方形重力式网箱抗风浪、耐流特性的试验研究
随着人们对于鱼类蛋白质需求的不断增长以及海洋渔业资源尤其是近海渔业资源的日益衰退，海水网箱养殖业得到迅速发展，并正成为海洋渔业的一个新的增长点。在发展的前期，由于传统网箱抗风浪和抗海流能力差，极易受到台风等灾害性气候的重创，因此，网箱大多只能设置在风浪相对较小的内湾，使得内湾海域网箱设置密度过大，养殖密度高于海区的环境容量，造成海域环境污染日趋严重，养殖品种质量下降，局部海域甚至导致鱼病频发，鱼类大量死亡或鱼类种质退化。基于上述原因国内养殖网箱逐渐由内湾、近海向开放海域发展已成为必然趋势。然而，海域中海况复杂，海流流速和风浪大等原因，深水养殖网箱抗风浪能力及其在海流作用下变形而导致的网箱养殖空间的急剧减少，对实际养殖生产造成严重影响。因此，如何解决网箱抗风浪性能和耐流技术己成为制约我国深水网箱养殖业发展的主要工程技术瓶颈。
本文通过水槽模型试验对方形网箱框架在波浪中的应力分布、网箱在波浪中的锚泊受力以及网箱在水流作用下的容积损失，进行了一系列的定性分析，结果如下：
一、框架在波浪中变形呈周期性变化，周期与波浪周期相同。正面来浪时，网箱最大变形出现在前端内圈迎浪浮管的转角和顺浪内圈浮管的中点处，在此两处为应力集中明显。在相同周期和波长情况下，正应变随波高的增加而增加，负应变在一定周期内减小；当周期增大到一定值时，负应变随波高增加而增加；在相同波高情况下，某一周期的变形相对其它周期的变形大。
二、周期(波长)一定时，缆绳最大张力随着波高的增加而增加，随着波浪周期(波长)的增加，缆绳张力随着波高增加的趋势变缓，而在同样波高的情况下，周期(波长)越长则缆绳所受最大张力反而减少。由此可推测网箱锚泊系统主要是受大浪影响，当网箱随大浪作近似圆周运动时，其运动惯性对锚泊系统产生强大冲击力而使锚泊移位，从而破坏整个网箱系统。所以在网箱锚泊系统中增加缓冲锚链、缓冲浮子等缓冲装置对于安装在风浪较大海域的网箱来说是必不可少的。而长涌浪由于其周期很长，尽管其波高有时也较大，但不会给锚泊系统造成多大危害。其原因可能是水分子运动速度与加速度在相同波高下随波浪周期的递增有变小的趋势，使单位时间单位截面积内的波浪能量变小，且周期越长，在一个波浪周期内对锚泊系统的作用时间越长，从而减小了冲击力。
三、通过模型试验测量不同装配、流速和配重下，网箱表征容积(网箱横截面的投影面积)的变化。结果表明，流速增加使网箱有效容积受到很大损失；增加配重对于改善网箱的变形是有限度的；在网箱底部加装底框可在一定程度上改善网箱的耐流性能；开发出的网箱耐流锚泊技术，可以在较大的流速情况下很好地改善网箱的变形，减少网箱的容积损失，提高网箱抗流性能。
根据上述试验结果，课题组开发出几种抗风浪网箱以及耐流锚泊方式：
1、有活动角连接结构的方形海水养殖网箱框架(国家发明专利)
2、单管投饵沉式养殖网箱(国家发明专利)
3、海水养殖网箱的耐流锚泊方法和装置(国家发明专利)
养殖网箱;抗风浪特性;耐流特性
中国海洋大学
硕士
捕捞学
万荣
2006
中文
S967.3
52
2007-08-07（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）