基于层次分析法的人工鱼礁选址适宜性评价方法

人工鱼礁作为渔业资源增殖的有效手段,在海洋牧场建设中发挥重要作用。人工鱼礁区的科学选址是海洋牧场建设需首先解决的技术问题。目前关于人工鱼礁选址还没有通用的定量评价方法。基于层次分析法理论建立层次结构模型,设定社会、物理、工程、化学和生物环境等5个主要准则因素,设定海洋功能区划、水深、水流、底质类型、底质荷载、淤泥层厚度、海底坡度、水质、沉积物质量、赤潮、浮游植物、浮游动物、底栖生物等13个次级准则因素并作为评价指标,其中将水质和沉积物质量设定为多参数指标。依据相关国家标准和行业规范,采用多种归一化处理方法建立所有指标的定量评价标准。结合对人工鱼礁建设实际情况的分析,确定主要准则因素权重。考虑人工鱼礁渔业资源增殖效应,增加对两类特殊情况的评价判定过程。其中两类特殊情况分别为单一指标参数值超限情况和多参数指标中多个参数值接近超限的情况。使用Python编程语言创建软件系统实现评价结果的高效计算并输出对应适宜性等级。根据日照市海洋牧场示范区中适宜人工鱼礁建设海域调查数据模拟8个针对性的海区案例对方法进行验证,案例分析表明,该方法具有较好实用性,能有效分析并获取目标海区建礁适宜性评价结果,可为...     

基于多波束声呐的人工鱼礁区地形特征分析

建设人工鱼礁(Artificial Reef,AR)是恢复和养护近海渔业资源的重要措施。尽管中国沿海各地人工鱼礁规模宏大,但对于鱼礁投放后的监测明显不足。传统调查方法存在效率低、成本高等缺点,多波束测深系统(Multibeam Echo Sounder,MBES)为探测鱼礁区地形地貌提供了一种有效的技术手段。本文利用高分辨率的多波束测深系统,获取礁区详细的测深数据,快速确定鱼礁位置、形态等信息;应用地形分析工具提取地形变量(坡度、曲率、粗糙度、地形耐用指数及地形起伏度),分析投石后海底地形特征。研究表明,礁石投放后海底地形发生显著变化(水深5~10 m),礁石发生沉降现象(下沉深度约0.45 m),礁石周围出现冲淤地形(礁石堆高1.65 m,影响范围5 m左右)。分析人工鱼礁引起的微地形地貌的变化,可以为鱼礁的监测与效果评估工作提供一种新的技术方法,具有较强的现实意义。     

日照前三岛人工鱼礁对渔业资源影响的初步评价

为了解日照前三岛海域人工鱼礁的投放对其附近海域渔业资源的影响,于2012年9月—2013年8月利用三重定置刺网对日照前三岛人工鱼礁投放海域及其临近海域开展了4个季度的渔业资源调查。根据调查结果分析比较了人工鱼礁区与对照区的渔业物种、优势种的组成;采用Margalef物种丰富度指数D、Shannon-Wiener多样性指数H′和Pielou均匀度指数J′对比了人工鱼礁区与对照区的生物群落多样性;采用刺网单位捕捞努力量渔获量(CPUE)比较了人工鱼礁区与对照区的渔业资源密度。结果表明,鱼礁区的渔业资源总种数是对照区的1.71倍,人工鱼礁区鱼类种数是对照区的2.38倍,虾类、蟹类、棘皮类、头足类鱼礁区都比对照区多;人工鱼礁区不论是渔业物种数量还是丰富度指数、多样性指数都要好于对照区,并且人工鱼礁区优势种更稳定,CPUE高于对照区,资源密度更大。说明日照前三岛人工鱼礁的投放对所在海域聚集海洋生物、改善生物群落结构及增加生物多样性有显著作用,尤其对鱼类的诱集和养护更为明显。本文的研究结果可为人工鱼礁建设和效果评估提供理论支撑。     

人工鱼礁对渔业资源和海洋生态环境的影响及相关技术研究

介绍了国内外在不同水深海域实施人工鱼礁工程的现状。分析并研究了不同水深海域人工鱼礁工程的建筑和投放技术,分析并研究了与人工鱼礁工程相关的一些问题及解决这些问题的途径,分析并研究了人工鱼礁区渔业资源增值和改善海洋生态环境的机理。分析得出的结论是:人工鱼礁工程在增值渔业资源和改善海洋生态环境方面是很有发展前景的。     

天津大神堂海洋牧场影响新生牡蛎因素初探

海洋牧场是维持海洋生态平衡、促进海洋可持续发展,以及满足人类对海洋资源需求的一种新兴技术和产业,海域中投放的人工鱼礁可以为牡蛎生物提供理想的繁殖和栖息生境。天津大神堂海洋牧场中已发现大量新生的牡蛎生物体,然而牡蛎的空间分布并不均衡,存在异质性,其影响因素尚未明确,需进一步探索和研究。本文立足于天津大神堂海域国家级海洋牧场示范区,基于线性相关和逐步多元回归分析,量化了礁体与牡蛎分布之间的相关性,明确了牡蛎分布的影响因素并识别了主次关系。结果表明：区域水深、坐底时长、礁体密度、牡蛎礁距离均对牡蛎生物量有重要影响,其中,坐底时长、礁体密度与牡蛎生物量为正相关,区域水深、牡蛎礁距离与牡蛎生物量为负相关,坐底时长、礁体密度及牡蛎礁距离等3 个环境变量对牡蛎生物量影响更为显著。本文研究成果可以为海洋牧场的建设和牡蛎礁的修复提供重要的技术支持。     

人工鱼礁选址合理性分析

项目用海选址合理与否对拟选海域的经济效益和海洋资源的合理有效开发利用以及海洋环境的优化有着重要的影响,同时,项目用海选址合理性分析也是项目海域使用论证报告的核心内容之一。作为用海项目,人工鱼礁选址合理性分析同样十分重要。笔者结合实际工作中取得的一些经验和认识,对人工鱼礁项目用海选址合理性分析应考虑的部分影响因素作了简单讨论,并给出某些影响因素的评价指标,以评价其对人工鱼礁项目用海选址的满足程度。     

日照港西部海域海底地形与表层沉积特征

利用单波束测深仪和蚌式取样器进行了日照石臼港扩建码头西侧约50km~2海域1:2 000~1:10 000的水深地形测绘和底质分析工作。调查结果表明,日照港西部海域可分4个水深区,其地形和沉积特征如下:1)航道区,浅水航道区等深线平行于码头岸线,水深11m,经过疏浚已形成向南倾斜的四级阶梯地形,疏浚中心处水深24m。航道区底质以分选中等的砾砂为主;2)港池区,水深6 m,等深线与港池岸线平行,水深向南渐增,海底地形平坦,坡降比3‰。底质以分选较好的粉砂和砂质粉砂为主,近岸有少量分选较差的泥质砂质砾;3)涛雒-付疃河口区,水下三角洲地形明显,5m以浅等深线呈弧形向东南方向凸出,坡降比最大可达14.2‰,底质类型为分选极好的砂和粉砂质砂;4)浅海区,海底地形平坦,平均坡降比1.9‰,6~10m等深线呈NE-SW向平行向外海增大,近南扩码头端向东偏转,底质类型为分选好的砂质粉砂和粉砂,并呈平行于海岸线向深水区呈粗-细-粗的带状分布。底质类型分布与水深条件基本吻合,但深水区出现的底质粗化现象,分析认为可能与南扩码头的挑流作用有关,海底沉积物呈向南运移趋势。     

人工鱼礁选址合理性分析

项目用海选址合理与否对拟选海域的经济效益和海洋资源的合理有效开发利用以及海洋环境的优化有着重要的影响,同时,项目用海选址合理性分析也是项目海域使用论证报告的核心内容之一.作为用海项目,人工鱼礁选址合理性分析同样十分重要.笔者结合实际工作中取得的一些经验和认识,对人工鱼礁项目用海选址合理性分析应考虑的部分影响因素作了简单讨论,并给出某些影响因素的评价指标,以评价其对人工鱼礁项目用海选址的满足程度.     

三亚湾海洋牧场人工鱼礁结构设计及稳定性分析

作者基于海南三亚湾海洋牧场海域的海况条件、渔业资源状况,根据波流动力学理论设计一种箱形鱼礁礁体以聚集鱼类,并对该礁体进行了稳定性计算。结果表明,该礁体在实际投放水深为–25 m、波高为8.45 m、流速为0.8 m/s时,礁体最大受力为27 422 N,滑动安全系数为1.55,滚动安全系数为2.49,满足礁体稳定条件,在研究海域不会发生漂移及倾覆,能为今后海南省人工鱼礁建设提供重要的理论依据。     

基于长期定点观测资料的莱州湾人工鱼礁建设区局地水动力特征

为了研究人工鱼礁区基本水动力特征,本文利用人工鱼礁投放区的座底海床基获取半年以上的水动力观测资料,通过谱分析、调和分析、滤波等方法分析了该海区潮汐、潮流特征,并讨论了余流特征。结果表明,该海域属于不规则半日潮,具有显著的全日潮周期和半日潮周期,潮汐性质指数为0.98,平均潮差为0.95m,最大可能潮差为2.25m。潮流为典型的往复潮,潮流主向为NNE-SSW,优势分潮为M2分潮。垂向上,流速大小随深度增加显著降低,海底1m的流速较表层降低约30%,流向向沿鱼礁布设方向偏转。该海域余流较小,欧拉余流与斯托克斯余流大小相当,分别为1.35cm/s,1.41cm/s,均为向岸输运,欧拉余流表层受风影响较大,拉格朗日余流为2.76cm/s,方向SEE。该海域流场垂向结构与人工鱼礁投放后底摩擦增加、鱼礁对近底层水流的阻滞作用有关。底层温度具有显著的季节变化与日变化特征,短期高频变化存在显著的全日周期与半日周期,冬春季由于垂向混合加强,全日信号更为显著。底层浊度的升高主要由大风过程加强垂向混合的引起。     

生物和非生物因子对秋季海州湾长蛇鲻栖息地适宜性的影响

根据2011年和2013?2018年秋季在海州湾及邻近海域进行的底拖网调查数据,结合同步采集的底层水温、底层盐度、水深、资源密度、饵料生物等生物和非生物因子数据,开展长蛇鲻(Saurida elongata)栖息地适宜性的相关研究。利用提升回归树(Boosted Regression Tree, BRT)模型确定各环境因子的权重,分别采用算术平均法和几何平均法建立栖息地适宜性指数(Habitat Suitability Index, HSI)模型,并通过交叉验证确定最优模型。结果表明:海州湾长蛇鲻在秋季最适宜栖息的底层水温范围为17.5～18℃,最适底层盐度范围为31.3～32.0,最适水深范围为24～37 m;选择其3种主要饵料生物作为生物因子,即枪乌贼(Loligo spp.)、戴氏赤虾(Metapenaeopsis dalei)和六丝钝尾鰕虎鱼(Amblychaeturichthys hexanema),与底层水温、底层盐度和水深共同作为影响因子建立HSI模型。结果显示,对长蛇鲻空间分布总偏差贡献率最高的是饵料因子,其次是水深和底层水温。通过交叉验证发现,运用算术平均算法,且赋予权重的HSI模型具有较低的赤池信息准则值(Akaike Information Criterion, AIC)。研究发现,海州湾秋季长蛇鲻的最适栖息地(HSI≥0.7)主要分布在34.5°～36°N,119°～121°E之间,其中35°～36°N海域的最适栖息地分布范围大,而且从近岸至远海,HSI指数有增加的趋势。     

基于相位差测深声呐(PDBS)技术的莱州湾人工鱼礁探测

相位差测深声呐(Phase Differencing Bathymetric Sonar,PDBS),也被称作干涉式声呐(Interferometric Sonar),可以同步采集水深点云数据和双频侧扫声呐图像,完全适用于大范围的近海人工鱼礁探测。本文采用基于PDBS原理的Edge Tech 6205地形地貌一体化测量设备对莱州湾某海域海洋牧场投礁区进行全覆盖探测,获取了高精度水深数据以及双频侧扫声呐图像。对水深数据进行地形特征变量计算,精细刻画了研究区的微地形地貌特征,并结合侧扫声呐图像通过多数据融合实现了对鱼礁边界的精准识别。在此基础上利用地理信息系统中的空间分析方法对人工鱼礁的水下物理参数进行计算和统计,并探讨了研究区地形地貌的成因及其演化模式,最后论证了基于PDBS的近海人工鱼礁探测技术具有高效率、低成本、高精度等诸多优势。研究结果表明,研究区水深介于4.1~7.3 m,鱼礁分布区有较大的海底起伏且在礁体周围存在明显的沉降和冲刷现象;鱼礁总占地面积约占研究区的14.04%,总空方量共计2 528.22 m³,鱼礁高度介于1.26~3.63 m且呈正态分布。本研究为近海人工鱼礁探测提供了数据和技术支撑,具有较强的实践意义。     

A systematic model for artificial reef site selection

Although artificial reefs are commonly used throughout the world as tools to mitigate for habitat alteration, their development is rarely subjected to a rigorous site selection process. We developed a simple site selection model using the following seven systematic steps: exclusion mapping, depth and slope verification, surficial substrate assessment, data weighting and the subsequent ranking analysis, visual transect surveys, benthic air‐lift sampling, and larval settlement collector deployment. American lobster (Homarus americanas) was selected as the target species for these investigations owing to the local commercial importance of the species. Results from each step in this process ultimately allowed us to select a site for an artificial reef at a target depth that received little wave action, had no slope, and possessed a surficial substrate type that could support the weight of a reef. The site also had the presence of a natural larval supply and low species diversity before reef installation. Each step in this site selection model was designed for easy adaptation to suit the needs of various artificial reef projects.     

基于潮间带现场数据的底部切应力算法对比

底部切应力作为水动力和泥沙输移模型中的关键参数,对底床泥沙起动、侵蚀淤积速率的研究十分重要.目前基于现场实测流速数据计算底部切应力的理论方法有6种:LP-mean法、LP-max法、TKE法、TKE W法、RS法和ID法,这些方法都有其特定的适用条件.河口海岸浅水区域水流和波浪作用复杂,遴选合适的方法计算底部切应力非常...     

用最小二乘法分析胶州湾海流特征

在胶州湾湾口、西侧、中心、东侧、北侧湾顶五个区域布设测站,利用2018年冬季至2020年秋季潮位、海流等监测数据,基于最小二乘法进行调和分析计算,并结合垂线平均流速流向、可能最大流速、水质点可能最大运移距离等计算模型,研究分析了胶州湾海流特征。结果表明,各区域潮流类型系数均小于0.5,M₂分潮椭圆率绝对值均不超过0.1,接近于0,故胶州湾潮流性质为正规半日潮流,潮流运动形式以往复型为主。湾口区域余流、可能最大流速、水质点可能最大运移位移均最大。不同季节余流流速和流向的差异没有明显的规律性,除湾区西侧测站外,其余位置不同季节余流流向整体上有固定朝向：湾口处东偏北、中心站西偏北、东侧站南偏东、北侧湾顶站东偏北。靠近岸边的湾口、东侧和北侧湾顶站余流流向与邻近海岸垂直。在垂直方向上,各测站可能最大流速和水质点可能最大运移距离由表层至底层整体上呈减小趋势,流向基本一致。     

基于遥感反演的莱州湾悬沙分布及其沉积动力分析

选用1986-2004年不同时期的LandsatTM/ETM+影像,利用2004年黄河口附近实测数据推导的表层悬浮泥沙浓度反演模型,结合水文气象资料、多年水深数据和极端天气数模结果,研究了莱州湾西南近岸海域表层悬浮泥沙分布特征,结果表明,受黄河丰枯水期的影响,莱州湾西南部海域悬浮泥沙高浓度区主要分布于黄河口附近海域和西南沿岸,其枯水期的覆盖范围一般大于丰水期的。受潮流高流速场控制,黄河口外悬沙浓度高值区与海底泥沙堆积区对应较好,泥沙主要来源于陆源输沙和泥沙再悬浮;在西南近岸浅海区悬沙浓度高值区主要形成于泥沙的再悬浮,在近岸出现轻微冲刷。风等其他海洋动力因素,一般情况下对悬浮泥沙扩散的程度和范围具有一定的影响作用,但悬沙受潮流场影响而形成的总体扩散趋势未发生改变;极端条件下,风暴潮流使莱州湾西南部近岸浅海区的悬浮泥沙浓度显著增加。     

Sedimentation of terrigenous red soils in coastal area adjacent to an estuary and coral reefs,the Okkubi River estuary,Okinawa Island,Japan

Sedimentation process of fine-grained terrigenous red soils was observed on the seafloor by coral reefs near an estuary using a paired mooring of turbidity meter and sediment trap or a mooring of sediment trap and current meter. Silty clays contained in the bottom calcareous sands were mainly resuspended and trapped in both surface and bottom layer traps, at noncatastrophic normal sedimentation periods. In addition, silty clays were supplied to this mooring site by inflowing river. Turbidity and the flux rate determined by sediment traps show certain relationship accompanied with the coefficient, which is changed by precipitation, current, and other conditions. Resuspension process caused by a typhoon was recorded as both core sequence of sediment trap and time-series data of bottom current. Maximum velocity of 49.5 cm/s was recorded from bottom currents resulting from the passing of attyphoon at the mooring site. A graded sand layer is interbedded in dark-gray, silty clay and considered to be a resuspended sediment resulting from the passing of the typhoon. Flux of the resuspended sediments by the typhoon was estimated from this core sequence and compared to the flux observed at the normal sedimentation.