三門灣近海筏式、網(wǎng)箱養(yǎng)殖導(dǎo)致的水文動力條件變化分析【畢業(yè)論文】

1、<p><b>　　本科畢業(yè)論文</b></p><p><b>　?。?0 屆）</b></p><p>　　三門灣近海筏式、網(wǎng)箱養(yǎng)殖導(dǎo)致的水文動力條件變化分析</p><p>　　所在學(xué)院 </p><p>　　專業(yè)班級

2、 農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境 </p><p>　　學(xué)生姓名 學(xué)號 </p><p>　　指導(dǎo)教師 職稱 </p><p>　　完成日期 年 月 </p><p><b>　　目錄</b

3、></p><p><b>　　中文摘要1</b></p><p><b>　　英文摘要2</b></p><p><b>　　1. 前言1</b></p><p>　　1.1 研究的目的和意義1</p><p>　　1.2 國內(nèi)外對于養(yǎng)殖

4、設(shè)施對水動力的影響的研究動態(tài)1</p><p>　　1.3 三門灣簡介2</p><p>　　2. 養(yǎng)殖設(shè)施材料與試驗方法3</p><p>　　2.1 養(yǎng)殖設(shè)施材料（網(wǎng)箱與筏式）3</p><p>　　2.2 試驗觀測方法3</p><p>　　3. 觀測結(jié)果統(tǒng)計與分析計算5</p><

5、;p>　　3.1 觀測結(jié)果統(tǒng)計記錄5</p><p>　　3.2 潮流調(diào)和分析9</p><p>　　4. 結(jié)果與討論19</p><p>　　4.1網(wǎng)箱、筏式養(yǎng)殖對海區(qū)海流的影響19</p><p><b>　　4.2 結(jié)論21</b></p><p><b>　　致謝

6、21</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)22</b></p><p>　　[摘要] 自20世紀(jì)90年代以來，我國筏式和網(wǎng)箱養(yǎng)殖進入了較快的發(fā)展階段。由于網(wǎng)箱、筏式養(yǎng)殖為木質(zhì)框架結(jié)構(gòu)，因此，高密度的連片養(yǎng)殖設(shè)施必然會引起養(yǎng)殖海域水動力結(jié)構(gòu)的變化，導(dǎo)致水流變緩，使得網(wǎng)箱內(nèi)外海水交換能力變小。三門灣海域網(wǎng)箱養(yǎng)殖和筏式養(yǎng)殖具有一定的規(guī)模，本研究在鍵跳

7、港附近海域假設(shè)網(wǎng)箱養(yǎng)殖區(qū)、在旗門港附近海域假設(shè)筏式養(yǎng)殖區(qū)作為研究對象，在網(wǎng)箱養(yǎng)殖區(qū)和筏式養(yǎng)殖區(qū)周圍4個方向各布設(shè)1個測點，進行布置網(wǎng)箱、筏式前后25h的連續(xù)潮流觀測，并采用短期觀測資料分析方法對一個周日（25h）潮流觀測資料進行調(diào)和分析，計算得到K1、O1、M2、S2、MS4、M4等各個分潮的潮流橢圓要素（Wmax、Wmin、Q、time、k）數(shù)值。根據(jù)《渤海、黃海、東海海洋圖集水文》中的潮流類型分布圖，該海域?qū)儆谡?guī)半日潮流類型，半日

8、分潮M2、S2為主要潮流，由于調(diào)和分析結(jié)果中半日分潮并不明顯，因此，本文以布置網(wǎng)箱、筏式前后調(diào)和分析結(jié)果中各站位各個分潮最大值的和值作為對比值，來分析網(wǎng)箱、筏式養(yǎng)殖導(dǎo)致的水文動力條件變化。</p><p>　　[關(guān)鍵詞] 筏式養(yǎng)殖 網(wǎng)箱養(yǎng)殖 短期潮汐觀測調(diào)和分析 水文動力</p><p>　　[Abstract] Since 1990s, the raft farming and c

9、ages breeding have developed quickly. Because of the wood frame structure of the raft farming and cages breeding, high-density aquaculture facilities cause the change of hydrodynamic framework of the culture seas causing

10、 the water flowing slowly and exchange capability of the cages breeding decreasing. The raft farming and cages breeding in Sanmen Bay have certain scale. In this research, we form a hypothesis to setup cages breeding zon

11、e at Jiantiao </p><p>　　[Keywords] Rafe farming Cages breeding Harmonic analysis of tides Palaeo hydrodynamic condition</p><p><b>　　1. 前言</b></p><p>　　1.1 研究的目的和

12、意義</p><p>　　隨著中國近?？刹稉茲O業(yè)資源的高強度開發(fā)利用，提高海水養(yǎng)殖產(chǎn)量已成為滿足國家對“藍(lán)色蛋白質(zhì)”需求增長的重要途徑。如何持續(xù)獲得養(yǎng)殖生物的最大養(yǎng)殖產(chǎn)量,即最大養(yǎng)殖容納量,已經(jīng)成為海洋生物資源可持續(xù)利用的關(guān)鍵問題[1]。海帶和貝類是中國近海養(yǎng)殖的主要養(yǎng)殖產(chǎn)品。海帶吸收海水中的溶解態(tài)無機氮,而濾食性貝類則以有機顆粒物為食。這樣,食物的消耗和更新的平衡就決定了養(yǎng)殖海域某種養(yǎng)殖生物的養(yǎng)殖容量[2-5]

13、。而營養(yǎng)鹽和顆粒物的輸運、補充依賴于海域的水文動力情況,故研究養(yǎng)殖海域水文動力背景場,是估算養(yǎng)殖產(chǎn)量的基礎(chǔ)。</p><p>　　養(yǎng)殖生物賴以生存的基礎(chǔ)是環(huán)境，要從環(huán)境中獲得其生長需要的營養(yǎng)物質(zhì)。海灣的水交換、環(huán)流輸運等水動力因素對創(chuàng)造良好的水文環(huán)境條件有舉足輕重的作用。自20世紀(jì)90年代以來，我國筏式和網(wǎng)箱養(yǎng)殖進入了一個較快的發(fā)展階段，三門灣海域網(wǎng)箱養(yǎng)殖和筏式養(yǎng)殖形成了一定的規(guī)模。由于網(wǎng)箱、筏式養(yǎng)殖設(shè)施為木質(zhì)框

14、架結(jié)構(gòu)，高密度的連片養(yǎng)殖設(shè)施必然會引起養(yǎng)殖海域水動力結(jié)構(gòu)的變化，導(dǎo)致水流變緩以及網(wǎng)箱內(nèi)外海水交換能力變小，使養(yǎng)殖海域營養(yǎng)鹽的補充量大大降低，從而在一定程度上制約了養(yǎng)殖生物的質(zhì)量和產(chǎn)量，制約了養(yǎng)殖經(jīng)濟的發(fā)展[6]。</p><p>　　如何使養(yǎng)殖布局更加合理，改善水動力環(huán)境，達(dá)到經(jīng)濟效益最大化和養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，是目前面臨的主要問題。增大養(yǎng)殖容量的主要措施之一就是縮短養(yǎng)殖海域的海水交換周期，而縮短海水交換周期的

15、先決條件就是加快海水流動。目前，阻礙海水流動速度的主要障礙是養(yǎng)殖海域內(nèi)筏式、網(wǎng)箱養(yǎng)殖設(shè)施間隔設(shè)置過密。如何縮短海水交換周期，增加營養(yǎng)鹽和餌料生物來源，達(dá)到擴大養(yǎng)殖容量，是提高養(yǎng)殖生物產(chǎn)量和質(zhì)量的關(guān)鍵，其中重要的因子是營養(yǎng)鹽、海流速度、海水交換周期以及沉積物—水界面的物質(zhì)交換等[7]。</p><p>　　本研究的基本內(nèi)容是以三門灣海域作為研究區(qū)域，三門灣海域為半日潮海區(qū)，在一個太陰日(24小時25分)中有兩次低潮

16、和兩次高潮，以半日潮分量M2、S2為研究對象，對近海筏式、網(wǎng)箱養(yǎng)殖前后一周日（25小時）潮流觀測資料進行調(diào)和分析，分析近海筏式、網(wǎng)箱養(yǎng)殖造成的水文動力條件變化。通過設(shè)計近海筏式、網(wǎng)箱養(yǎng)殖區(qū)潮流觀測試驗，通過潮流觀測數(shù)據(jù)，分析近海筏式、網(wǎng)箱養(yǎng)殖造成的水文動力條件變化，為進一步估算三門灣海域的養(yǎng)殖環(huán)境容量和優(yōu)化養(yǎng)殖布局提供參考數(shù)據(jù)。</p><p>　　擬解決的主要問題包括三個方面：（1）近海筏式、網(wǎng)箱養(yǎng)殖試驗的設(shè)計

17、；（2）試驗區(qū)域的選擇；（3）近海筏式、網(wǎng)箱養(yǎng)殖造成的水文動力條件變化的分析方法。</p><p>　　深入分析養(yǎng)殖海域的水動力結(jié)構(gòu)特征，探討高密度養(yǎng)殖對海區(qū)水動力結(jié)構(gòu)的影響機制，為該海區(qū)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)健康、穩(wěn)定、持續(xù)地發(fā)展提供可靠的科學(xué)依據(jù)，是研究的主要目標(biāo)。</p><p>　　1.2 國內(nèi)外對于養(yǎng)殖設(shè)施對水動力的影響的研究動態(tài)</p><p>　　本課題主要研究近

18、海養(yǎng)殖水域，在放置了養(yǎng)殖設(shè)施（筏架和網(wǎng)箱）后，對該水域水動力的改變。有關(guān)此方面，國內(nèi)外已進行了一定的研究，并發(fā)表了相關(guān)文獻(xiàn)。</p><p>　　首先，國外在這方面的研究包括，Gibbs et.al. [8]（1991）通過海流觀測發(fā)現(xiàn)新西蘭貽貝養(yǎng)殖區(qū)的海水流速比周圍的流速減小30%；Boyd and Heasman[9]（1998）在南非Saldanha灣貝類筏式養(yǎng)殖區(qū)觀測了灣內(nèi)、外的海水流速，發(fā)現(xiàn)養(yǎng)殖區(qū)外的流

19、速是養(yǎng)殖區(qū)內(nèi)的6倍；Pilditch et.al. [10]（2001）通過現(xiàn)場觀測得到海水在經(jīng)過扇貝養(yǎng)殖區(qū)后流速比周邊減少40%。除養(yǎng)殖生物之外，漂浮在水面上的養(yǎng)殖設(shè)施也對海水流動形成很大的阻力。</p><p>　　而Grant et.al. [10-12]（1998）在Jackson and Winant[13]（1983）研究的基礎(chǔ)上，估算了Benguela的Saldanha灣內(nèi)貽貝筏式養(yǎng)殖對海水流動的阻

20、力約為底播養(yǎng)殖的30倍，并得到了Boyd and Heasman（1998）的印證。對于吊放式養(yǎng)殖，其對流場的阻礙程度與繩子的幾何形狀、養(yǎng)殖種類、養(yǎng)殖時間和收獲情況等密切相關(guān)。</p><p>　　國內(nèi)對于放置了養(yǎng)殖設(shè)施（筏架和網(wǎng)箱）后，對該海域水動力條件改變的相關(guān)研究做的并不多。首先在1994年3到10月間，趙俊，周詩賚等[14]（1996）逐月地對桑溝灣進行了一周日（25h）共計6次的海流連續(xù)觀測，每站使用2

21、臺海流計同步進行表層和底層的觀測。作者采用二維單層流體力學(xué)數(shù)值模式和ADI法對桑溝灣潮流系統(tǒng)進行了模擬，模擬結(jié)果與10年前（國家海洋局第一海洋研究所，1988）即大規(guī)模增養(yǎng)殖之前整個潮流流場的分布形式相比沒有明顯變化，潮汐、潮流性質(zhì)沒有變，往復(fù)流性質(zhì)沒有變，潮流方向也沒有改變。但是，灣內(nèi)流速卻大幅度下降，平均下降幅度達(dá)到了約50%。比起10年前，灣內(nèi)、外海水交換率減少1.7％，海水半交換周期延長11個潮周期。</p>&l

22、t;p>　　之后的相關(guān)研究是王輝榮等[15-17]根據(jù)2000～2006年在湄洲灣、羅源灣和三沙灣網(wǎng)箱養(yǎng)殖區(qū)的海流觀測資料,分析了網(wǎng)箱布置對海區(qū)海流的衰減作用,說明了養(yǎng)殖區(qū)內(nèi)海水的流動性極差,很難跟自然海區(qū)的海水交換,造成網(wǎng)箱養(yǎng)殖區(qū)水質(zhì)特別是底質(zhì)的惡化,單純靠海水自凈能力來降解凈化養(yǎng)殖生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的殘餌是不可能的。提出網(wǎng)箱養(yǎng)殖應(yīng)分單元設(shè)置、每單元控制網(wǎng)箱規(guī)模、單元之間應(yīng)保留足夠間距進行養(yǎng)殖的布局規(guī)劃。</p>&l

23、t;p>　　最近一次相關(guān)方面的試驗研究是史潔，魏浩[18-20]于2006年4月和7月在中國北方典型筏式養(yǎng)殖海域——桑溝灣進行的潮流特征觀測,對養(yǎng)殖設(shè)施(筏架與浮子等)和養(yǎng)殖生物(海帶等)帶來的阻力分別進行參數(shù)化,修改POM模型,對桑溝灣水動力場進行模擬,進而以此水動力模型驅(qū)動水質(zhì)模型模擬該灣海水的半交換時間,并與不考慮養(yǎng)殖阻力的模擬結(jié)果進行比較。此項研究的結(jié)果表明:(1)加入養(yǎng)殖阻力的水動力模型能模擬出更加真實的潮流流速大小和垂

24、直結(jié)構(gòu)特征；(2)由于養(yǎng)殖活動的影響,桑溝灣的流速減小40%,平均半交換時間延長了71%。</p><p><b>　　1.3 三門灣簡介</b></p><p>　　本次研究選擇三門灣作為實驗研究的海域，是因為其特殊的地理位置以及代表性。三門灣海涂廣闊，屬細(xì)粘土物質(zhì)，灣內(nèi)風(fēng)浪小，有利于水產(chǎn)養(yǎng)殖的發(fā)展。作為浙江省重點海水增養(yǎng)殖基地，歷史上三門灣以灘涂貝類養(yǎng)殖為主。隨著

25、海水筏式、網(wǎng)箱養(yǎng)殖技術(shù)的提高，灣內(nèi)的筏式、網(wǎng)箱養(yǎng)殖得以發(fā)展，并形成了一定的規(guī)模[21]。</p><p>　　三門灣位于浙江東部沿海，北面距離定海港80海里，南面距離海門港34海里，北靠象山半島，與象山灣相隔最短的蜂腰寬10～13公里。灣口東起南田島(牛頭山)金漆(七)門，西至坡壩港牛頭門，寬14海里；口部至灣北底部泗洲頭，縱長約18海里?？诓坑腥T島、五子島相扼。灣的東、北、西三面環(huán)山，深割象山半島的南部海岸，

26、海灣曲折度較大、地形復(fù)雜。</p><p>　　三門灣為半封閉海灣，位于浙江省海岸的中段。灣口面向東南，以金柒門-三門島-牛頭山的連線為界與東海相連，除尖洋島北面有石浦水道與外海相通外，三面環(huán)陸。灣內(nèi)長40多公里，寬約10多公里,低潮總面積達(dá)390余平方公里。平均水深約9米。僅有白嶠港、海游溪等小河注入。海灣受北北東和北北西兩組斷裂所控制,歷經(jīng)各個歷史時期的地貌發(fā)育演變,形成6個良好深水港汊和淤泥舌狀灘地相間分布

27、,主要是岳井洋、胡陳港、瀝洋港、蛇盤北港、蛇蟠水道和健跳港，宛如五指巨掌伸入浙東大陸，構(gòu)成了獨特的港灣淤泥質(zhì)地貌。三門灣位于北亞熱帶夏濕冬溫氣候區(qū)，年均降水量在1400毫米左右。</p><p>　　東側(cè)的石浦港，西側(cè)的健跳港，均為較大的海港。灣內(nèi)還有海游、陳湖、瀝洋、車岙、蟹鉗等港。灣內(nèi)海岸曲折，泥灘寬闊，并間嵌有蛇蟠山、青門山、下萬山、滿山等大小島嶼40余個，部分泥灘與島嶼之間已被圍墾。灣內(nèi)西部水域較深，東部

28、水域較淺，一般水深5～10米，青門山以西水域水深達(dá)10～25米，滿山東北水域水深僅0.4～1米。主要錨地有貓頭、蛇蟠水道，可避7～8級風(fēng)。三門灣灣頂潮差大，汊面廣，納潮量大，潮汐性質(zhì)屬正規(guī)半日潮，在青門山附近平均高潮間隙9時17分，灣口大潮升6.2米，小潮升4.7米，平均海面3.5米。潮流基本順?biāo)蓝?；三門灣流速灣口1.5～2.5節(jié)，蛇蟠水道2.3～3.3節(jié)。 圖1-

29、1 三門灣衛(wèi)星視圖</p><p>　　Fig.1-1 The satellite navigation map of Sanmen Bay</p><p>　　2. 養(yǎng)殖設(shè)施材料與試驗方法</p><p>　　2.1 養(yǎng)殖設(shè)施材料（網(wǎng)箱與筏式）</p><p>　　筏式養(yǎng)殖是在淺海水面上利用浮子和繩索組成浮筏，并用纜繩固定于海底，使海藻(如

30、海帶、紫菜)和固著動物(如貽貝)幼苗固著在吊繩上，懸掛于浮筏的養(yǎng)殖方式。</p><p>　　網(wǎng)箱養(yǎng)殖是將合成纖維如尼龍、聚氯乙烯等網(wǎng)線編織而成的網(wǎng)衣裝置在網(wǎng)箱架上，置于水中，在網(wǎng)箱內(nèi)養(yǎng)殖經(jīng)濟動物的一種養(yǎng)殖方式。分為：浮動式、固定式和沉水式等。</p><p>　　2.2 試驗觀測方法</p><p>　　2.2.1 觀測海區(qū)的選擇</p><p

31、>　　三門灣是浙江省主要的傳統(tǒng)養(yǎng)殖區(qū)。2009年6月8-6月9日,我們選擇在健跳港附近海域布設(shè)網(wǎng)箱進行海流對比觀測，布設(shè)網(wǎng)排的網(wǎng)箱個數(shù)2口×2口,單口網(wǎng)箱規(guī)格為4m×4m。健跳港[22]是一個狹長的淤泥質(zhì)港汊，健跳港上游開闊,下游窄深,整個港域地形成壺形狀,健跳水文站斷面以內(nèi)的港面寬度一般為300~500米,最窄處的黃門峽斷面,其寬度在200米左右,港內(nèi)大部分水深在5米以上,最大水深達(dá)47米,是浙東沿海潮差最大

32、的海區(qū)之一，最大潮差7.23米，平均潮差4.15米。港內(nèi)波浪作用較弱，牛山嘴附近海域為風(fēng)浪和涌浪兼有的混合海浪區(qū)，平均波高0.6米。健跳內(nèi)港為天然避風(fēng)良港，健跳大橋上游可通航千噸級船舶，大橋下游可通航3000－5000噸級船舶。口門內(nèi)深槽段長度2.1公里，寬度300米，水深10－30米，最深處達(dá)47米，航道條件非常優(yōu)越。</p><p>　　2009年6月8-6月9日,我們選擇在旗門港附近海域布設(shè)筏式進行海流對比

33、觀測，布設(shè)筏式的規(guī)格為15m×6m,按漲落潮方向分布，周圍100m范圍內(nèi)均無其它養(yǎng)殖設(shè)施。旗門港[23]位于寧?？h南部三門灣尾，西抱旗門大湯，東至蛇盤水道，南與三門縣正嶼港相鄰。港北為一市鎮(zhèn)，港南靠三門縣。以海畔旗門山得名。長9.5公里，寬1里，面積7.55平方公里，水深2~3米。 圖2-1 旗門港與健跳港地理位置圖</p><p>　　Fig.2-1 The g

34、eographical position of Qimen port and Jiantiao port</p><p>　　2.2.2 觀測站位布置分布</p><p>　　網(wǎng)箱海流觀測共設(shè)4個站位,具體分布為:在網(wǎng)排周圍四個方向各設(shè)立一個測點，分別為W1(29°03'50.40"N,121°39'11.10"E)、W2(29

35、76;03'49.86"N,121°39'11.22"E)、W3(29°03'49.74"N,121°39'10.50"E)、W4(29°03'50.34"N,121°39'10.20"E)。網(wǎng)箱養(yǎng)殖周圍調(diào)查站位示意圖見圖2-2。</p><p>　　筏式海

36、流觀測共設(shè)4個站位,具體分布為:在筏式周圍四個方向各設(shè)立一個測點，分別為F1(29°08'42.10"N,121°29'07.57"E)、F2(29°08'41.64"N,121°29'07.02"E)、F3(29°08'41.64"N,121°29'07.38"E)、F

37、4(29°08'42.00"N,121°29'07.86"E)。筏式養(yǎng)殖周圍調(diào)查站位示意圖見圖2-3。</p><p>　　圖2-2 網(wǎng)箱養(yǎng)殖周圍調(diào)查站位示意圖</p><p>　　Fig.2-3 The stations around Cages breeding area</p><p>　　圖2-3 筏式

38、養(yǎng)殖周圍調(diào)查站位示意圖</p><p>　　Fig.2-3 The stations around raft farming area</p><p>　　2.2.3 儀器設(shè)備</p><p>　　本實驗研究中，我們進行海流觀測所使用的儀器為COMPACT-EM自容式電磁海流計[23]。</p><p>　　COMPACT—EM自容式電磁海流

39、計外形小巧、重量輕、內(nèi)存容量大。是裝有微型處理器的小型電磁流速儀，可以用來長期連續(xù)觀測水體的流速和流向，并將流速（2個信道），方位(2個信道)，水溫(1個信道)及電池電壓共計6個信道的數(shù)據(jù)作為一組數(shù)據(jù)記錄到日志文件中。</p><p>　　COMPACT—EM可通過RS232串行接口和計算機相連，所有操作都是由計算機來控制實現(xiàn)的。由于測試儀器內(nèi)部裝有時鐘，所以可以簡單地進行起始時間和項目的設(shè)定以及觀測參數(shù)的選擇。

40、觀測完畢后，起始時間和標(biāo)定系數(shù)等數(shù)據(jù)的自動傳送縮短了數(shù)據(jù)處理的時間。該儀器小巧精密，在海上工作時應(yīng)注意防止碰撞，在甲板上應(yīng)放在穩(wěn)定位置。</p><p>　　2.2.4 觀測方法</p><p>　　網(wǎng)箱海流觀測使用1臺COMPACT-EM自容式電磁流速儀進行準(zhǔn)同步觀測,觀測時間自6月8日13∶34起至6月9日13∶30止,每間隔1小時測量一次；撤去網(wǎng)箱觀測時間自6月10日10∶55起至6

41、月11日10∶55止,每間隔1小時測量一次。</p><p>　　筏式海流觀測使用1臺COMPACT-EM自容式電磁流速儀進行準(zhǔn)同步觀測,觀測時間自6月8日14∶41起至6月9日14∶37止,每間隔1小時測量一次；撤去筏式觀測時間自6月10日12∶11起至6月10日12∶12止,每間隔1小時測量一次。</p><p>　　3. 觀測結(jié)果統(tǒng)計與分析計算</p><p>

42、;　　3.1 觀測結(jié)果統(tǒng)計記錄</p><p>　　健跳港附近海域網(wǎng)箱養(yǎng)殖的海流觀測結(jié)果如表3-1所示，撤去網(wǎng)箱后海流觀測結(jié)果如表3-2所示；旗門港附近海域筏式養(yǎng)殖的海流觀測結(jié)果如表3-3所示，撤去筏式后海流觀測結(jié)果如表3-4所示。</p><p>　　表3-1 健跳港附近海域網(wǎng)箱養(yǎng)殖實測平均流速</p><p>　　Tab.3-1 The average flow

43、 velocity of Cages breeding area in Jiantiao port</p><p>　　單位：流速(cm/s)； 流向(°)</p><p>　　表3-2 健跳港附近海域撤去網(wǎng)箱后實測平均流速</p><p>　　Tab.3-2 The average flow velocity of area without Cages

44、breeding in Jiantiao port</p><p>　　單位：流速(cm/s)； 流向(°)</p><p>　　表3-3 旗門港附近海域筏式養(yǎng)殖實測平均流速</p><p>　　Tab.3-3 The average flow velocity of Raft Farming area in Qimen port</p>&

45、lt;p>　　單位：流速(cm/s)； 流向(°)</p><p>　　表3-4 旗門港附近海域撤去筏式后實測平均流速</p><p>　　Tab.3-4 The average flow velocity of area without Raft Farming in Qimen port</p><p>　　單位：流速(cm/s)； 流向(

46、76;)</p><p>　　3.2 潮流調(diào)和分析</p><p>　　3.2.1 參數(shù)選取</p><p>　　調(diào)和分析程序中的調(diào)和常數(shù)振幅和遲角數(shù)值來自于《渤海、黃海、東海海洋圖集水文》[25]。</p><p>　　圖3-1 O1分潮等振幅線和等遲角線圖</p><p>　　Fig.3-1 Distributio

47、n of Co-amplitude and Co-phase lag Lines of O1 Constituent</p><p>　　圖3-2 K1分潮等振幅線和等遲角線圖</p><p>　　Fig.3-2 Distribution of Co-amplitude and Co-phase lag Lines of K1 Constituent</p><p>

48、;　　圖3-3 M2分潮等振幅線和等遲角線圖</p><p>　　Fig.3-3 Distribution of Co-amplitude and Co-phase lag Lines of M2 Constituent</p><p>　　圖3-4 S2分潮等振幅線和等遲角線圖</p><p>　　Fig.3-4 Distribution of Co-amplit

49、ude and Co-phase lag Lines of S2 Constituent</p><p>　　3.2.2 短期觀測資料的分析[26-29]</p><p>　　3.2.2.1 準(zhǔn)調(diào)和分潮</p><p>　　本次實驗觀測時間較短，屬短期觀測，采用對一個周日潮汐觀測資料進行調(diào)和分析的方法。這時只有少數(shù)幾個主要分潮的調(diào)和常數(shù)能夠由觀測值來確定，對于其他的

50、分潮就必須引進與這些分潮的一定的已知關(guān)系，采用準(zhǔn)調(diào)和分潮方法進行調(diào)和分析。</p><p>　　以一個分潮為主，對其余分潮的調(diào)和常數(shù)給出它們與這個主要分潮調(diào)和常數(shù)的一定的關(guān)系，這實際上相當(dāng)于把這些分潮合并到主要分潮而成為一項。但這一項的振幅和角速率不再是常量，而是隨時間做緩慢的變化，因而稱這樣的項為準(zhǔn)調(diào)和分潮。</p><p>　　在引潮勢展開的基本公式中，只保留太陰視差，太陽視差因子不予

51、展開，便可得出準(zhǔn)調(diào)和分潮的表達(dá)式。合并時，把一群分潮中的次要分潮合并入該群的主要分潮。如把Q1，ρ1，2Q1,σ1等和M1的一部分合并入O1分潮，把K1的太陰分量和太陽分量以及P1，J1，π1，oo1等和M1的一部分合并成K1分潮，把N2，L2,2N2，ν2，λ2，μ2等合并入M2分潮，把K2的太陰分量和太陽分量以及L2，T2，R2等分潮合并入S2，將MS4和S4并入MS4中，并保留淺水倍潮M4，長周期分潮暫時并入平均海面中。這樣潮位表

52、達(dá)式可以寫成</p><p>　　ζ（t）=S0+ （1）</p><p>　　式中，S0為平均海綿，求和指標(biāo)i指對O1，K1，M2，S2，M4,MS4求和；對于全日潮，p=1，對于半日潮，p=2，對于四分之一日朝，p=4；D,d分別為準(zhǔn)調(diào)和分潮的振幅系數(shù)和遲角訂正。</p><p>　　對O1準(zhǔn)調(diào)和

53、分潮，有</p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　對K1準(zhǔn)調(diào)和分潮，有</p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　對M2準(zhǔn)調(diào)和分潮，有</p><p><b>　?。?）</b></p><

54、;p>　　對S2準(zhǔn)調(diào)和分潮，有</p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　在淺水海區(qū)還可以引入一些淺水分潮。例如由半日分潮M2和S2引起的四分日分潮為M4，MS4和S4。根據(jù)淺水潮波的動力學(xué)理論，它們的振幅和遲角訂正應(yīng)分別為：</p><p><b>　?。?）</b></p>&

55、lt;p>　　但在一個潮族有三個分潮的情況下，分析較為麻煩，同時S4是一個很小的分潮，因而可以忽略。這樣，四分日潮族中夜只有兩個分潮，它們的D,d值按照 的前兩式計算。一種更為精確的方法是把S4合并到MS4中，合成分潮主要成分為MS4，仍稱作MS4，這個MS4的D,d值可按下式計算：</p><p>　　DMS4 cosdMS4=DM2DS2cos(dM2+dS2)+DS2²H’MS4cos(2d

56、S2+g’MS4) </p><p>　　DMS4 sindMS4=DM2DS2sin(dM2+dS2)+DS2²H’MS4sin(2dS2+g’MS4) （7）</p><p>　　這里的H‘MS4=HS4/HMS4，g‘MS4=gS4-gMS4，這兩個值通常不大穩(wěn)定，可以取一個大約值。理論上，它們應(yīng)該分別等于½HS2/HM2和g

57、S2-gM2,在我國近?？扇∽?.17和52°。</p><p>　　這樣，潮位的六個準(zhǔn)調(diào)和分潮的表達(dá)式為：</p><p>　　ζ=S0+DO1HO1cos(15°t-dO1-gO1)+DK1HK1cos(15°t-dK1-gK1)</p><p>　　+DM2HM2cos(30°t-dM2-gM2)+DS2HS2cos(3

58、0°t-dS2-gS2)</p><p>　　+ DM4HM4cos(60°t-dM4-gM4)+ DMS4HMS4cos(60°t-dMS4-gMS4) （8）</p><p>　　式中的S0為平均海面高度加上長周期分潮；D,d可由國家海洋局科技情報研究所1979年出版的《天文變量表》查出。用準(zhǔn)調(diào)和分潮表達(dá)式不但可以簡

59、化許多分析過程，且對分析某些實際潮汐特征時也能使得問題變得更容易。</p><p>　　3.2.2.2 潮流的調(diào)和常數(shù)和橢圓要素</p><p>　　水平流動中，由引潮力引起的叫潮流，非潮汐原因引起的叫非潮流?？偟牧鲃咏泻Ａ?，但有時海流也僅指非潮流。余流通常指海流中扣除全日，半日等潮流之后剩余的部分，它的主要成分是非潮流，但也可能包含一些由潮汐引起的長周期或定常的流動，后者為潮汐余流。&l

60、t;/p><p>　　水平流動的方向叫流向，記作θ，通常向北為0°，順時針角度增大；流動速度叫流速，記住w。為了分析方便，常常把它們分解為向北和向東的分量，分別叫北分量和東分量，記為u和v：</p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　單純從潮流預(yù)報的角度來考慮，知道了北、東分量的各個分潮的調(diào)和常數(shù)就足夠了。但是如果想

61、了解該地點潮流變化的特征，則調(diào)和常熟就顯得不直觀。這時，可以采取的一種辦法是推算出某些特殊日期的潮流隨時間的變化過程，然后加以考察。另一種辦法是選定幾個主要的分潮，分別考察各分潮由北、東分量合成的流矢隨時間變化的特點。</p><p>　　從式中取出某個角速率為σ的分潮來考察，并取當(dāng)ν0i=n2π時作為時間的起算點，或者引入</p><p><b>　　（10）</b>

62、;</p><p><b>　　則式（9）可寫為</b></p><p><b>　　（11）</b></p><p>　　容易看出，上式實際上是一個橢圓參數(shù)方程，由分量等于u和v的矢量端畫出的軌跡是一個橢圓。不過這個橢圓的軸不正好在u,v軸上，而是偏轉(zhuǎn)了一個角度（圖3-5）。分潮流橢圓長半軸和短半軸即是這個分潮流速可能達(dá)

63、到的最大值和最小值，分別叫做該分潮的最大和最小潮流，記作W和w。最小潮流與最大潮流之比叫旋轉(zhuǎn)率，記為k，并且規(guī)定，若這個分潮矢隨著時間的增加按逆時針方向旋轉(zhuǎn)，k算作正，否則，算作負(fù)。最大分潮流流速W、方向Θ、發(fā)生的時間τ以及旋轉(zhuǎn)率k決定了分潮流橢圓的基本特征，叫做潮流的橢圓要素。在一個分潮周期內(nèi)，分潮流兩次到達(dá)其最大值和最小值。兩個最大潮流大小相同，方向相反，且發(fā)生時間相差半個分潮周期。最小潮流方向與最大潮流垂直，發(fā)生時間相差1/4分潮

64、周期。因此一個潮流橢圓有兩個Θ和兩個τ，知道了其中一對Θ和τ也就知道了另一對，但是一個Θ和一個τ相對應(yīng)，另一個Θ和另一個τ相對應(yīng)，不可混淆。</p><p>　　圖3-5 分潮流橢圓</p><p>　　Fig.3-5 The elliptical parameters of constituent tide</p><p>　　3.2.2.3由調(diào)和常數(shù)計算橢圓要素

65、</p><p>　　分潮流的合成流速w和流向θ可寫為</p><p><b>　　（12）</b></p><p>　　由式（12）第一式可得</p><p><b>　　（13）</b></p><p><b>　　式中，</b></p>

66、<p><b>　?。?4）</b></p><p>　　當(dāng)發(fā)生最大流的時候，即當(dāng)z=ζ時，應(yīng)有</p><p>　　d(w²)/dz=o, d²(w²)/dz²＜0</p><p>　　因而可得tg2ζ=A/B，并且cos2ζ和sin2ζ要分別與A和B同符號。這樣，必須取</p&g

67、t;<p><b>　　（15）</b></p><p>　　當(dāng)z=ζ±π/2時，有d(w²)/dz=0, d²（w²）/dz²＞0此時對應(yīng)著最小分潮流。</p><p>　　算出ζ后，將式(12)中z以ζ代替便可得到最大流速和流向，</p><p><b>　　（16）

68、</b></p><p>　　若將式(12)中的z以ζ±π/2代替便可得最小流速和流向，</p><p><b>　?。?7）</b></p><p>　　由此可進一步算得|k|=w/W。這樣由式（15）、（16）、（17）便可把橢圓要素計算出來。</p><p>　　3.2.3 數(shù)據(jù)處理結(jié)果<

69、;/p><p>　　對健跳港附近海域網(wǎng)箱養(yǎng)殖前后和旗門港附近海域筏式養(yǎng)殖前后各站位的周日潮汐觀測資料進行調(diào)和分析，通過調(diào)和分析得到各分潮的潮流橢圓要素，分析結(jié)果見表3-5~表3-20。在潮流橢圓要素分析中Wmax表示最大流速，Wmin表示最小流速，Q表示最大流速流向，time表示最大流速發(fā)生時刻，k為橢率（“－”號表示順時針旋轉(zhuǎn)，“＋”號表示逆時針旋轉(zhuǎn)）。</p><p>　　表3-5 健跳港

70、附近海域網(wǎng)箱養(yǎng)殖W1站位調(diào)和分析結(jié)果</p><p>　　Tab.3-5 The result of the harmonic analysis of tides with Cages breeding in W1</p><p>　　表3-6健跳港附近海域網(wǎng)箱養(yǎng)殖W2站位調(diào)和分析結(jié)果</p><p>　　Tab.3-6 The result of the harm

71、onic analysis of tides with Cages breeding in W2</p><p>　　表3-7 健跳港附近海域網(wǎng)箱養(yǎng)殖W3站位調(diào)和分析結(jié)果 </p><p>　　Tab.3-7 The result of the harmonic analysis of tides with Cages breeding in W3</p><p>

72、　　表3-8 健跳港附近海域網(wǎng)箱養(yǎng)殖W4站位調(diào)和分析結(jié)果 </p><p>　　Tab.3-8 The result of the harmonic analysis of tides with Cages breeding in W4 </p><p>　　表3-9 健跳港附近海域撤去網(wǎng)箱W1站位調(diào)和分析結(jié)果 </p><p>　　Tab.3-9 The res

73、ult of the harmonic analysis of tides without Cages breeding in W1 </p><p>　　表3-10 健跳港附近海域撤去網(wǎng)箱W2站位調(diào)和分析結(jié)果</p><p>　　Tab.3-10 The result of the harmonic analysis of tides w

74、ithout Cages breeding in W2</p><p>　　表3-11 健跳港附近海域撤去網(wǎng)箱W3站位調(diào)和分析結(jié)果 </p><p>　　Tab.3-11 The result of the harmonic analysis of tides without Cages breeding in W3 </p>

75、<p>　　表3-12健跳港附近海域撤去網(wǎng)箱W4站位調(diào)和分析結(jié)果</p><p>　　Tab.3-12 The result of the harmonic analysis of tides without Cages breeding in W4 </p><p>　　表3-13 旗門港附近海域筏式養(yǎng)殖

76、F1站位調(diào)和分析結(jié)果</p><p>　　Tab.3-13 The result of the harmonic analysis of tides with Raft Farming in F1</p><p>　　表3-14 旗門港附近海域筏式養(yǎng)殖F2站位調(diào)和分析結(jié)果</p><p>　　Tab.3-14 The result of the harmonic a

77、nalysis of tides with Raft Farming in F2</p><p>　　表3-15 旗門港附近海域筏式養(yǎng)殖F3站位調(diào)和分析結(jié)果</p><p>　　Tab.3-15 The result of the harmonic analysis of tides with Raft Farming in F3</p><p>　　表3-16 旗

78、門港附近海域筏式養(yǎng)殖F4站位調(diào)和分析結(jié)果</p><p>　　Tab.3-16 The result of the harmonic analysis of tides with Raft Farming in F4</p><p>　　表3-17 旗門港附近海域撤去筏式F1站位調(diào)和分析結(jié)果 </p><p>　　Tab.3-17 The result of th

79、e harmonic analysis of tides without Raft Farming in F1</p><p>　　表3-18 旗門港附近海域撤去筏式F2站位調(diào)和分析結(jié)果 </p><p>　　Tab.3-18 The result of the harmonic analysis of tides without Raft Farming in F2</p&

80、gt;<p>　　表3-19 旗門港附近海域撤去筏式F3站位調(diào)和分析結(jié)果 </p><p>　　Tab3-19 The result of the harmonic analysis of tides without Raft Farming in F3</p><p>　　表3-20 旗門港附近海域撤去筏式F4站位調(diào)和分析結(jié)果 </p><p>　　

81、Tab.3-20 The result of the harmonic analysis of tides without Raft Farming in F4</p><p><b>　　4.結(jié)果與討論</b></p><p>　　4.1網(wǎng)箱、筏式養(yǎng)殖對海區(qū)海流的影響</p><p>　　根據(jù)《渤海、黃海、東海海洋圖集水文》中的潮流類型分布圖

82、，該海域?qū)儆谡?guī)半日潮流類型，半日分潮M2、S2為主要潮流?？刹捎镁W(wǎng)箱、筏式養(yǎng)殖布置前后半日分潮M2、S2一個周日潮汐觀測資料的調(diào)和分析結(jié)果，分析網(wǎng)箱、筏式養(yǎng)殖造成水文動力條件的變化。由于調(diào)和分析結(jié)果中半日分潮并不明顯，因此，本文以調(diào)和分析結(jié)果中各分潮最大值的和作為對比值，來分析網(wǎng)箱、筏式養(yǎng)殖造成水文動力條件的變化。</p><p>　　根據(jù)2009年6月8日～11日，網(wǎng)箱養(yǎng)殖前后的連續(xù)25小時海流連續(xù)觀測資料的

83、調(diào)和分析結(jié)果分析，站位W1各分潮Wmax和值撤去網(wǎng)箱后為45.5，有網(wǎng)箱時為40.6，網(wǎng)箱導(dǎo)致其減小了4.9，變化率達(dá)到-10.77%；站位W2各分潮Wmax和值撤去網(wǎng)箱后為58.35，有網(wǎng)箱時為55.28，網(wǎng)箱導(dǎo)致其減小了3.07，變化率達(dá)到-5.26%；站位W3各分潮Wmax和值撤去網(wǎng)箱后為52.59，有網(wǎng)箱時為42.5，網(wǎng)箱導(dǎo)致其減小了10.09，變化率達(dá)到-19.19%；站位W4各分潮Wmax和值撤去網(wǎng)箱后為54.96，有網(wǎng)箱時

84、為49.31，網(wǎng)箱導(dǎo)致其減小了5.65，變化率達(dá)到-10.28%。試驗顯示網(wǎng)箱養(yǎng)殖對海區(qū)海流有一定的影響，各分潮Wmax和值變化率為-19.19%～-5.26%。(見表4-1)</p><p>　　根據(jù)2009年6月8日-11日，筏式養(yǎng)殖前后的連續(xù)25小時海流連續(xù)觀測資料的調(diào)和分析結(jié)果分析，站位F1各分潮Wmax和值撤去筏式后為60.09，有筏式時為46.98，筏式導(dǎo)致其減小了13.11，變化率達(dá)到-21.82%

85、；站位F2各分潮Wmax和值撤去筏式后為73.41，有筏式時為57.22，筏式導(dǎo)致其減小了16.19，變化率達(dá)到-22.05%；站位F3各分潮Wmax和值撤去筏式后為61.58，有筏式時為57.55，筏式導(dǎo)致其減小了4.03，變化率達(dá)到-6.24%；站位F4各分潮Wmax和值撤去筏式后為57.66，有筏式時為53.21，減小了4.45，筏式導(dǎo)致其變化率達(dá)到-7.72%。試驗顯示網(wǎng)箱養(yǎng)殖對海區(qū)海流有一定的影響，各分潮Wmax和值變化率為-

86、22.05%-6.24%。（見表4-2）</p><p>　　表4-1 網(wǎng)箱養(yǎng)殖對海區(qū)海流影響結(jié)果</p><p>　　Tab.4-1 The Cages breeding effects vs the ocean current</p><p>　　表4-2 筏式養(yǎng)殖對海區(qū)海流影響結(jié)果</p><p>　　Tab.4-2 The Raft

87、Farming effects vs the ocean current</p><p><b>　　4.2 結(jié)論</b></p><p>　　本研究對網(wǎng)箱、筏式養(yǎng)殖布置前后一個周日潮汐觀測資料進行調(diào)和分析，通過各主要分潮的Wmax和值的變化，分析網(wǎng)箱、筏式養(yǎng)殖造成海區(qū)水文動力條件的影響。與王輝榮等對福建湄洲灣、羅源灣和三沙灣網(wǎng)箱養(yǎng)殖區(qū)海流采用同步觀測的方式，對比分析

88、網(wǎng)箱養(yǎng)殖區(qū)水動力的變化，以及史潔等通過對桑溝灣高密度筏式養(yǎng)殖海域水動力場的數(shù)值模擬，分析高密度養(yǎng)殖區(qū)養(yǎng)殖設(shè)施和養(yǎng)殖生物引起的水動力變化的方法相比，本次研究使用的這種方法可行，且具有一定的新意，但同時也存在兩個問題：</p><p>　　（1）該海區(qū)潮流屬于正規(guī)的半日潮流，但半日分潮M2、S2并不明顯，可能與選擇的養(yǎng)殖區(qū)域離海岸太近或海底地形有關(guān)；</p><p>　?。?）本研究試驗設(shè)置的

89、網(wǎng)箱、筏式養(yǎng)殖區(qū)域略小，可能對試驗結(jié)果造成一定的影響。</p><p>　　在三門灣設(shè)周日連續(xù)觀測站，在網(wǎng)箱養(yǎng)魚區(qū)和筏式養(yǎng)貝區(qū)進行了重點調(diào)查，對水動力進行觀測。觀測分析結(jié)果表明，養(yǎng)殖區(qū)內(nèi)各分潮Wmax和值在布設(shè)養(yǎng)殖設(shè)施（網(wǎng)箱與筏式）之后明顯減小，說明海水的流動性降低，阻礙了養(yǎng)殖區(qū)內(nèi)海水跟自然海區(qū)的海水交換，進而可能造成網(wǎng)箱養(yǎng)殖區(qū)水質(zhì)特別是底質(zhì)的惡化，單純靠海水自凈能力來降解凈化養(yǎng)殖生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的殘餌是不可能的。

90、此次研究為進一步估算三門灣海域的養(yǎng)殖環(huán)境容量和優(yōu)化養(yǎng)殖布局提供參考數(shù)據(jù)，為該海區(qū)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的健康、穩(wěn)定、持續(xù)地發(fā)展提供可靠的科學(xué)依據(jù)。在今后的養(yǎng)殖過程中應(yīng)科學(xué)規(guī)劃傳統(tǒng)筏式、網(wǎng)箱養(yǎng)殖生產(chǎn)，合理調(diào)整筏式、網(wǎng)箱養(yǎng)殖布局，調(diào)整結(jié)構(gòu)，推廣健康養(yǎng)殖模式，提高海水養(yǎng)殖的綜合效益。</p><p><b>　　[參 考 文 獻(xiàn)]</b></p><p>　　[1]唐啟升.關(guān)于容納量及

91、其研究[J].海洋水產(chǎn)研究,1996,17(2):1-6.</p><p>　　[2]方建光，孫慧玲.桑溝灣海水養(yǎng)殖現(xiàn)狀評估及優(yōu)化措施.海洋水產(chǎn)研究，1996，17（2）：95-102.</p><p>　　[3]方建光,匡世煥,孫慧玲,等.桑溝灣櫛孔扇貝養(yǎng)殖容量的研究[J].海洋水產(chǎn)究,1996,17(2):18-30.</p><p>　　[4]Grant J.

92、 The relationship of bioenergtics and the environment to the field growth of cultured bivalves [J].J Exp Mar Biol Ecol , 1996 ,200 (1-2):239-256.</p><p>　　[5]Wildish D, Kristmanson D. Benthic suspension feed

93、ers and flow[M]. NewYork: Cambridge University Press , 1997.</p><p>　　[6]孫耀，趙俊，周詩賚,等.桑溝灣養(yǎng)殖海域的水環(huán)境特征[J].中國水產(chǎn)科學(xué)，1998，5（3）：69-75.</p><p>　　[7]樊星.典型養(yǎng)殖海區(qū)潮動力結(jié)構(gòu)特征的初步研究——觀測與數(shù)值模擬.</p><p>　　ht

94、tp://epub.cnki.net/grid2008/detail.aspx?filename=2008176319&dbname=cdmdtotal.2009.01.12.</p><p>　　[8]Gibbs M M, James M R, Pickmere S E,et al.Hydrodynamics and water column properties at six stations ass

95、ociated with mussel farming in Pelorus Sound,1984–85[J].N ZJ Mar Freshwater Res,1991,25:239-254.</p><p>　　[9]Boyd A J, Heasman K G. Shellfish mariculture in the Benguela System:water flow patterns within a m

96、ussel farm in Saldanha Bay, South Africa[J].J Shellfish Res,1998,17(1):25-32.</p><p>　　[10]Pilditch C A, Grant J, Bryan K R.Seston supply to sea scallops(Placopecten magellanicus)in suspended culture[J].Can

97、J Fish Aquat Sci,2001,25:241–253.</p><p>　　[11]Grant J, Bacher C.A numerical model of flow modification induced by suspended aquaculture in a Chinese bay[J].Can J Fish Aquat Sci,2001,58:1003-1011.</p>

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102、lt;/p><p>　　[21]余方平,孫忠，郭遠(yuǎn)明，等.三門灣健跳網(wǎng)箱養(yǎng)魚區(qū)營養(yǎng)鹽的變化及水質(zhì)現(xiàn)狀評價[J].浙江海洋學(xué)院學(xué)報：自然科學(xué)版，2006，25（4）：402-403.</p><p>　　[22]唐子文，黃世昌.健跳港上游引水對海床沖淤影響的數(shù)值模擬分析[J].</p><p>　　http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTo

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104、92：430-433.</p><p>　　[26]左成軍.海洋水文環(huán)境要素的分析原理和預(yù)報.海洋出版社，2003:53-59.</p><p>　　[27]方國洪.潮汐分析和預(yù)備的準(zhǔn)調(diào)和分析方法，Ⅰ.準(zhǔn)調(diào)和分析[J].海洋科學(xué)集刊，1974，9:1-15.</p><p>　　[28]方國洪.潮汐分析和預(yù)備的準(zhǔn)調(diào)和分析方法，Ⅱ.短期觀測的分析[J].海洋科學(xué)集刊，