渔业现代化

当期目录

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  • 导向式活鱼分级装置设计及试验 
    王志勇, 徐志强, 邹海生
    2024, 51(3): 1.
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    鱼类养殖过程中大小分级有利于生长管理和饲料控制，提高养殖效益。针对目前国内活鱼分级劳动强度大，效率低等问题，设计了一种导向式活鱼分级装置，介绍了该分级装置的结构组成及工作原理，并对鱼体输送机构进行力学分析和参数设计。基于鱼类体质量和体型参数关系，测定了试验鲫鱼形态数据，并运用幂函数拟合方法，得到鲫鱼体厚与体质量关系方程，作为分级通道间距设定依据。分级时通过调节分级通道两侧导鱼板之间的间距，设定分级通道适合待分级鱼的规格要求，利用鱼的体厚通过分级通道实现分级。开展了活鱼分级性能试验，分级鱼体质量范围为0.14~0.33 kg，鱼体厚度范围为30~39 mm，并对进鱼输送速度为0.15、0.20、0.25 m/s三种条件下分别进行分级测试和效果分析。试验结果显示，在正常条件下分级准确率可以达到90%以上，合适的输送速度和分级通道间距设定效率更高。研究表明，该导向式分级装置能够快速、准确地对活鱼进行分级，提高养殖过程机械化作业效率。

  • 绿光强度对红鳍东方鲀视网膜、视蛋白基因及氧化应激的影响
    张志博, 吴燕玲, 张怡宁, 蔡皓玮, 赵欣宇, 张小龙, 孙研, 刘鹰, 马贺,
    2024, 51(3): 8.
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    为探讨红鳍东方鲀(Takifugu rubripes)在室内养殖中的适宜光照条件，将其分别置于5种绿光光照强度(G1:300 mW/m2、G2:500 mW/m2、G3:750 mW/m2、G4:1 000 mW/m2和G5:1 500 mW/m2)及白光(W)和黑暗(D)环境下，进行为期60 d的养殖试验，观察其视网膜结构，并测定视网膜厚度、视蛋白基因的表达及抗氧化酶活性的变化。结果显示：不同绿光强度未对幼鱼的视网膜结构产生明显影响。视网膜厚度变化在不同区域之间呈现不同趋势，其中G3组幼鱼的感光层占比(PRos/is/TT)占比最高(P<0.05)，外网层占比(OPL/TT)显著高于除G1组外的其他各组(P<0.05)；G2和G3组幼鱼的外核层占比(ONL/TT)显著高于G1和G4组(P<0.05)。视蛋白基因表达方面，W组和D组的视杆视蛋白(Rod opsin)基因表达量最高(P<0.05)；G3组的短波蓝色敏感视蛋白(SWS2)基因表达量最高(P<0.05)；视蛋白3(Opsin3)在W组和G5组的基因表达量最高(P<0.05)。对于抗氧化酶活性，绿光处理组的超氧化物酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)活性随光强增加而升高。研究表明，在室内养殖环境中建议选用表面白色的养殖载体，并采用绿光光照条件养殖红鳍东方鲀幼鱼，控制光照强度在500～750 mW/m2范围内。

  • 短波紫外线辐照对近江牡蛎眼点幼虫存活及附着的影响
    葛善, 黄六一, 刘晓, 刘啟庆
    2024, 51(3): 17.
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    近江牡蛎 (Crassostrea ariakensis) 是海洋中主要污损生物之一，对海上养殖设施以及海洋工程装备存在较大的影响。波长短能量大的短波紫外线（UV-C，波长200~280 nm）辐照能够损伤贝类幼虫的DNA和蛋白质结构，影响其存活和附着，可用于防治生物污损。本研究选用二倍体近江牡蛎附着变态期的眼点幼虫为研究对象，采用单一变量法，研究不同强度和剂量UV-C的眼点幼虫致死响应，以及不同UV-C辐照频率和辐照距离下眼点幼虫的附着率差异性。研究结果表明，10 W短波紫外线灯辐照试验中部分处理组和对照组在观测时间段内存在显著差异 (P < 0.05)，24 h后所有处理组试验单元内无存活幼虫，此时对照组存活率为 (26.3±1.9) %；20W短波紫外线灯辐照试验中处理组和对照组在所有观测时间段的存活率均存在显著差异 (P < 0.05)，24 h后所有处理组试验单元内没有存活幼虫，此时对照组存活率为 (22.3±1.3) %；辐照频率达5 min /h时，平均附着率从 (12.83±1.17)% 降低至 (3.31±0.69)%，显著地降低了附着率；装置距离网衣15和20 cm对附着率的辐照效果无显著差异，与对照组相比均能有效减少附着。本研究可为UV-C防治生物污损的装备设计提供参考。 

  • 罗非鱼养殖尾水絮凝去除效果研究
    程果锋 , 程翔宇, 刘兴国, 高小婷 , 刘士坤 , 宋志奇
    2024, 51(3): 25.
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    罗非鱼养殖尾水中含有大量的残饲和粪便等颗粒悬浮物，这些物质是氮、磷营养元素的主要载体。将养殖尾水外排会导致周边水体富营养化。当前常见的尾水处理方式具有占地面积大、投资高、效率低等缺点，影响其推广使用。为解决这一问题，探索采用絮凝工艺对罗非鱼养殖尾水进行处理，选取聚合硫酸铁、三氯化铁、壳聚糖和碳酸镁等4种絮凝剂，通过比较浊度、总悬浮物和化学需氧量的去除效果，筛选出适合用于养殖尾水处理的絮凝剂。结果显示：聚合硫酸铁的效果优于其他3种絮凝剂。在投加量0.4 g/L、pH=8、絮凝时间15 min时，聚合硫酸铁对养殖尾水的浊度、总悬浮固体颗粒物（TSS）和化学需氧量（COD）的去除率分别达到了96.7%、92.6%和95.1%。对絮凝后絮体评价发现，絮体的沉降高度与浊度去除率具有一定相关性，絮体的成长受成核作用的影响。尾水处理前后的zeta电位说明聚合硫酸铁通过破坏尾水中的悬浮物的稳定结构而净化尾水。研究表明，在罗非鱼养殖尾水处理时，可选择聚合硫酸铁作为絮凝剂。

  • 波浪作用下半潜式网箱浮架结构的参数敏感性分析
    孔令蔚, 杨蕖, 马超, 赵云鹏
    2024, 51(3): 33.
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    为了探究半潜式网箱在波浪作用下的力学性能，针对该网箱构件的外径进行参数敏感性分析，采用边界元方法建立了一种半潜式网箱的水动力数值计算模型，在验证模型准确性后，引入有限元方法计算了网箱的应力分布。随后基于拉丁超立方抽样法抽取样本方案并计算了各个设计参数的Speraman系数，依据该系数对各设计参数的敏感性进行了整体分析。随后进一步单独分析了参数的敏感性，给出了这些参数在结构优化时的推荐取值范围。结果显示，半潜式网箱的各设计参数在其取值范围内与网箱最大应力呈负相关关系。其中：下支撑管外径的敏感性最高，而其他参数的敏感性较接近。上弧管和下弧管外径推荐的取值范围较大，分别为36cm~56cm和46cm~76cm；中弧管、斜管和细立柱外径推荐的取值范围较小，分别为23cm~28cm、38cm~40cm和50cm-60cm；下支撑管和上支撑管外径的取值不得低于70cm和50cm。研究结果可为半潜式网箱在波浪作用下的结构优化提供参考。

  • 基于加速度分量测量的水下网衣破损定位方法
    孙衍谦, 李子介, 赵云鹏
    2024, 51(3): 46.
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    为防止网衣发生破损时造成严重的经济损失，有必要对网衣进行破损定位检测。为了获得网衣破损位置的精准识别和实时监测，将网衣物理试验与数值模拟计算结合，提出了一种基于加速度分量测量的网衣破损定位建模方法。该方法增大了破损区域与非破损区域监测点的数据差异，从而确定网衣破损的位置。结果显示：监测点的位置选择、参数指标的选取是影响网衣破损定位效果的主要因素。将网目节点作为监测点可以增加监测点感知破损的能力，选用加速度分量作为指标参数，可以增大各个监测区域的数据差异，提升模型对破损的定位能力。在特定的规则波工况下，使用人工神经网络对破损定位的准确率高达97.9 %。本研究为养殖网箱水下网衣破损位置的识别提供了新方法。

  • 多浮球阻力性能海上实测与数值模拟研究
    岳云鹏, 周骏, 扈喆, 张晓莹, 李妍, 郭军,
    2024, 51(3): 61.
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    浮球是海上养殖塑胶渔排的主要浮力部件，在海流作用下，浮球阻力可导致渔排受力与变形增加，浮球表面液面爬升可引起渔排踏板上浪，因此研究浮球阻力性能对海上养殖安全生产有重要意义。采用海上实测手段研究单、双浮球的阻力性能；基于黏流理论数值模拟单、双浮球在不同流速下的阻力和波形，并与海上实测结果对比，验证数值模拟的准确性；对方形、菱形两种典型浮球摆放形式进行数值模拟，分析不同流速下的液面高度和阻力。结果显示：数值模拟与海上实测误差小于9.5%吻合良好；菱形浮球摆放形式对应的液面抬升、两浮球中间的流场更加稳定、平均阻力更小，在流速大于1.5 m/s时，平均阻力小于29%，推荐采用该摆放形式生产作业。

  • 金枪鱼延绳钓单丝和绳索的惯性力系数和阻力系数研究
    宋利明, 张锦辉, 李玉伟, 王顺, 王文鑫, 张波
    2024, 51(3): 70.
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    金枪鱼延绳钓单丝和绳索的惯性力系数CM和阻力系数CD取值直接影响到渔具数值模拟的计算速度和精度。通过波浪水槽试验探究了7种金枪鱼延绳钓单丝和绳索材料在规则波条件下所受的波浪力，并在Morison方程的基础上，使用最小二乘法计算出相应材料的CM和CD；分析了CM和CD随KC数和雷诺数Re 的变化情况。结果显示：同一波高下，试验材料所受波浪力随着波浪周期增加逐渐增加；同一波浪周期下，试验材料所受波浪力随波高增加逐渐增加；相同材料随着直径增加，所受波浪力增加；3种尼龙单丝随着KC数增加CD逐渐增加， CM变化不明显，趋于常数，随着雷诺数Re的增加CM和CD有逐渐增加的趋势；3种聚丙烯绳索CM随着KC数和雷诺数Re 增加而增加，CD在低KC数时较为平稳，其随着雷诺数Re增加逐渐下降，趋于常数；涂沥青的聚丙烯绳索的CM和CD较为稳定。研究表明，本试验得出的CD和CM，可用于延绳钓渔具数值模拟。

  • 基于流固耦合算法的不同材料网板水动力试验 
    初文华, 武树龙, 王一博, 曹宇, 翟明浩,
    2024, 51(3): 79.
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    拖网网板的水动力模型试验结果会因加工工艺、加工方式加工材料和试验条件等多种因素出现不同程度的试验偏差。为探究网板模型不同加工材料对水动力试验的影响机理，选取双开缝矩形曲面网板为研究对象，基于流固耦合算法结合动水槽模型试验，分析丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）3种3D打印材料网板模型与传统钢质网板模型的结构响应差异及其对水动力试验的影响规律。结果显示：采用传统金属材料（钢）与非金属材料（ABS）加工的网板模型在结构响应及水动力性能方面均具有显著差异，且随冲角和流速的增加，网板模型的最大变形量增加，进而导致升/阻力系数差异也进一步增加；PVC材料因其弹性模量较大、刚性较强，结构响应与金属材料较为接近，因而对水动力试验结果影响较小。基于上述结果，开展网板水动力模型试验时，可选用PVC作为3D打印材料，但需确保模型制作精度，避免模型材料对水动力试验结果精度的影响。

  • 基于改进YOLOv5的轻量化海产生物目标检测
    张翔, 张俊虎, 李海涛, 李辉
    2024, 51(3): 89.
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    对于海产生物科考与捕捞等行业，在海上远洋的船只在利用水下机器人进行海产生物的捕捞与识别时，由于通信带宽受限，计算资源有限，而采用轻量化网络模型可以更好地适应这样的条件。为此，提出了一种改进YOLOv5的海产生物目标检测模型。首先，引入高效的轻量化卷积模块Gsconv（Group Shuffle Convolution），对模型主体进行缩减；然后改进损失函数，引用 -giou损失函数进行优化，提升预测框回归精度；再引L1-norm正则化剪枝，裁剪不必要的通道以及相关的卷积核；最后采用L2知识蒸馏，将模型精度调整到接近剪枝前的水平。结果显示，与原有基线模型YOLOv5n相比，改进后的模型计算量下降了53%，参数量下降了51%。所提出的改进算法在保持模型性能的同时保证了轻量化处理的有效性。

  • 淹没水射流式贝肉清洗装置设计与试验
    王杰群, 李明智, 刘鹰, 刘永睿, 卢宏博
    2024, 51(3): 98.
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    随着贝类预制菜产业的发展，基于贝肉的精加工预制食品逐渐在市场上推广，虽然市场上清洗装置品类较多，但是尚未有适合各类贝肉产品清洗的装备，存在清洗效率低、洗净率差和易破损等问题。本研究基于淹没水射流机理，设计了以淹没水射流为清洗动力的贝肉清洗装置，并对清洗装置进行Fluent-EDEM耦合数值模拟，确定清洗装置的关键结构参数范围。通过2个阶段试验论证了该清洗装置的合理性，第1阶段通过清洗正交试验得出，当射流口直径为10 mm，清洗量为14 kg，清洗时间为6 min，淹没水射流式清洗效果最佳；第2阶段进行了生产性对比试验，并以洗净率和破损率作为评价指标，对比3种清洗装置洗净率。结果显示：以扇贝裙边为清洗对象时，淹没水射流式清洗装置的平均洗净率为97.77%，且无破损现象，较螺旋桨式清洗装置洗净率提高了14.4%，较超声波式清洗装置洗净率提高了7.3%；以鸟蛤肉为清洗对象时，淹没水射流式清洗装置的平均洗净率为98.23%，较螺旋桨式清洗装置的洗净率提高了12.49%，较超声波式清洗装置洗净率提高了6.7%，且无破损情况。研究表明，淹没水射流式装置具有较好的清洗效果，具备产业化推广价值。