２０ 《渔业现代化１２０１０年第３７卷第３期
一种联排升降式鲆鲽鱼类网箱系统的构建与研究
黄 滨 ，关长涛 ，李 娇 ，崔 勇 ，姜泽明 ，董登攀
（１农业部海洋渔业资源可持续利用重点开放实验室，中国水产科学研究院黄海水产研究所，青岛２６６０７１； ２威海正明海洋科技开发有限公司，威海２６４３００；３中国海洋大学水产学院，青岛２６６００３）
摘要：根据鲆鲽鱼类特别适宜于在浅海沙质海床上底栖的生活习性，研制了一种ＨＤＰＥ联排升降式鲆鲽鱼类 专用养殖网箱，其特点是既能沉入水底为鲆鲽鱼类营造一种近于海底的生态环境，又能抵御强风暴袭击和躲 避赤潮灾害，并且升降操作简便，可多个箱体联排升降。经在海上实物网箱的重复升降试验，结果表明，联排 升降式试验网箱的平均沉降时间为１１．６７ ｍｉｎ，平均上浮时间为１１．８３ ｍｉｎ，显示出了稳定快捷可靠的升降性 能，是一种适合鲆鲽鱼类养殖的新型网箱。 关键词：升降式网箱；鲆鲽鱼类；联排 中图分类号：￥９６７．３；￥９５３．４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００７－９５８０（２０１０）０３—２０—０５
近几年，我国北方沿海地区兴起了鲆鲽鱼类的
养殖热潮，并且以工厂化养殖、网箱养殖、网箱南北
接力养殖、陆海接力养殖的方式全面展开。尤其是
牙鲆鱼的陆海接力养殖模式，试验结果显示，具有 成活率高，养殖成本低，生长速度快的特点。但目
前养殖牙鲆鱼使用的木质传统小网箱抗风浪能力 差，遇到较恶劣的风浪天气，极易造成网箱的破损
跑鱼。因此，为保障鲆鲽鱼类网箱养殖产业的健康 可持续发展，研制一种既适合鲆鲽鱼类养殖又具有
较强抗风浪能力的专用网箱势在必然。
新型联排升降式网箱是一种集抗风浪、可升
降、水下栖息平台、水下稳定停滞、水下深层投饵
等技术于一身，适合鲆鲽鱼类养殖的专用网箱新
产品。它不仅具有抵御强风暴袭击和躲避赤潮、 浒苔灾害的功能，还可利用其沉人海底的特点，具
有为鲆鲽鱼类养殖营造一种近于海底的适宜生态
环境的属性。联排升降式网箱的关键技术是网箱
的升降技术，国外网箱发展较快的国家如美国、日
本、俄罗斯、挪威等在２０世纪８０～９０年代已相继 研制成功了大型深水升降式网箱 １－３］，日本在８０
年代末期开展了沉下式网箱养殖牙鲆的试验 。
国内从２０世纪９０年代末开始升降式网箱的研 究，谌志新等 开展了多层结构鲆鲽鱼类沉式抗
风浪网箱的养殖试验，关长涛等 刮获得了升降式
网箱、可远程控制的升降式网箱、泵压式升降式网 箱３项国家发明专利授权；在基础理论研究方面，
开展了圆柱形沉浮式深海养殖网箱的受力分 析 ］，以及圆形升降式网箱数值模拟和物理模型
试验 ’
１ 设计原理
联排升降式网箱是一种新型的钢塑复合结构
鲆鲽鱼类专用网箱。它是将多个相同规格的方形
钢制单元网箱用２根ＨＤＰＥ浮管串联而成（图１）。
１．１ 结构原理 通过控制２根ＨＤＰＥ主浮管的进水与充气，
改变联排网箱的整体浮力与沉力的关系，使联排
形式的多个单元网箱依次下沉或上浮，目的是提 高多个网箱的升降效率和抗风浪能力。
１．２实施方案 在２根主浮管的两端分别设置１个进排水口
和１个排充气口，排充气口接高强度软管和三通
管件并联成一路浮于水面用于操纵，或与浮于水 面的可实施远程遥控的控制箱相连；打开排气管
收稿日期：２０１０－０４－０１；修回日期：２０１０－０５－２８ 基金项目：国家科技支撑计划（２００６ＢＡＤ０９ＡＩ３）；国家“８６３”高技术研发计划（２００６ＡＡ１００３０１）；现代农业产业技术体系建设专项资金 （ｎｙｃｙｔｘ一５０，ｎｙｈｙｚｘ０７—０４６）；山东省科技攻关计划（２００９ＧＧ１０００５００５） 作者简介：黄滨（１９６２一），男，副研究员，主要从事设施渔业研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｈｕａｎｇｂｉｎ＠ｙｓｆｒｉ．ａｃ．ｃｒｌ
《渔业现代化｝２０１０年第３７卷第３期 ２ｌ
控制 门，利Ｊ｝】ＨＤＰＥ管的柔韧性，使联排网箱 ＨＤＰＥ主浮管的进水端开始进水倾角下沉¨ ，带
动其他的网箱依次下沉。反之，对排充气管充气，
可以依次完成联排升降网箱的上浮过程。这种新
型网箱可根据养殖鲆鲽鱼类的环境需要，长时间 沉人到海底进行底栖鱼类的海底养殖，也可以升
出水面观察鱼类生长情况或捕捞收获，它机动灵 活，具有较强的抗风浪能力和抗流变形能力。
２ 结构系统构建及关键技术
联排升降式网箱的结构形式，根据网箱沉入 水下的停滞状态分为２种：一种是箱体触底式；另
一种是箱底悬挂的配重触底式和浮子悬吊式。以
上２种网箱在结构设计和沉浮力计算时着重点有 所不同。本次设计与研制的联排升降式试验网箱
以箱体触底式为模式来构建联排升式降网箱系统
架构，确定单元网箱的刚性结构形式。网箱系统 设计是根据已确定的触底模式和试验海区的水深
等环境条件来设计。 ２．１ 结构系统设计
（１）网箱沉降触底方式：采用箱体触底式；
（２）单元网箱：钢制方形箱体，考虑到钢制网 箱的结构形式和养殖户网箱养殖鲆鲽鱼类的操作
习惯，其尺度设定为５．０ １３ｑ Ｘ５．０ ｍ×２．５ ｍ规格， 其中箱体深度１．５ １３１，箱底支撑腿高度１．０ １１３，箱体
均由直径２０ ｍｍ和直径１６ ｍｍ螺纹钢筋焊制而 成。为提高防腐蚀效果，其巾１个网箱的钢筋表面
还作了玻璃钢包覆，另外２个作了防锈漆以便比
较；每个箱体上还固定有泡沫浮子，以降低网箱水 中自重，单元网箱的主要结构形式参见图１；
／ ／ ．／
—曼皿 二 ／
１．钢结构方形网箱；２．ＨＤＰＥ主浮管；３．固定泡沫浮子；
４．高强度充排气软管；５．进排水口；６．充排气口
图１ ＨＤＰＥ联排升降式鲆鲽鱼类网箱平立面图
Ｆｉｇ．１ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｆｉｇｕｒｅ ｏｆ ＨＤＰＤ ｓｕｂｍｅｒｓｉｂｌｅ ｃａｇｅｓ ｉｎ ｓｅｒｉａｌ ｕｓｅｄ ｆｏｒ ｆｌａｔｆｉｓｈ （３）主浮管：２根两端封闭直径２５０ ｍｍ高密
度聚乙烯（ＨＤＰＥ）管材，浮管两端分别设有一个 进排水口和一个排充气口，排充气口与高强度充
排气软管相连； （４）网衣：深度１．５ ｍ，尼龙网衣网目４０ Ｉｌｌｍ；
（５）网箱养殖底平台：网衣紧绷于钢制箱底
框架上，形成较为平整的平面； （６）单元网箱数量：至少由３个或３个以上
单元网箱串联组合而成（网箱联排最少个数和联 排长度与养殖海域水深有关）；
（７）网箱的投饵系统：分网袖投饵方式和管 道机械化深水定点投饵方式，本设计选用网袖投
饵方式； （８）锚泊控制系统：采用首尾２点顺流锚泊
方式。 ２．２ 关键技术
联排升降式网箱的关键技术主要是下沉过程 中网箱的动态稳定性和安全性，其决定因素有２
个：一是联排网箱下沉过程中的结构系统稳定的
约束条件设定；二是保证其安全稳定下沉的结构
长度的确定。 根据经验设计的约束条件是要求网箱下沉过
程中其首尾两端要有一端触底时另一端仍停留在 水面以上，其宗旨是保持网箱倾角下沉过程中有
两端或至少一端处于有约束状态，避免网箱结构 系统处于上不着水面，下不着海底的无约束的悬
浮失控状态；联排升降式网箱的结构长度设计与 升降水深有关，根据一端触底另一端仍停留在水
面的约束条件，网箱下沉触底时的形态是水下浮 管直线段，Ｊ 、浮管弯曲段 弧和水面浮管直线段
组成，其结构长度计算：
，Ｊ总＝Ｌ下＋Ｌ弧＋，Ｊ上 考虑沉降水深 高为 下与ＨＤＰＥ管材的弯曲 半径之和，再综合考虑Ｌ 的长度，给出了联排升
降式网箱的最小结构长度的计算公式（１）： Ｌ总≥２ 商 （１） 式中 总一联排网箱最小结构长度；Ｈ高一养殖海 区平均高潮位的水深。 联排升降式网箱一端下沉触底一端浮于水面
的下沉状态参见图２。
《渔业现代化）２ｏｌｏ年第３７卷第３期 ２３
图３ ＨＤＰＥ联排升降式鲆鲽鱼类网箱下沉过程
Ｆｉｇ．３ Ｓｉｎｋｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ＨＤＰＥ ｓｕｂｍｅｒｓｉｂｌｅ ｃａｇｅｓ ｉｎ ｓｅｒｉａｌ ｓｐｅｃｉａｌｌｙ ｕｓｅｄ ｆｏｒ ｆｌａｔｆｉｓｈ
巾适当调整网箱支撑腿的长度和粗度，每隔１周
定时升降网箱检查，防止网箱陷泥情况的发生。
３．３分析与讨论 ３．３．１ 水深与联排升降网箱结构长度的关系 网箱养殖水域的水深决定了联排升降式网箱的
结构长度，结构长度决定了网箱升降过程安全与
成功，是联排升降网箱设计中的关键技术之一。
如果联排网箱长度较短或小于网箱的升降水深， 网箱在倾角下沉过程中会造成网箱整体处于上不
着水面，下不着海底的无约束的悬浮失控状态，容 易产生网箱的下沉倾角过大、垂直矗立甚至倾覆。
因此，为了保持网箱在升降过程中始终处于有约
束可控状态，笔者给出了联排网箱首尾一端触底、
另一端仍在水面以上的约束条件，通过综合其他 相关因素，确定联排网箱的最小结构长度和养殖
海域水深的关系。通过海上试验证实，联排升降
式网箱的最小结构长度不小于升降水深的２倍是
安全可靠的。
３．３．２ 网箱倾角下沉过程对鲆鲽鱼类的影响 联排升降式网箱的下沉过程是由一端开始倾角
下沉的，从试验网箱的下沉形态观察，以及ＨＤＰＥ 管材的弹性和最大弯曲半径约束来看，联排试验
网箱的下沉的最大倾角不超过４５。。考虑试验网
箱为钢结构刚性箱体，网箱的倾角下沉不会引起 网箱的变形和网箱养殖有效容积的损失，与倾角
下沉的ＨＤＰＥ升降式网箱相比，虽然联排网箱的
下沉倾角与水深成正比，水越深，下沉倾角更大
些，但考虑到联排网箱１０ ｍｉｎ左右的下沉倾斜时
问较短，因此不会对鲆鲽鱼类的生存产生较大的 影响㈦。
３．３．３ 固定泡沫浮子的大小影响联排升降网箱 的下沉时间 在联排升降式网箱每个单元网箱上
都固定有２个或多个聚乙烯泡沫浮子，其作用主
要是利用泡沫浮子的浮力减轻网箱下沉触底后单 元网箱支撑腿对海底底质的压力，防止网箱沉底
后重力过大陷于泥中。为了准确设计配置固定浮 子的数量，需要事先对升降网箱进行沉浮力配置
计算，除下沉时的沉浮力关系要满足Ｆ ＜Ｗ 的
必要条件外，固定浮子配置不宜盲目过大，以联排
网箱总沉力的４０％～５０％配置为宜，否则网箱下 沉速度非常缓慢。
３．３．４ 箱体触底式与沉底悬浮式的优劣 升降