四边形组合式多功能人工鱼礁的制作方法

1.本发明涉及海洋牧场技术领域，涉及人工鱼礁，具体涉及一种四边形组合式多功能人工鱼礁。


背景技术：

2.近年来，由于海洋过度开发、海洋生态环境遭受破坏，近海渔业资源严重衰退、水域生态环境日益恶化、水域荒漠化日趋明显，严重影响了我国海洋生物资源保护和可持续利用。海洋牧场是基于海洋生态系统原理，在特定海域，通过人工鱼礁、增殖放流等措施，构建或修复海洋生物繁殖、生产、索饵或避敌所需要的场所，增殖养护渔业资源，改善海域生态环境，实现渔业资源可持续利用的渔业模式。人工鱼礁建设是海洋牧场的主要措施，是已被世界公认的改善海洋生态环境、修复并增殖受损渔业资源的有效措施。
3.人工鱼礁的投放效果与人工鱼礁自身的材料、结构形式、重量、规格以及海域自然因素有关，尤其是人工鱼礁结构形式、底质类型、水深、水流等影响因素。目前投放的人工鱼礁多为钢筋混凝土构造，其存在很多的不足：一是，其礁体笨重，对底质情况要求高，容易出现下陷和淤积情况；二是，制作过程对环境污染大，占用场地大、预制期长；三是，钢筋混泥土材料不利用结构的设计，鱼礁功能无法最大限度的发挥。


技术实现要素：

4.为解决上述技术问题，本发明设计了一种四边形组合式多功能人工鱼礁，颠覆了传统钢筋混凝土鱼礁从设计到投放的固有模式，采用环保、轻便、成本低的钢结构组件和水泥预制件的功能组件，使人工鱼礁装备化，且具有稳定性和透水性强、使用寿命长、组装方便、运输投放效率高、适用海域范围广、空间利用率高、鱼礁功能性强等诸多优点，能够最大限度的发挥人工鱼礁的功能，满足海洋牧场建设等要求。
5.为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：四边形组合式多功能人工鱼礁，包括结构组件和功能组件，结构组件和功能组件之间可拆卸组合式连接，其中：所述的结构组件为四方形立体框架结构，为功能组件的支撑框架，采用耐海水腐蚀钢材制成；结构组件由三层平行设置的四边形框架构成，三层框架将人工鱼礁间隔分为上下两部分，形成上部养殖装备区和下部功能结构区；所述四边形框架包括水平设置的横梁和纵梁构成的固定框架，以及与固定框垂直连接的支撑立柱，局部加装加强横梁、加强纵梁和加强立柱以增加整体结构强度；结构组件底部与海底接触；所述的功能组件包括养殖装备和表面粗糙的水泥预制件；养殖装备安装于结构组件上部的养殖装备区；表面粗糙的水泥预制件内部为多层多孔洞结构，表面粗糙的水泥预制件侧面为凹凸交替结构，与结构组件的框架可卡接拼装，表面粗糙的水泥预制件拼装在结构组件的下部功能结构区，组合成多层、多孔洞的人工鱼礁；
礁体下部功能结构区卡接拼装表面粗糙的水泥预制件的自重，为礁体提供了稳定的基础，同时礁体上部养殖装备区安装渔业生产养殖装备，上下两部分在各时间段的洋流影响下都可以形成大量的背涡流区域，且人工鱼礁在基本鱼礁功能外兼顾了渔业生产等多功能用途。
6.进一步地，所述的多个表面粗糙的水泥预制件组合拼装结构组件的下部功能结构区，多个表面粗糙的水泥预制件组后形成密集六边形蜂巢稳定结构。该结构可以在有限的鱼礁空方内产生更多的有效附着表面积，密集排布的六边形蜂巢结构和内部沉孔设计同时为海洋生物提供了更加合理的索饵、繁殖和避难场所，用于海参和鱼、蟹、螺等生物的自然聚集，更高效发挥鱼礁的增养殖功能。
7.进一步地，所述表面粗糙的水泥预制件内部孔洞包括通孔和/或沉孔；所述孔洞尺寸及孔洞分布根据海域环境与渔业资源特征并结合生物习性及鱼礁设置目的针对性设计。
8.进一步优选地，所述表面粗糙的水泥预制件内部孔洞包括若干正六边形通孔和/或六边形、圆形复合沉孔，正六边形的孔洞更利于目标生物的栖息、索饵、避险。
9.进一步地，所述的结构组件采用角钢和/或方型钢。
10.进一步地，所述的结构组件由若干钢结构支架单元焊接或者可拆卸装配而成。
11.进一步优选地，所述的结构组件由若干钢结构支架单元可拆卸装配为螺栓连接，每个钢结构支架单元的两端设置螺栓连接孔，钢结构支架单元间通过螺栓连接。
12.进一步优选地，所述的钢结构支架单元间通过连接构件连接固定，连接构件包括平板结构或者角结构的连接固定板和连接螺栓，连接固定板上设置有螺纹孔，便于加固钢结构支架单元的定位固定连接，特别是结构组件立体框架结构边角处的连接固定。
13.进一步地，所述结构组件的支撑立柱与中层四边形框架连接处设置吊钩，便于礁体的吊装和投放。
14.进一步优选地，所述吊钩设计为不规则梯形，下端设置倒钩，上端为长斜面，配合金属吊环使用，实现礁体投放海底后，吊环靠自重随斜面自动滑落脱钩。
15.本发明与现有技术相比的有益效果是：1. 结构组件和水泥预制的功能组件单元化装配结构，使传统的人工鱼礁由大型工程变为装备化，组合式结构，可在投放现场组装，有效减轻了人工鱼礁投放和运输的成本，且保障了投放的安全性；2. 礁体的结构组件和功能组件均为环保、无污染材料，不会对海水水质和海洋生态环境产生负面影响；3. 礁体结构设计主要由上下两部分组成，总体结构充实，空间布局符合流体力学原理，完全满足生态修复的基本功能，与板材水泥预制件相比，功能组件多六边形孔洞且表面凹凸的立体设计，可以在有限的鱼礁空方内产生更多的有效附着表面积，密集排布的六边形蜂巢结构和内部沉孔设计同时为多种海洋生物提供了更加合理的索饵、繁殖和避难场所，更高效发挥鱼礁的增养殖功能，海参等底栖动物集聚效果明显；有效生物附着面积达到同体积传统混凝土构件礁的3～4倍，侧面凹凸且内部多孔洞的水泥预制件设计，可使生物附着面积再提高80～100%。下部分主要用于海参和鱼、蟹、螺等生物的自然聚集，满足鱼礁的增养殖功能；上部分养殖装备，可根据装备不同以及与支撑结构的连接形式进行专门设计，装配与拆卸高效便捷，利于后期生产使用过程中的管理与维护，利于目标生物的放入与
取出，用于海参的反季节暂养和贝类养殖，满足海参休眠期采捕供应，实现鱼礁的综合利用。
16.4. 在鱼礁功能组件的设计上，可以根据海域环境与渔业资源特征并结合生物习性，针对性设计特定的孔洞尺寸、位置及排列组合方式，形成密集六边形蜂巢稳定结构，拼装在礁体支撑架间，装配成多层、多孔洞的人工鱼礁；使上下两部分在各时间段的洋流影响下都可以形成大量的背涡流区域；孔洞排列组合方式在符合流体力学原理的基础上，依据生物学、增养殖学、结构学理论，在保证构件结构强度的基础上，在单位空间内为目标生物提供最多的空间结构，进而提高鱼礁的养殖容量；单个正六边形孔洞的角度设计，更利于目标生物的栖息、索饵、避险；礁体底部与海底接触面结构，根据海域底质承载力进行针对性功能组件的设计，利用功能组件的自重保证鱼礁投放后不发生侧翻、移位，不出现沉降、淤积的情况；5. 结构组件是由若干钢结构支架单元组成，易于加工，重量轻，易于搬运和投放；且材料强度大，稳定性强，坚固耐用，不易破碎，抗波、流的冲刷和磨损，耐久性强；根据对材料在海水中腐蚀速率以及海洋生物初始附着起到保护作用的研究，选择合适的材料厚度以保证使用寿命，可达30年以上；6.鱼礁设计兼顾功能性和适用性，在保证多孔洞的功能件基础上，通过合理分配重量，将鱼礁对底质压强控制在4～5kpa，避免了大部分人工鱼礁易淤积，对底质承载力要求过高的问题，适用于大部分预投海域。同时，鱼礁可实现工厂化批量生产，质量受控，生产周期短，便于转运，可用于大规模推广实施。
17.综上所述，本发明选用环保且成本低廉的材质，制备成便于装配的轻结构、装备化的人工鱼礁，相比于传统人工鱼礁，本发明结构轻、标准化的组件生产和装配便于人工鱼礁的生产和使用，具有稳定性强、使用寿命长、组装方便、运输投放效率高、适用海域范围广、空间利用率高、鱼礁功能性强等诸多优点，能够最大限度的发挥人工鱼礁的多功能，经济性和适用性强。
附图说明
18.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1 是本发明实施例1中四边形组合式多功能人工鱼礁的结构示意图；图2是图1的主视图；图3是图1的俯视图；图4是图1中a处连接局部放大图；图5是图1中的结构组件装配图；图6是图1中的功能组件-表面粗糙的水泥预制件的结构示意图；图7是图6中的后视图；图8是实施例1中四边形组合式多功能人工鱼礁的平面流速分布图；图9是实施例1中四边形组合式多功能人工鱼礁的平面流场图；
图中：1、顶部横梁， 2、顶部纵梁，3、养殖装备，4、支撑立柱，5、中间横梁，6、连接固定板，7、连接螺母，8、底部横梁，9、底部纵梁，10、中间纵梁，11、功能组件，12、加强立柱，13、加强横梁，14、加强纵梁，15、吊钩，16、正六边形通孔，17、沉孔。
具体实施方式
20.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
21.基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
22.实施例1如图1至图3所示，四边形组合式多功能人工鱼礁，包括结构组件和功能组件，结构组件和功能组件之间可拆卸组合式连接，其中：如图5所示，结构组件为四方形立体框架结构，为功能组件的支撑框架，采用耐海水腐蚀钢材制成；结构组件由三层平行设置的四边形框架构成，顶、中、底三层四边形框架将人工鱼礁间隔分为上下两部分，形成上部养殖装备区和下部功能结构区。顶层四边形框架由顶部横梁1和顶部纵梁2构成，中层四边形框架由中间横梁5和中间纵梁10构成，底层四边形框架由底部横梁8和底部纵梁9构成，以及与顶、中、底三层四边形框架与支撑立柱4垂直螺栓紧固成型，中层四边形框架和底层四边形框架平面间隔设置加强横梁13和加强纵梁14，中层四边形框架和底层四边形框架间隔设置加强立柱12，以增加整体结构强度；优选地可实施地，支撑立柱4与中层四边形框架连接处设置吊钩15，便于礁体的吊装和投放，吊钩15设计为不规则梯形，下端设置倒钩，上端为长斜面，配合金属吊环使用，实现礁体投放海底后，吊环靠自重随斜面自动滑落脱钩。
23.优选地可实施地，顶、中、底三层四边形框架和支撑立柱4由若干钢结构支架单元可拆卸装配为螺栓连接，每个钢结构支架单元的两端设置螺栓连接孔，钢结构支架单元间通过螺栓连接。如图4所示，顶、中、底三层四边形框架和支撑立柱4的钢结构支架单元间通过连接构件连接固定，连接构件包括平板结构或者角结构的连接固定板6和连接螺栓7，连接固定板6上设置有螺纹孔，便于加固钢结构支架单元的定位固定连接。
24.本实施例中，顶、中、底三层四边形框架、支撑立柱4和连接构件均采用船用优质结构钢制成；其中顶、中、底三层四边形框架使用角钢，支撑立柱4使用方型钢，连接件及吊钩5使用优质船用钢板，船用钢具备优良的强度、韧性和一定的耐低温及耐腐蚀性能，根据对材料在海水中腐蚀速率以及海洋生物初始附着起到保护作用的研究，选择合适的材料厚度以保证使用寿命，可达30年以上。
25.如图6和图7所示，功能组件包括养殖装备3和表面粗糙的水泥预制件11，其中养殖装备3安装于结构组件上部的养殖装备区；表面粗糙的水泥预制件11外部侧面边缘为凹凸交替结构，内部为多层多孔洞结构，内部孔洞包括若干正六边形通孔16和六边形、圆形复合
沉孔17，孔洞形状为正六边形，更利于目标生物的栖息、索饵、避险；孔洞尺寸及孔洞分布根据海域环境与渔业资源特征并结合生物习性及鱼礁设置目的针对性设计。如图1所示，多个表面粗糙的水泥预制件11与支撑立柱4、中间横梁5、底部横梁8、底部纵梁9、中间纵梁10、加强立柱12、加强横梁13、加强纵梁14卡接拼装，即拼装在结构组件的下部功能结构区，组合成多层、多孔洞的人工鱼礁；所述表面粗糙的水泥预制件11更利于目标生物的栖息、索饵、避险。
26.优选可实施地，多个表面粗糙的水泥预制件11组后形成密集六边形蜂巢稳定结构。
27.礁体下部功能结构区卡接拼装表面粗糙的水泥预制件11的自重，为礁体提供了稳定的基础，同时礁体上部养殖装备区安装渔业生产养殖装备3，上下两部分在各时间段的洋流影响下都可以形成大量的背涡流区域，且人工鱼礁在基本鱼礁功能外兼顾了渔业生产等多功能用途。
28.本实施例中，顶、中、底三层四边形框架的每层四边形框架纵梁为2.98m，横梁为2.12m；针对海域水深13m左右特征，设计礁体总体高度即支撑立柱4为2m，不超过海域水深的三分之一，极端异常天气对礁体不会造成影响，保证了礁体的安全性，其中上部养殖装备区1.2m，主要用于海参暂养和贝类养殖；下部功能结构区高度为0.8m，主要为海参、鱼、蟹、螺等生物的提供栖息、索饵、避险的场所。
29.如图8和图9所示，本发明鱼礁总体结构充实，空间布局符合流体力学原理，完全满足生态修复的基本功能，与板材水泥预制件相比，功能组件多六边形孔洞且表面凹凸的立体设计，可以在有限的鱼礁空方内产生更多的有效附着表面积，密集排布的六边形蜂巢结构和内部沉孔设计同时为多种海洋生物提供了更加合理的索饵、繁殖和避难场所，更高效发挥鱼礁的增养殖功能，海参等底栖动物集聚效果明显；有效生物附着面积达到同体积传统混凝土构件礁的3～4倍，侧面凹凸且内部多孔洞的水泥预制件设计，可使生物附着面积再提高80～100%；下部分主要用于海参和鱼、蟹、螺等生物的自然聚集，满足鱼礁的增养殖功能；上部分养殖装备，可根据装备不同以及与支撑结构的连接形式进行专门设计，装配与拆卸高效便捷，利于后期生产使用过程中的管理与维护，利于目标生物的放入与取出，用于海参的反季节暂养和贝类养殖，满足海参休眠期采捕供应，实现鱼礁的综合利用。
30.本发明结构组件和功能组件均为环保、无污染材料，不会对海水水质和海洋生态环境产生负面影响；在礁体整体设计上，根据海域环境与渔业资源特征并结合生物习性，针对性设计礁体的空间结构及各功能组件的高度与间距，既可以使鱼礁形成大量的有效背涡流区域，又保证了上下部分都具有良好的3d透水性，对海域自然属性的影响可以忽略不计，更为重要的是，可减少冲淤对礁体沉降带来的影响（传统混凝土构件礁冲淤现象严重），保证了鱼礁的稳定性与使用效果。
31.鱼礁设计兼顾功能性和适用性，在保证多孔洞的功能件基础上，通过合理分配重量，将鱼礁对底质压强控制在4～5kpa，避免了大部分人工鱼礁易淤积，对底质承载力要求过高的问题，适用于大部分预投海域。
32.选用模块化设计、组合式整体机构，制备成便于装配的轻结构、装备化的人工鱼礁，相比于传统人工鱼礁，本发明结构轻、便于运输和投放，标准化的组件生产和装配，便于人工鱼礁的生产和使用，经济性和适用性强，能够根据客户海域自然环境因素与鱼礁功能
需求，对人工鱼礁进行针对性的设计，产品符合度高。同时，鱼礁可实现工厂化批量生产，质量受控，生产周期短，便于转运，可用于大规模推广实施。
33.上面结合附图对本发明的实施方式做了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。