一种自动升降式藻床系统及其人工藻场构建方法技术方案

一种自动升降式藻床系统及其人工藻场构建方法，包括多个设有网格结构的方形藻床框架，每个网格上夹有藻苗；方形藻床框架四个直角弯头顶端连接四个浮子、底端连接绳索和连接沉降器；各个方形藻床框架固定在两条缆绳之间。其构建自动升降的人工藻场的方法包括投放前将每个网格四边中间处用藻夹夹住藻苗；先在迎流方向抛下两只锚，待张紧后顺流投放第一个方形藻床框架，依次重复操作。本发明专利技术不仅可简单实现大面积构造人工藻场，且藻床在大风浪海况下可实现自动下沉，以保护藻床和藻类安全，而且结构简单，装配方便，操作方便，成本较低，适合用于在我国大多海域构建大型浮式藻场，应用范围广泛，具有较大的市场潜力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种自动升降式藻床系统及其人工藻场构建方法。
技术介绍
由于环境变化、过度捕捞以及人类开发等因素，导致近海自然生态环境破坏严重，海域中的海藻场严重退化，甚至不少海域出现荒漠化现象。为了恢复近海生态环境，沿海国通过在海域构建人工藻礁，为海洋藻类提供增殖和自然繁殖场所，以吸引鱼类等水生动物到藻场来索饵繁育，从而达到优化海域环境，保护、增殖渔业资源的目的。目前我国在人工藻场构建方面已经申请或者授权了一些专利，公开号CN101960982A，名为“一种混水海区的大型海藻场及其构建方法”专利技术专利申请，提供了一种用于混水区域的混凝土三棱锥形人工藻礁以及套在其表面的苗网，并以藻礁作为锚泊点固定布设在一定水层的柔性藻床，该种藻场在实际中对柔性藻床的形状和所处水层很难控制，且当柔性藻床靠近水面时，无法规避大风浪对藻床的冲击，且在水深较大区域，由于近海底光线弱，海底藻礁无法起到作用；公开号为CN101326894专利技术专利申请，名为“一种人工藻场及其构建方法”，提供了一种通过绳索、沉石等构成的网格单元，通过绳索附着大型海藻，从而建立海藻场，但该结构也只能用于较浅水深的海底藻场修复，且容易被泥沙淤积。在人工藻礁专利方面，如公开号CN10301794A专利技术申请，名为“一种藻类附着和海草移植的人工藻礁”，提供了一种主体为混凝土立体框架结构可附着藻类和移植海草的藻礁，该种人工藻礁的使用范围仅可用于硬质浅>海海底，无法布设在一定水层；另外还有一些相关专利在此不一一罗列，从整体上来看，这些专利基本上是以混凝土结构为主体，布设于海底的人工藻礁结构。由于藻类的生长需要一定光线，这些藻礁或者藻场的投放都会受到水深的限制，无法有效充分利用海区，以增加藻场对海洋生态环境的修复效果。
技术实现思路
本专利技术的目的是设计一种自动升降式藻床系统及其人工藻场构建方法，能够根据需要布设在一定水层，通过移植和自然附着藻类，且在大风浪情况下能够实现自动下沉的人工藻床，通过大面积布设构建成人工藻场，能够充分利用海区面积，从而提高藻类产量以及对海洋生态环境的修复效果。本专利技术的技术构思是：采用塑料管材(PE、PPR等)和弯头制作藻床框架，框架四边按一定间距制作穿绳孔，将苗绳穿过穿绳孔，形成苗绳网格结构；在各网格单元四边分别用藻夹固定藻苗；藻床四角通过浮子绳索连接四个浮子，浮子绳长度决定藻床所处水深；通过绳索和转环在框架四角连接沉降器；由缆绳连接多个藻床，通过锚锭将其固泊于海域，形成人工藻场。当大风浪来临时，随着风生流的增加，沉降器受力增加；从而拖曳藻床向水下移动，实现藻床自动下沉，从而避免藻床和其上的藻类受到风浪的破坏。一种自动升降式藻床系统，其特征在于包括由管材和直角弯头构成的多个方形藻床框架，管材有多个个穿绳孔，相邻穿绳孔中心距为50-100mm，且通过穿绳孔在方形藻床框架上固定有纵横交织的苗绳，形成苗绳网格结构，每个网格四边中间处用藻夹夹住藻苗；所述的方形藻床框架的尺寸是按以下方法计算：通过观测得到待投放海域大风浪时波浪周期T秒，再按照以下公式计算该海域波浪的波长λ＝(gT2)/(2π)，其中g为重力加速度，然后使单个藻床框架长度不超过波长的1/2；方形藻床框架四个直角弯头顶端通过浮子绳连接四个浮子，浮子绳长度决定藻床所处水深；四个直角弯头底端连接绳索，绳索底端通过转环连接沉降器；并有两条两端设有锚的相互平行的缆绳，且各个方形藻床框架固定在两条缆绳之间；相邻两个方形藻床间距2-3m。所述的藻夹包括一个条带，该条带的一端设有扣眼，另一端的其中一个侧面设有硬扣。所述的沉降器包括一个圆盘形沉降板；该沉降板中间开有一个圆形导流孔，导流孔直径5-10cm，使用密度大于水的材料制作；有三根支架分别固定在沉降板外边缘的三等分点上，三根支架顶部固定于转环上，且顶部固定点处于沉降器重心线上；三根支架两根长一根短，而使沉降器吊挂时，沉降板平面与水平面的夹角为450。所述沉降器的沉降板板面大小是按以下方法设计：设沉降板平面面积S，水流速度为V，水流冲角为450，海水密度为ρ，则沉降板产生的下沉力R为：R＝ρSV2(sin450)3/2，由此可知S＝5.66*R/(ρV2)；设浮球储备浮力为Q(浮力Q为浮球浮力减掉框架系统、沉降器在水中的重量，为可调整大小的已知数据)；为了实现自动升降，要求在大风浪情况下产生的风生流对沉降板产生的下沉力R要大于框架提供的储备浮力Q，才能使得藻床产生自动下沉，因此设计藻床时，必须要设计沉降板面积的大小，而沉降板面积的大小又和储备浮力Q有关；因此设计沉降板面积S的大小以及浮力Q的大小是实现藻床自动下沉的核心问题。当R>Q时，藻床即产生向下移动的动力；其中Q的大小确定原则在正常海况下保证浮球处在海面上；上述水流速度V的取值采用藻床布设海域近表层在大风浪条件下的风生流最大流速的80-90％计算，以确保框架在大风浪时会自动下沉；确保在该速度值V下R>Q，从而得到R的范围值；因此在确定Q之后可确定R的取值，而水流速度V也可根据风生流来确定，然后在得到上述R和V的条件下，利用上述公式S＝5.66*R/(ρV2)计算出S的面积值。本专利技术的自动升降原理为：当水流速度V增大时，水流作用在沉降板上的沉力R大于储备浮力Q时，藻床下沉；反之，藻床上浮。利用上述浮式藻床构建自动升降的人工藻场的方法，其特征在于包括以下步骤：投放前将每个网格四边中间处用藻夹夹住藻苗；用船将浮式藻床运至投放海域，先在迎流方向同时抛下两只锚，拖曳缆绳，待连接缆绳张紧后，顺流按顺序投放出第一个方形藻床框架，依次重复操作，从而完成投放各个藻床；张紧整个浮式藻床，最后抛下另外两只锚15，投放完毕从而在投放海域中形成人工藻场。本专利技术不仅可简单实现大面积构造人工藻场，且藻床在大风浪海况下可实现自动下沉，以保护藻床和藻类安全，而且结构简单，装配方便，操作方便，成本较低，适合用于在我国大多海域构建大型浮式藻场。采用的藻夹，能够有效降低通过人工捻开绳索将藻苗夹入绳索所需的大量劳动力，且能降低对藻苗的伤害。因其应用范围广泛，因此具有较大的市场潜力。附图说明图1为方形藻床框架、苗绳及藻苗连接示意图。图2为方形藻床框架结构图。图3为沉降器结构图。图4为藻夹示意图。图5为自动升降式藻床系统的总体图及其藻场布设示意图。其中，管材1、弯头2、穿绳孔3、苗绳4本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自动升降式藻床系统，其特征在于包括由管材(1)和直角弯头(2)构成的多个方形藻床框架，管材(1)上有多个个穿绳孔(3)，相邻穿绳孔(3)中心距为50‑100mm，且通过穿绳孔(3)在方形藻床框架上固定有纵横交织的苗绳(4)，形成苗绳(4)网格结构，每个网格四边中间处用藻夹(5)夹住藻苗(6)；所述的方形藻床框架的尺寸是按以下方法计算：通过观测得到待投放海域大风浪时波浪周期T秒，再按照以下公式计算该海域波浪的波长λ＝(gT2)/(2π)，其中g为重力加速度，然后使单个藻床框架长度不超过波长的1/2；方形藻床框架四个直角弯头(2)顶端通过浮子绳(17)连接四个浮子(18)，浮子绳(17)长度决定藻床所处水深；四个直角弯头(2)底端连接绳索(11)，绳索(11)底端通过转环(10)连接沉降器；并有两条两端设有锚(15)的相互平行的缆绳(16)，且各个方形藻床框架固定在两条缆绳(16)之间；相邻两个方形藻床间距2‑3m。

【技术特征摘要】
1.一种自动升降式藻床系统，其特征在于包括由管材(1)和直角弯头(2)
构成的多个方形藻床框架，管材(1)上有多个个穿绳孔(3)，相邻穿绳孔(3)
中心距为50-100mm，且通过穿绳孔(3)在方形藻床框架上固定有纵横交织的
苗绳(4)，形成苗绳(4)网格结构，每个网格四边中间处用藻夹(5)夹住藻
苗(6)；所述的方形藻床框架的尺寸是按以下方法计算：通过观测得到待投放
海域大风浪时波浪周期T秒，再按照以下公式计算该海域波浪的波长
λ＝(gT2)/(2π)，其中g为重力加速度，然后使单个藻床框架长度不超过波长的1/2；
方形藻床框架四个直角弯头(2)顶端通过浮子绳(17)连接四个浮子(18)，
浮子绳(17)长度决定藻床所处水深；四个直角弯头(2)底端连接绳索(11)，
绳索(11)底端通过转环(10)连接沉降器；
并有两条两端设有锚(15)的相互平行的缆绳(16)，且各个方形藻床框
架固定在两条缆绳(16)之间；相邻两个方形藻床间距2-3m。
2.如权利要求1所述的一种自动升降式藻床系统，其特征在于所述的藻夹
(5)包括一个条带(13)，该条带(13)的一端设有扣眼(14)，另一端的其
中一个侧面设有硬扣(12)。
3.如权利要求1所述的一种自动升降式藻床系统，其特征在于所述的沉降
器包括一个圆盘形沉降板(9)；该沉降板(9)中间开有一个圆形导流孔(8)。
导流孔(8)直径5-10cm，使用密度大于水的材料制作；有三根支架(7)分...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄六一，高慧良，刘涛，许庆昌，王欣欣，赵芬芳，刘长东，唐衍力，万荣，梁振林，董天威，张琳，
申请(专利权)人：中国海洋大学，
类型：发明
国别省市：山东;37