抗风浪养殖网箱设计中若干问题的研究

当前，抗风浪养殖网箱系统的研究与试验，已成为全国水产研究领域中的一个重点和热点。我们从1998年起，开展了"沉浮式抗风浪养殖网箱系统的研制"试验，至今己取得了重要的进展。从2000年7月8日起，已成功地把试验网箱沉降到水下3－5ｍ处开始进行养殖试验海区水深7-8ｍ，并成功地经受住了"碧利斯"台风正面登陆的袭击。本文根据近三年来的试验研究体会和所收集的资料，研究了抗风浪养殖网箱设计中的一些问题。不妥之处，敬请指正。

一、抗风浪养殖网箱设计中需要考虑的主要因素

抗风浪养殖网箱一般需长期布置在开放海域，经受最恶劣海况和气候条件的冲击。因此在抗风浪养殖网箱的设计中必须考虑一些重要的因素。

ｌ．存活条件：指养殖设施和所养殖的鱼类在没有发生重大伤害情况下所能承受的最差环境条件。从网箱设计的工程学角度讲，是指所设计的网箱系统不发生严重破坏时所能承受的最大风、浪、流情况。这是抗风浪养殖网箱设计的目标。但从国内外的实践看，该问题己得到较好解决。目前普遍采用ＨＤＰＥ材料来制造抗风浪养殖网箱，已能成功地抵抗住波高达5－7ｍ时的台风浪袭击；我们使用35×35ｃｍ角钢焊接成"田"字型组合框架，沉在水下3－5ｍ，也成功地抵抗住"碧利斯"台风正面冲击的考验海面最大波高5ｍ）。目前的研究重点应该是如何根据海区的实际条件，以最经济的成本制造出符合生产要求的产品。

2.可操作条件：指维护网箱系统正常运转的最大极限条件。为了维持鱼群在高密度养殖状态下具有最佳的生长速度，必须不断地向网箱内投饵。因此网箱的可操作条件首先是可投饵的极限条件。在我们的试验中，此极限值大约为海面波高2ｍ、风力在6-7级左右。超过该极限值时则停止喂食，基本能满足养殖鱼类的生长需要目前养殖状态下，网衣在海水中浸泡一段时间后，一般都会有大量的附着物特别是在春夏季节时更是如此，阻碍了网箱系统的水流交换。因此网箱每隔一定时间，必须进行换网。因此网箱的可操作条件还必须有可换网的极限条件网箱养殖过程中经常要捕捞一些鱼来观察生长情况，养成的商品鱼也须捕捞上市，因此还必须有可方便地进行捕捞的可操作条件。

3.海流情况：海流不仅能急剧地增加波浪对网箱的冲击力，而且还对网箱的养殖容积和可养殖的品种等产生重要的影响，因此在设计阶段必须加以考虑。据介绍，现有的抗风浪网箱结构，在流速达0．257ｍ／ｓ时，就可能产生变形，在流速达ｌｍ／ｓ时，将损失80％的网箱养殖容积。另外，对石斑鱼等低活动量的鱼类，不适宜在高流速的海区进行养殖。

4．敌害生物：如果网箱布置海区有出现大鲨鱼、海豚或河豚等敌害生物时，必须慎重选择网衣制造材料，必要时应在网箱外围使用防鲨鱼网。5.其它因素：如海区的溶解氧、水温和社会治安环境问题等，也是抗风浪养殖网箱设计中所应该考虑的问题，这里不再说明。

二、关于抗风浪养殖网箱的结构形式

目前，世界各国所研制的抗风浪养殖网箱，其结构形式多种多样。控养殖方式划分，大体有四类。

1.独立网箱系统：这类网箱除了所必需的网箱系统外，一般还包含有自动投饵设备、自动监控系统筹其它设备，可独立进行有关操作，自动化程度高。如瑞典的Ｆａｒｍｏｃｅａｎ网箱系统图1，每一网箱上方有一套电脑控制的自动投饵系统，可以全部不需要人工操作，但造价非常昂贵。

2.海面网箱系统：这种网箱一直布置于开放海域的海面上进行养殖，依靠网箱制造材料的柔弹性和其它技术来抵抗台大风浪的袭击。目前大部份的抗风浪养殖网箱都是这种结构，一般都是大、中型网箱。其中挪威的Ｐｏｌａｒｃｉｒｋｅｌ网箱系统图2，技术较为成熟，与其它国家的抗风浪网箱如日本石桥公司的网箱系统，加拿大新海上养殖系统和美国0ＳＴ公司的网箱系统等相比，价格也相对较为便宜。目前我国己引进了几组，进行示范试验；还有柔弹性绳索结构网箱。我国台湾省于1986年初步试验成功图3，日本也已试验成功。具有极好的抗风浪性能。我国海南省、广东省等地己开始引进应用于养殖。我们在试验过程中，也设计了四个这种结构的网箱系统（图4），成功地抵抗了1999年14号台风和2000年"碧利期"台风的正面袭击。

3.可沉式养殖网箱：这种网箱平时放置在开放海域的海面进行养殖生产，当有大风或台风来临时才让它沉到水下一定深度以躲避台风浪的袭击。是近年新发展起来的一种网箱系统，目前仍在发展中。如挪威的ＴＬＣ网箱图5。

4.沉浮式养殖网箱：这种网箱一直沉降于水下一定深度处进行养殖生产，仅在需要时如观察鱼类生长、检查网箱安全、换网等才把网箱浮上水面，完成有关操作后又把网箱沉到水下。我们目前所试验的网箱系统就属于这种结构形式。

在上述的各类网箱中，我们认为"柔弹性绳网箱系统"和"沉浮式网箱系统"具有较显著的优势，也较适合我国的国情，有较好的发展前景。其理由为：对于"柔弹性网箱系统"，其抗风浪能力极强而又结构简单，成本非常低廉。其整个网箱系统的制造成本甚至比现有渔排还要便宜。其主要缺点有二：一是可操作性较差。由于整个网箱沉没于水中，仅靠支绳悬挂在柔弹性绳索上，缺乏海面操作平台，因此换网、捕鱼等相关操作都比较麻烦；另一个是网箱系统的抗流能力较差，网箱较容易变形，不适宜在高流速海区应用。因此还需进一步改进完善。但对群众养殖户而言，只要成本低，其推广应用比较容易。因此，其发展前景很好，目前我省已有数家养殖户准备投资，进行养殖。至于"沉浮式网箱系统"，尽管需要增加沉浮设备和水下投饵设备，但我们所制造的沉浮式抗风浪网箱系统，与现有的国内外海面抗风浪养殖网箱系统相比，其制造成本并末增加太多沉浮式网箱、国内某单位研制的海面网箱系统、进口的挪威海面网箱系统，单位养殖水体的制造成本分别为96元、94．3元和194．8元。而它还具有其它的明显优点：1)目前网箱养殖的鱼类，绝大多数为底层或近底层的名贵鱼类，沉浮式网箱处于水下一定深度进行养殖，克服了光线对养殖鱼类的生长和生活习性的影响在大黄鱼养殖中这是很关键的一点，使养殖鱼类的生活环境更接近于自然环境条件，有助于提高养殖鱼类的品质。这一点对广大养殖户具有非常大的吸引力；2)与海面网箱相比，其网衣幌动要小得多，对鱼类的压迫感较低，有更多的空间供鱼类活动，有利于鱼类生长；3)在较深的水域中养殖，网衣上的附着生物可明显减少，可延长换网时间或使用较大规格的网箱；4)目前我们己基本掌握了沉浮技术和水下投饵技术，且操作简单，解决了操作困难和观察鱼群生长动态困难等障碍。其推广应用的前景应该是十分广阔的。

三、关于抗风浪养殖网箱的抗风浪措施

目前，抗风浪养殖网箱系统中所采用的抗风浪措施，主要有如下几点：

1.如上所述，仅在海面上保留一些标志物，而把网箱系统沉降到水下一定深度处，利用波浪强度随水深增加呈指数迅速衰减的自然规律，通过减小网箱所在处的波浪强度来达到抵抗台风浪的目的。根据海洋学理论，当网箱沉降的深度为波长的ｌ／9时福建沿海在台风时，该值在6-9ｍ，该处的波高仅为海面波高的一半，因此这是一种有效的措施。

2.利用制造材料的柔弹性来抵抗台风浪。这是目前最主要的抗风浪措施，并且己在国内外的抗风浪养殖网箱中获得了应用。主要是利用了材料的柔弹性来吸收和分散波浪对网箱系统的的冲击力。拉伸屈服应力为20ＭＰＡ、具有良好柔弹性的ＨＤＰＥ管材，即可抵抗波高达5-7ｍ的台风浪袭击。目前国内已有这种产品，价格相对较低；还有用渔用ＰＥ绳制造的柔弹性绳索网箱系统，也是采用这种抗风浪措施。

3.降低锚绳张力的张力缓冲措施。网箱布置于海中，均利用锚或桩和锚绳来固定。为了减轻锚桩绳对网箱主结构的直接冲击力，或可能造成锚桩移位，目前普遍在锚桩和网箱主结构之间使用锚绳张力缓冲设备。据介绍，该装置可降低对网箱系统的冲击力相当于使波高降低约0．5-1ｍ。

四、关于单个养殖网箱的规格

目前，国内外所使用的抗风浪养殖网箱，规格大多在160ｍ3以上（网衣周长50ｍ，网衣表面积约800ｍ2，属大、中型网箱。从养殖对象的生活习性和生长角度考虑，这种规格的网箱，养殖环境比较好、鱼类的活动空间大、网衣等随波浪幌动时对养殖鱼类的压迫感较轻，有利于鱼类的生长，有可能提高养殖鱼类的品质。而且还有助于降低单位养殖水体的网箱系统制造成本因为使用的材料与周长或直径成正比，而养殖的体积却与直径的平方成正比假设网箱的高度不变。但在实际运用过程中，是否要使用这种大型网箱，应该具体分析，不要盲目地追求网箱的大型化。首先，大型网箱所受的海流和波浪的作用力比较大，网衣容易变形，在较大海流的海区会大量丧失网箱的养殖容量或发生网衣破损，实际的抗风浪网箱养殖己出现过这种情况；其次，由于目前对网衣进行防附着物处理的技术不成熟。因此，网箱养殖中需要换洗网衣。在目前以个体养殖户投资和人工操作为主的条件下，使用大型网箱将给换洗网衣造成极大困难，有时甚至是不可能的。我们曾使用10ｍ×10ｍ×5ｍ网衣面积300ｍ的网箱养殖大黄鱼，网箱布置在海中不到一个月，需用20多人才把网衣换了下来，后来只好改用10ｍ×5ｍ×5ｍ网箱继续养殖。国外网箱养殖大都使用"船吊"等机械设备来换网，即使如此，有时也会出现麻烦；第三、网箱规格还应与养殖鱼类的品种有关，对于象金枪鱼、 鱼等洄游性或高活动性的鱼类，则使用大型网箱养殖较为有利，以免鱼体经常擦碰网衣，损伤鱼体。但对于象石斑鱼等低活动性的鱼类，就不一定要使用大型网箱。综合分析我们认为，在现有条件下，单个网箱的养殖体积还是以400-500ｍ3(年产鱼类4-5吨)为宜。

《中国水产》2001年第1期