一种生态友好型人工拟态珊瑚礁体制造技术

本发明专利技术公开了一种生态友好型人工拟态珊瑚礁体，广泛适用于珊瑚生态点礁构建及珊瑚礁生态系统修复中的礁区三维立体结构重构。面向远海岛礁、潟湖及近海海域的珊瑚礁生态系统的工程修复，通过仿真设计，构建与自然珊瑚礁形态功能高度相似的人工拟态礁体。本拟态礁体采用独特的生态友好型原材料构筑，形态不规则，具有内部空隙大，礁体表面粗糙，表面积大，空间异质性高等诸多结构特征，并具有硬度高，无污染，生物附着率高等优点。本拟态礁体可为珊瑚、砗磲、造礁海藻等珊瑚礁生态系统关键造礁生物提供生长基底，同时为其他护礁生物类群提供生长、栖息与繁殖的空间。

An Eco-friendly Artificial Mimetic Coral Reef

The invention discloses an eco-friendly artificial mimetic coral reef body, which is widely applicable to the three-dimensional reconstruction of reef area in the construction of coral ecological point reef and the restoration of coral reef ecosystem. For the engineering restoration of coral reef ecosystem in offshore islands, lagoons and offshore waters, artificial mimetic reefs with similar morphology and function to natural reefs were constructed through simulation design. The mimetic reef is constructed with unique eco-friendly raw materials, irregular shape, large internal voids, rough surface, large surface area, high spatial heterogeneity and many other structural characteristics, and has the advantages of high hardness, pollution-free, high biological attachment rate. The mimetic reef can provide growth basement for key reef-building organisms in coral reef ecosystem, such as corals, inkstones, reef-building algae, and provide space for growth, habitat and reproduction for other reef-protecting organisms.

【技术实现步骤摘要】
一种生态友好型人工拟态珊瑚礁体
本专利技术专利属于海洋生态环境人工修复
，涉及一种珊瑚礁生态系统中用于生态修复的装置，具体为一种应用于近海、潟湖及远海岛礁的生态友好型拟态珊瑚礁体。
技术介绍
珊瑚礁生态系统是世界上生产力和生物多样性最高的生态系统之一，海洋中超过30％的生物类群生活于海洋珊瑚礁生态系统中，是人类宝贵的资源库。健康珊瑚礁生态系统具有重要的生态功能，在维持全球生物化学地球循环、护岛保礁、环境净化、丰富渔业资源、保护海洋生物多样性等方面都具有重要作用；且作为一种具有综合效益的海洋生态系统，珊瑚礁渔业资源、药用生物资源及旅游资源的利用可以带来巨大的经济效益。然而，近些年来，随着人类活动引起的海洋污染、生境破坏、过度捕捞等因素，以及全球气候变化引起的极端天气和海洋酸化等因素，导致全球范围内的珊瑚礁生态系统急剧衰退，围填海和珊瑚岛礁开发利用等人类活动也对区域珊瑚礁生态系统的健康状况产生了较大影响。我国管辖海域的珊瑚礁生态系统现状也很不乐观，绝大部分造礁石珊瑚分布海域均出现不同程度的珊瑚礁生态系统退化现象，部分区域造礁石珊瑚覆盖率由十年前的平均30％降至低于1％。由于珊瑚生长普遍缓慢，且具有较高的环境要求，珊瑚礁生态系统的自然恢复速率非常低。在此背景下，针对受损的珊瑚礁生态系统，通过人为干预，构建适合珊瑚礁生态系统健康生长的稳固基底环境，植入珊瑚、砗磲、造礁海藻等关键造/护礁功能生物，促进珊瑚礁生态系统的快速修复与可持续发展，已成为受损珊瑚礁生态系统修复的最新发展趋势。通过对受损珊瑚礁生态系统进行重建与修复，可有效增强珊瑚礁生态系统结构的稳定性，恢复珊瑚礁生态系统的正常服务功能，推动海洋生态系统的稳定与可持续发展，创造出重大的生态、社会与经济效益，助力海洋生态文明建设，保障我国生态安全与国土安全。造/护礁功能生物多属于附着类生物，合适的礁体是它们附着生长的最基础条件。目前，世界上通过人工构筑珊瑚礁基，促进珊瑚附着和生长的做法已经受到普遍认可，但现下常用的珊瑚礁基多采用的事混凝土浇筑的简单几何体，空间异质性低，形态结构、材料材质与自然礁体存在较大差异，导致微动力环境不够丰富，造/护礁功能生物附着率低，附着生物抗风浪能力差，抵御敌害能力弱，生物多样性低等问题，无法有效促进珊瑚礁生态系统的快速修复。专利技术专利内容本专利技术为了以恢复区域珊瑚礁生态系统为根本目的，提供一种生态友好型人工拟态珊瑚礁体，用于不同受损程度的区域珊瑚礁生态系统三维立体结构重构或珊瑚生态点礁构建，广泛适用于热带珊瑚礁区礁岩、珊瑚砾石、珊瑚砂质底质的珊瑚礁生态修复工程。为实现以上目的，本专利技术提出了以下的技术方案：一种生态友好型人工拟态珊瑚礁体，该人工拟态礁体采用以环保不饱和树脂为主，添加碳酸钙粉构筑而成，碳酸钙具体类型包括珊瑚砂、贝壳、珊瑚砂与贝壳混合物等。人工拟态礁体的制作方法为：以天然礁岩为模板，先根据礁体投放海区生态本底情况搭配不同种属的造礁石珊瑚作为构件，然后模拟天然礁岩形态并根据不同种属造礁石珊瑚在礁区所处空间位进行合理组合固定，形成人工拟态礁体的基础母模。利用模具硅胶经固定灌注工艺制成人工拟态礁体模具(硅胶硬度30°-45°)，根据礁体规格以树脂为外模材料制成分片式模具以加强模具刚性。然后在模具中加注由环保不饱和树脂及其他功能组分均匀混合的礁体材料，待材料固化后，再对礁体进行内部加固和外部修饰。礁体材料不含有毒重金属、环境内分泌干扰物(EDCs)等对珊瑚等幼虫发育有重要影响的鱼类。人工拟态礁体的制作生产严格执行RoHS-2002/95/EC相关环保检测标准，原料经添加相关处理剂后成型，不释出铅、铜、铁和任何有毒物质，用于大陆沿岸、潟湖、岛礁等开放水体水域不会对水生生物有任何毒副作用。人工拟态礁体形态设计采用无规则几何构型，礁体礁岩规格为：长度2500～3000mm，宽度1600～2000mm，高度1200～1800mm。以结构稳定、内部空隙大，礁体表面粗糙，表面积大，空间异质性高、可组合使用、适用底质类型范围广、水下景观效果突出等为主要设计依据，具体包括：(1)人工拟态礁体整体形态为“拟圆锥体”的不规则体，保持礁体重心位于礁体竖直中轴线，且高度低于礁体总高度的1/3。(2)人工拟态礁体模仿自然珊瑚礁体，内部保留“洞穴式”、“通道式”等不同规格大小的空隙，空隙空间不低于整个礁体对应“拟圆锥体”体积的2/3。(3)人工拟态礁体的表面积体积比不低于30。礁体表面模仿天然珊瑚礁岩表面，构建不同种类造礁石珊瑚钙化生长形成的珊瑚虫杯体、礁体孔隙及毛细孔组成的高仿真结构。单个礁体的构造组成最少以4个属的造礁石珊瑚天然礁岩为模板，根据分析不同珊瑚种类在不同生态修复海域天然礁岩中的分布比例和活珊瑚生态位情况通过配比组合而成，用于制作人工拟态礁体的天然礁岩模板包括但不限于以下造礁石珊瑚属：鹿角珊瑚属、滨珊瑚属、蜂巢珊瑚属、杯型珊瑚属、蔷薇珊瑚属、角蜂巢珊瑚属、双星珊瑚属、角孔珊瑚属、牡丹珊瑚属。(4)人工拟态礁体具有一定抗压和抗撞击的能力，成型拟态礁岩壁厚不小于7mm，以厚度为3mm～5mm的316不锈钢条作为内部固定与支撑支架以提高有效强度，具有良好抗撞击能力(巴科尔硬度标准35以上)。(5)本人工拟态礁体适于在气温为-20℃～+50℃，湿度为70％～90％的环境条件下运输和贮存，具备抗碱及海水侵蚀的能力，长期浸泡于海水内无崩解蚀化和自然脆化的情况，实体重量视具体礁体规格不予限制。3、礁体固定方式该人工拟态礁体通过固定底架与混凝土基座相连，固定底架包括在6个方位上的3mm厚的316不锈钢条，固定底架与内部支撑支架相连接，每个方位的不锈钢条预留两个扁长型固定螺栓孔位，可与预制混凝土底座连接组合固定在指定海床区域；预制混凝土底座为长方形，重量2000～3000kg，体积根据礁体底面积和底架方位及长度进行定制，底座上方根据底架螺栓孔位预埋316不锈钢螺栓用以连接人工拟态礁体。4、礁体投放的位置和密度，以预选区生物群落调查结果为依据：(1)考虑关键生物群落组成和物种生活习性，选定礁体形态和大小。特别是关键生物群落组成和生物种类的生活习性等，包括珊瑚、砗磲、造礁藻类、鱼类、甲壳类、贝类等，设计不同形状和大小礁体并依据功能需求进行针对性配置。(2)基于前期调查的区域风浪、洋流等环境条件，设计礁体大小，确保礁体的稳固性。(3)人工拟态礁体空间布局包括单体、组合体、礁群、礁带等形式，依据潮流和洋流方向，构建不同微水动力特征的立体栖息环境，满足不同生物需求。5、礁体珊瑚移植方法(1)根据投放海域原有珊瑚礁生态系统群落组成，选择优势珊瑚种类进行移植，根据珊瑚生活习性，将珊瑚粘附在与其自然生境相近的礁体位置，最大化模仿该珊瑚在自然条件下的微生境条件。(2)本专利技术的人工拟态礁体可作为长期基础礁岩用于珊瑚礁生态系统修复中的珊瑚底播移植和珊瑚繁育，根据所需底播移植密度、珊瑚株的大小、珊瑚种类差异以及礁体大小，在为每株珊瑚预留足够生长空间的基础上，单个人工生态岩礁可供底播移植珊瑚15至35株，具体操作方法如下：1)根据需要底播移植的珊瑚种类及密度，在岸上用电动手钻在人工拟态礁体表面的预定位置打孔；2)在预定孔位植入304不锈钢中空膨胀螺栓；3)将在岸上已植入本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生态友好型人工拟态珊瑚礁体，其特征在于：所述人工拟态礁体以环保不饱和树脂添加碳酸钙粉构筑而成，形状为拟圆锥体形，所述人工拟态礁体重心位于礁体竖直中轴线，且高度低于礁体总高度的1/3，礁体内设置有不同规格大小的空隙，所述空隙空间不低于礁体体积的2/3，礁体的表面积体积比不低于30，礁体表面模仿天然珊瑚礁岩表面，构建不同种类造礁石珊瑚钙化生长形成的珊瑚虫杯体、礁体孔隙及毛细孔组成的高仿真结构，礁体侧壁的内部设置有内部支撑架。

【技术特征摘要】
1.一种生态友好型人工拟态珊瑚礁体，其特征在于：所述人工拟态礁体以环保不饱和树脂添加碳酸钙粉构筑而成，形状为拟圆锥体形，所述人工拟态礁体重心位于礁体竖直中轴线，且高度低于礁体总高度的1/3，礁体内设置有不同规格大小的空隙，所述空隙空间不低于礁体体积的2/3，礁体的表面积体积比不低于30，礁体表面模仿天然珊瑚礁岩表面，构建不同种类造礁石珊瑚钙化生长形成的珊瑚虫杯体、礁体孔隙及毛细孔组成的高仿真结构，礁体侧壁的内部设置有内部支撑架。2.根据权利要求1所述的生态友好型人工拟态珊瑚礁体，其特征在于：所述人工拟态礁体的制作方法，包括以下步骤：以天然礁岩为模板，根据礁体投放海区生态本底情况搭配不同种属的造礁石珊瑚作为构件；模拟天然礁岩形态并根据不同种属造礁石珊瑚在礁区所处空间位进行组合固定，形成人工拟态礁体的基础母模；利用模具硅胶经固定灌注制成人工拟态礁体模具，所述硅胶硬度为30°-45°；根据礁体规格以树脂为外模材料制成分片式模具以加强模具刚性；在模具中加注由环保不饱和树脂及其他功能组分均匀混合的礁体材料；待材料固化后，再对礁体进行内部加固和外部修饰。3.根据权利要求1所述的生态友好型人工拟态珊瑚礁体，其特征在于：所述空隙为洞穴/通道结构。4.根据权利要求1所述的生态友好型人工拟态珊瑚礁体，其特征在于：所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：龙丽娟，袁涛，殷建平，黄晖，
申请(专利权)人：中国科学院南海海洋研究所，
类型：发明
国别省市：广东,44