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• 2021年, 第48卷, 第5期
  刊出日期：2021-10-20

    

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  深水网箱清洗技术及装备研究进展

  宋协法, 孙跃, 何佳, 等

  2021, 48(5): 1-9. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-9580.2021.05.001

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  深水网箱养殖过程中，网衣会受到海洋动植物等污损生物的附着，影响网箱内的水体交换，不利于养殖鱼类的生长和存活，同时，污损生物的附着会导致网衣重量增加，容易对养殖设施造成破坏。本研究在对国内、外的网箱清洗装置及研究现状进行分析的基础上，比较了移动式水下网箱清洗装置、潮流动力型网箱清洗装置和水下清洗机器人的技术特点，并对网箱清洗技术及装备随着大数据等新兴技术发展提出了未来的发展方向。
  
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  日本金枪鱼养殖产业现状及对中国的启示

  张成林1, 2, 3, 刘晃1, 2, 徐皓1, 2, 等

  2021, 48(5): 10-17. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-9580.2021.05.002

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  日本金枪鱼养殖产业是现代化养殖模式健康可持续发展的典型代表，起步于20世纪70年代，历经短期蓄养模式、人工育肥幼鱼模式和全生命周期人工养殖模式，目前已成为年产值达2.5亿美元的产业。现阶段，日本蓝鳍金枪鱼幼鱼来源仍以捕捞野生幼鱼为主，其以陆海接力工业化生产为特征，野生幼鱼培育至一定规格后转运至海上养殖场利用网箱进行育肥养成。而在人工养殖模式下，亲鱼产卵后在陆基循环水养殖车间内将受精卵培育至幼鱼阶段，而后转入海上养殖网箱。随着野生幼鱼的减少和养殖环境的变化，日本金枪鱼养殖产业更偏向全生命周期的人工养殖模式，养殖场所亦经历着从开放式网箱向封闭式网箱、从近岸朝深远海养殖发展的阶段。中国金枪鱼产业以捕捞为主，养殖技术仍处于摸索阶段，存在着产业尚未形成、现代化养殖技术缺乏及养殖模式及产业技术亟待突破等问题。借鉴日本金枪鱼养殖产业发展中的问题和对策，升级中国金枪鱼养殖业乃至海水鱼养殖业的发展模式，提出稳定捕捞产量，全力推进金枪鱼全人工养殖；加强技术引进与科技投入，促进产业升级转型；建立发展策略，国际国内双循环引导产业模式等建议。
  
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  基于仿生江豚鱼群共融型装置的设计与实现

  孔祥洪1, 2, 黄小双1, 刘帆1, 等

  2021, 48(5): 18-25. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-9580.2021.05.003

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  随着水产养殖领域现代化、智能化的不断发展，对养殖水监测与饲料投放系统提出了新的要求，为提高饲料投放效率和投放装置的智能化、共融性，降低移动投饲装置对鱼群的扰动性，研究出了一种基于仿生江豚机器鱼的鱼群共融性装置的设计与实现。首先基于NACA翼型方程构建仿生鱼几何模型，建立鱼体背腹式运动学方程，进而设计仿生机器江豚装置；利用计算流体力学方法，分析机器鱼水动力特性；最后通过池塘实地试验，验证鱼体运动模型的共融性与投饲装置集鱼的可行性。结果显示：基于NACA翼型方程的仿生豚体轮廓方程，实现了形体减阻机制，以降低作业时能耗；试验中鱼群跟随机器鱼游动，验证鱼体运动学模型对机器鱼的游动过程中共融性的提高具有一定作用。本研究为机器鱼作业机动性控制提供了一定基础，并为机器鱼在水产养殖自动化、智能化等方面的应用提供了新的思路与参考。
  
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  不同水力条件下海水人工湿地净化效果及其影响分析

  贾军1, 2, 崔正国2, 唐小双2, 等

  2021, 48(5): 26-35. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-9580.2021.05.004

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  为进一步探究不同水力条件下海水人工湿地对养殖尾水的净化效果，本研究选用复合垂直潜流人工湿地处理牙鲆养殖尾水，在3种水力负荷(20m/d、40m/d、100m/d)条件下设置3种停留时间(1.5h、3.0h、4.5h)，探讨了人工湿地对海水养殖尾水中氮、磷和化学需氧量(COD)等主要污染物的去除效果，并通过高通量测序技术分析了微生物的群落结构与脱氮的关系。结果显示：海水人工湿地系统脱氮除磷效果良好，溶解无机氮(DIN)、活性磷酸盐(PO43--P)和COD去除率随着水力负荷的增加而降低，且水力负荷对DIN去除率的影响比PO43--P和COD大；延长水力停留时间可提高DIN、PO43--P和COD去除率，对提高DIN去除率的影响尤为显著。水力负荷为20 m/d、水力停留时间为4.5 h时可实现DIN、PO43--P和COD达标排放。pH等环境条件影响人工湿地微生物的分布，进而影响人工湿地脱氮效果。该研究可为人工湿地高效净化海水养殖尾水提供理论和技术参考。
  
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  底推流量对养殖工船分隔式舱养系统水质影响的初步研究

  管崇武1, 张宇雷1, 2, 张成林1, 2

  2021, 48(5): 36-42. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-9580.2021.05.005

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  为探讨养殖鱼舱在海上摇摆晃荡条件下鱼舱内部水体流动特性，设计了一套底推流分隔式的模拟舱养系统。该系统主要由离池底1 m处铺设的隔离网和隔离网下方放置的4台推流泵等养殖系统设施和装备组成，通过分析不同底推流量对试验系统水中氨氮质量浓度和浊度等水质指标的影响，取得适宜底推流量，并以此参数开展验证实验，与高换水量的对照池进行对比分析。结果显示：试验池表层和底层水中氨氮质量浓度的去除效果与底推流量呈正相关关系，在底推流量达到160 m3/h时达到最佳去除效果，分别达到68.02%和58.68%；进水流量为40 m3/h并在每次投喂时开启1 h底推流量为160 m3/h推流泵的试验池，与进水流量为120 m3/h无底推流的对照池在为期1个多月的养殖期间，两者在氨氮质量浓度、浊度和水色等水质指标方面均无显著差异，表明该底推流分隔式模拟舱养系统在进水流量降低70%左右也能达到较好水质调控效果。该舱养模拟系统可为后续探索优化适合海上复杂工况的养殖鱼舱工艺设计及为海上大型工船养殖模式构建提供参考。
  
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  中华蛸对双壳类捕食行为及摄食选择性的初步研究

  李雪梅1, 2, 王兴强1, 党保成2, 等

  2021, 48(5): 43-48. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-9580.2021.05.006

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  中华蛸(Octopus sinensis)俗称章鱼，是中国沿海重要的经济性头足类，具有饵料转化率高、生长迅速、养殖周期短等诸多优良养殖性状，是极具开发潜力的养殖新品种。双壳类是中华蛸养殖的常用饵料，了解中华蛸对双壳类的捕食行为及摄食选择性，对于筛选适宜的双壳类饵料、提高投喂技术水平、完善养殖工艺流程具有重要意义。本研究选取了栉孔扇贝、长牡蛎、魁蚶和菲律宾蛤仔4种双壳类饵料，通过水下摄像机拍摄记录了中华蛸的捕食行为，统计分析了中华蛸对各种双壳类的摄食率、摄食量和摄食比例。结果显示：对于4种双壳类，中华蛸具有相似的捕食行为，包括攻击、捕获、开壳、进食和弃壳；中华蛸对栉孔扇贝的摄食率和摄食量最高，显著高于其他3种双壳类（P＜0.05），对长牡蛎摄食率和摄食量最低，中华蛸的摄食选择性可能与打开双壳类贝壳的难易程度有关。本研究表明，栉孔扇贝是适宜的中华蛸饵料，在培育过程中可适当提高栉孔扇贝的饵料占比，有助于个体的生长发育。
  
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  水温对增氧机增氧性能参数的影响研究

  顾海涛1, 潘磊1, 钟伟1, 等

  2021, 48(5): 49-54. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-9580.2021.05.007

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  通过同一台增氧机在不同水温下的增氧性能试验，研究了水温对增氧机增氧性能的影响。试验时将试验水箱置于步入式恒温试验箱中，增氧机安装于注入自来水的试验水箱内，试验过程中试验水箱内水体总体积保持不变。恒温试验箱内温度可在-40℃～+80℃之间调节，控制方式为热平衡调温方式，通过可编程触摸式液晶显示屏来进行操作，调节恒温试验箱内温度，从而间接改变水体温度，以此试验了增氧机从6℃到28℃之间20个水温时的增氧能力，分析水温与增氧能力的关系。结果显示：在不同水体温度下，增氧能力有很大差异，增氧能力随着水体温度的升高而降低，水体温度从6℃上升到28℃，增氧能力下降了35.5%；增氧能力与氧质量转移系数和饱和溶氧成正比关系，但不同水温下经温度修正后增氧能力明显不同，温度修正系数的取值可能是造成这一现象的重要原因之一。研究表明，温度修正系数θ的取值应随水温变化而变化，在20℃以上时，水温越高，θ取值越小；在20℃以下时，θ与水温无明显线性关系，其取值在[1.00,1.01]之间波动，不应是固定的标准修正系数1.024。
  
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  畦间沟深度对缢蛏池塘养殖效果的影响

  刘 瑞 义

  2021, 48(5): 55-61. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-9580.2021.05.008

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  缢蛏养殖池塘的畦间沟深度是决定池塘水体空间大小的重要因素，缢蛏食物的数量与其密切相关，对缢蛏养殖产量的提高至关重要。目前大部分养殖户仍凭借各自经验设置畦间沟深度，存在较大的盲目性。本研究将8 hm2的池塘改建成4个面积相同的池塘(2 hm2)，分别设置畦间沟深度为0.5 m、0.9 m、1.3 m和1.7 m，标记S1、S2、S3、S4，皆播种平均体质量0.24 g的缢蛏苗4.3×105粒/hm2，采用独立供饵，进行了150 d左右的养殖试验。结果显示：缢蛏平均体质量大小依次为S3（16.93 g）、S2（16.39 g）、S4（15.14 g）、S1（14.07 g），存活率大小依次为S2（71.28%）、S3（68.80%）、S1（68.07%）、S4（61.55%），缢蛏产量高低依次为S2（5 023.6 kg/hm2）、S3（5008.8 kg/hm2）、S1（4 118.4 kg/hm2）、S4（4 007.2 kg/hm2）。研究表明，畦间沟深度主要通过影响缢蛏的摄食、蛏畦和池塘水质的稳定性，进而影响缢蛏生长与存活；畦间沟过浅或过深，缢蛏养殖效果不理想，设置畦间沟深度0.9~1.3 m，可保持缢蛏养殖池塘环境稳定，摄食生长正常，获得较高的产量和效益。
  
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  多波束渔用声呐最优工作频点选取方法及探测性能分析

  李国栋1, 2, 谌志新1, 2, 汤涛林1, 2, 等

  2021, 48(5): 62-69. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-9580.2021.05.009

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  多波束渔用声呐是利用水声学方法探测海洋鱼类资源数量和空间分布信息的主要工具。本文阐述了多波束渔用声呐原理及工作过程，采用水声学理论分析的方法并结合多波束渔用声呐在海洋渔业捕捞中的使用场景，给出了作用距离预报模型，分析了影响探测性能的主要因素；针对远洋围网和拖网捕捞的全方位探测需要，重点仿真分析了圆柱阵多波束渔用声呐最优工作频点选取方法及探测性能，揭示了最大探测距离、换能器基阵最小尺寸及最优工作频点3者之间的相互制约机制，分别对噪声和混响影响条件下的探测性能进行评估，给出了在换能器基阵尺寸给定条件下实现最大探测距离的最优工作频点，及在最大探测距离设定条件下实现最小换能器基阵尺寸的最优工作频点; 提出了多波束渔用声呐在部署条件或使用场景确定下的最优化频点选取方法，并评估了不同情况下的渔用声呐探测性能，具体明确了适用于远洋捕捞场景中的换能器直径在0.375 m，针对0 dB目标鱼群的最大探测距离为2 600 m，最优工作频点应选取为25 kHz，本研究为后续自主进行装备研制、测试和试验提供了理论指导。
  
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  一种基于Mask-RCNN图像分割的头足类动物角质颚色素沉积量化方法

  宋自根1, 张佳彬1, 覃学标1, 等

  2021, 48(5): 70-78. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-9580.2021.05.010

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  为自动化精确获取头足类动物的角质颚色素沉积占比，本研究采用Mask-RCNN深度学习的神经网络模型，实现对角质额及其色素沉积的图像识别和分割，提出了一种基于面积获取的自动化测量角质颚色素沉积占比新方法。首先对角质颚及其色素沉积进行轮廓标注，将所得结果转化成训练集导入到残差网络（Resnet50）中，提取角质颚及其色素沉积的数字特征。基于特征金字塔网络（Feature Pyramid Networks，FPN）将各层特征加以融合；再利用区域候选网络（Region Proposal Network，RPN）对特征加以学习并生成候选框；最后，对候选框进行非极大值抑制（Non-Maximum Suppression，NMS），得到角质颚和色素沉积的候选区域，从而实现了角质颚色素沉积占比的自动化精确获取。结果显示：利用Mask-RCNN的分割精度为93.60%，色素沉积精度为92.47%，下颚为91.78%，色素沉积为88.78%。研究表明，Mask-RCNN深度学习网络模型可以较好地测量角质颚及其色素沉积的量化占比，本研究为头足类摄食动物的研究提供参考。
  
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  基于YOLOv3模型的金枪鱼鱼群特征识别初步研究

  马硕1, 张禹1, 王鲁民1, 等

  2021, 48(5): 79-84. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-9580.2021.05.011

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  金枪鱼围网渔船在寻找金枪鱼鱼群过程中，所产生的燃油、人力及物力成本很高，提高鱼群搜索效率、降低入渔成本是当前面临的主要问题。本研究基于YOLOv3模型的计算机视频智能辅助分析与识别程序，实现对金枪鱼鱼群特征的自动识别，以减少寻鱼时间，提高捕捞效率。以上海开创远洋渔业有限公司围网船队提供的金枪鱼鱼群特征视频作为研究对象，对特征视频进行前期处理，构建金枪鱼鱼群特征数据集，并对数据集进行识别训练，将训练好的模型部署在具有推断任务的计算机上进行金枪鱼鱼群模拟识别。结果显示：该模型的识别准确率为68.6%。研究表明，基于YOLOv3的特征识别模型在金枪鱼渔情预报中具有实际的应用价值。本研究结果可为金枪鱼鱼群特征识别提供参考。
  
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  自走式滩涂贝类采捕机研究设计与试验

  陆建1, 周宇1, 申诚2, 等

  2021, 48(5): 85-90. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-9580.2021.05.012

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  传统滩涂养殖企业采捕贝类作业，由人工手持工具耙取后再捡拾，作业效率低，且存在安全隐患。设计了一种自走式滩涂贝类采捕机，该贝类采捕机由行走牵引和采捕作业两部分组成，在无水或浅水情况下，对埋栖生长的滩涂贝类进行采捕作业。通过将沙滩上带有贝类的沙土铲起并向后输送，随后采用两段方式对沙土清理作业，沙土在输送及清理过程中漏落，小规格贝类也可漏至滩涂表面继续生长，符合采捕规格贝类留下进入收集框，实现机械化采捕功能。生产样机在如东进行实地试验，结果显示，该采捕机械最大作业深度超过70 mm、生产效率0.087 hm2/h、采捕率93.2%、破碎率2.1%。该自走式滩涂贝类采捕机可满足滩涂养殖企业采捕作业需求。
  
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  渔船挂桨防渗漏油技术改进研究

  袁士春1, 樊菲2, 郑建丽2, 等

  2021, 48(5): 91-97. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-9580.2021.05.013

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  挂桨渔船的传动装置以农用挂桨为主，挂桨上箱部及柴油机因密封问题导致的渗漏油污染量有限，螺旋桨缠绕异物导致尾轴封损坏后润滑油渗漏入水是挂桨渔船油污染的主要原因。为改善挂桨渗漏油问题，在综合分析挂桨漏油原因及提出初步改进措施的基础上，对挂桨的上箱部透气部件和下箱部尾轴封保护两个主要方面进行改进研究。在挂桨上箱部盖板增加呼吸器改进研究的基础上，采用小型装载机的透气帽代替自制帽，既增加润滑油的膨胀空间，又解决了搬运时泄漏、采购时费用高的问题。详细阐述挂桨下箱部尾轴橡胶密封与端盖处增加非接触式迷宫密封装置的措施，迷宫密封既可保护尾轴橡胶密封免受意外损坏，又可在尾轴橡胶密封损坏时减少尾轴润滑油渗漏速度。试验结果显示，挂桨上箱部盖板透气帽的改进以及挂桨下箱部的迷宫密封装置等措施有效解决了挂桨渗漏油问题。本研究实现了较小的改进成本解决挂桨污染大的问题，具有推广价值。
  
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  养殖工船视域盲区分析研究

  王庆伟1, 2, 张彬1, 2, 张春涛1

  2021, 48(5): 98-103. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-9580.2021.05.014

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  改装设计的养殖工船因养殖需要在主甲板上增设了多个吊机，而且高度已经对驾驶室视线形成了遮挡，位于船中的海工吊及前部的起重机小吊都形成的遮挡比较分散，两个遮挡区域之间的角度小于5°，常规的作图方法满足不了法规中对视域的要求，如果通过改变吊机布置位置来达到要求会影响船舶功能。为解决养殖工船视域盲区间角度小于5°问题，在实现主甲板上吊机功能前提下，通过合并两个区域，达到了两个盲区之间角度大于5°的要求。此方法可将视域中多个分散的小角度视线盲区合并，以达到法规对于盲区之间的角度小于5°的要求，此作图方法可应用于对类似于养殖工船甲板布置的船舶。
  
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  基于CFD的水射流贻贝脱肉装置的优化与试验

  宋祖超, 李振华, 罗尔霖, 等

  2021, 48(5): 104-111. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-9580.2021.05.015

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  为优化贻贝脱肉装置的脱肉过程参数，基于水射流贻贝自动脱半壳关键技术及装备系统，建立喷嘴出口水射流打击到贻贝的三维实体模型，利用Fluent软件的VOF两相湍流模型对喷嘴流出的水射流打击到贻贝过程进行了仿真模拟，分别研究了喷嘴进口水射流速度和温度、喷嘴出口与距离点水平相对位置（AB轴）及距离点垂线上的速度分布、贻贝倾斜角度，并进行户外试验验证。结果显示：当喷嘴的进水口温度为40℃，进水口速度为110 m/s，贻贝的倾斜角度为14°，喷嘴出口速度在距离贻贝6.5 cm处，最大速度达到400 m/s；在距离点垂线上（Y向）速度呈对称分布，越靠近AB轴速度越大，最大可达到424 m/s；仿真模拟与模型性能试验结果进行了对比，表明最优工况时数据模拟与试验结果吻合较合理，在保证贻贝脱肉后贝肉具有较高的完整度同时，使水射流速度达到最大，以提高脱肉的效率。