黑鲷驯化技术研究及海上驯化装备稳性设计

【摘要】：海洋牧场海域目标鱼种的密度是牧场运行质量的重要标准,鱼类驯化技术与实现装备是提升鱼类丰度的有效支撑。以东海区主要放流对象之一黑鲷为研究对象,围绕水池、网箱、海洋牧场三个部分进行研究。水池驯化区别于传统的水池暂养,在黑鲷幼年期进行基于声音等的驯化印记学习,建立条件反射。网箱暂养使黑鲷逐步适应目标海域,减少应激反应。海上驯化部分根据无人值守自主运行指标对装备的功能结构进行设计,满足驯化要求的同时对其进行稳性校核和优化,增加装备运行的可靠性。本文主要研究工作内容和成果如下:(1)根据工厂化生产模式和批量增殖放流实际需求,对黑鲷整体驯化环节进行研究,形成了水池驯化、网箱暂养和海上持续性驯化三部分组成的一体化驯化技术体系。水池驯化以声音、信息素饵料作为诱导因子,基于最优声音频率等形成黑鲷印记学习和条件反射驯化技术方案。网箱暂养以适应海域环境,减少应激为目标。海上驯化以无人值守装备为支撑,实现连续性驯化。(2)根据水池暂养环节需求,在宁波市海洋渔业科技创新基地选用50000L圆柱形水池作为试验池。根据水池尺寸,设计并安装大小木制网箱各三个,并配有水上水下相结合的云平台录像设备,选定水泵并进行安装调试。调试结束后,选定2000尾黑鲷幼鱼放于水池中,采用所制定的黑鲷驯化技术方案进行为期21天的驯化。结果表明:黑鲷在驯化4天后,黑鲷聚集率就达到89.25%,6天后达到90.06%,与已有声音驯化研究结果相比效率更高。(3)为实现海上驯化环节目标,采用无人值守海上驯化装备执行驯化工作。对海上驯化装备进行功能上的设计,主要包括能源、饵料、声音、浮体、控制以及稳性支撑六个基本模块。根据基本模块对驯化装备的上支架、浮体、下底座进行结构设计,并进行装备的静水力校核,确定装备重心为0.138 m,浮心为0.004 m,初稳性高度为0.329 m,满足稳定平衡条件。所设计驯化装备初稳性高大于0.15米,满足设计要求。(4)在对海上驯化装备进行结构设计以及静稳性校核的基础上,为模拟装备海上实际工作动态响应情况,考虑风浪流实际海况,对其进行水动力分析。建立计算模型,通过水动力分析软件AQWA进行仿真:对海上驯化装备进行频域分析,对比装备内料箱的亏盈两种情况下,海上驯化装备在各个方向上的水动力参数。通过对比可以发现,海上驯化装备在结构上满足实际稳性需求,并且两种情况下,并没有明显区别,说明装备设计较为合理。(5)为进一步对海上驯化装备进行优化设计,根据象山港海洋牧场实际水深和浪流情况,选用镀锌无档锚链提升装备稳定性以及对料箱高度进行优化。利用AQWA软件,结合象山港地区极限海况,计算风浪流沿同一方向的共同作用下,海上驯化装备中锚系所受到的拉力,结果远小于拉力负荷70.76 KN,表明所选锚系满足需求。分析添加锚系前后海上驯化装备稳性变化趋势,结果表明锚系在纵摇方向上具有一定程度的角度限制,说明锚系均具有一定程度的维稳作用。采用同等海况对装备料箱高度进行优化设计,选取80 mm,130 mm,180 mm,230 mm,280mm,330 mm,380 mm,430 mm共8组数据进行水动力时域分析,结果表明在料箱高度为280 mm左右时,装备可以在进一步提升功能性的前提下保持优良的稳定性能。