、保健品、药品等越来越受欢迎。碳汇功能 海藻在光合过程中吸收，具有固碳的作用，可以用大型海藻固定水中,水质环境的生物指标海藻与其他鱼贝类、浮游生物一样，也是重要的水质环境生物指标，由于其定着性强，所以其存在海域的水质监控，特别是长期广域的环境变化观测利用海藻是一种有效的手段。比如，海域是否富营养化，是否贫养等，通过海藻的生长就可观测到
14、。,（2）藻场的营造方法,岩礁底、敌害生物少、附着基清洁母藻移植法孢子投放法敌害生物多清除敌害、母藻移植或孢子投放沙泥底或附着基少投放人工藻礁等附着基浮筏养殖流速快、孢子不附着潜堤环流、人工藻礁母藻移植或孢子投放,海底设置藻礁（或投石）,投石建藻场,岩礁面扫除,将岩礁面的小型附着生物等清除掉，使大型藻类孢子能够着生、生长。,浮筏、浮纲式,浮筏式,浮纲式,中层人工藻场（人工海底）,升降式,固定式（模拟海底）,(1)生息场类别 产卵保育场 培养育成场（2）建造步骤 确定海域（依据海域功能规划等）社会调查（渔业人口、社会经济等）本底调查（非生物环境、生物环境）确定主要对象生物 规划设计、施工,4、人
15、工鱼礁生息场的建造方法,注意问题（基本条件）,没有食害（敌害）生物 有良好的饵料环境 水质良好 底质适当 流速合适（人工鱼礁的滑动、移动）不影响其他渔业生产 离岸边或渔场近，便于管理,例1：枪乌贼产卵保育场,对象：枪乌贼（枪鱿鱼）地区：北海道、青森、山形、新岛等地，设置产卵礁（混凝土礁）环境：枪鱿鱼的自然产卵场所水深：2050m场所：岩棚的顶面，岩缝等水温：920礁材：混凝土礁,枪乌贼的产卵保育场（青森县岩崎地区）,例2：海参等海珍品生息场,对象：海参、海胆、鲍、黑鲪、大龙六线鱼等地区：长海县、大连南部地区等水深：520m场所：有大型藻类的岩礁底、硬泥沙底等礁材：石块、人工鱼礁等,长海县（獐子岛）,凌水人工鱼礁,海洋大学实验礁,塔型礁,塔型礁,箱型礁（1个月）,方形混凝土礁（黑鲪）,实验礁效果调查,谢 谢！,
