基于海上實測和模型試驗的南極磷蝦中層拖網性能分析.pdf

1、南極磷蝦(Euphausia superba)分類上屬于甲殼類浮游動物，廣泛分布于環(huán)南極大陸架水域，是地球上已知的生物量最大的單種生物，且其體內具有人類全部所需的氨基酸，因具極大的潛在開發(fā)利用價值而備受世界各國的關注。單船中層拖網是捕撈磷蝦的主要作業(yè)方式,我國捕撈漁船使用的磷蝦拖網也從2009年的大網目磷蝦拖網改進為小網目磷蝦拖網。和大網目拖網相比，小網目拖網規(guī)格相對較小，作業(yè)時不會出現(xiàn)如大網目拖網那樣的相互纏繞，操作較為方便簡單，起、

2、放網也較節(jié)省時間。作者曾于2015年和2016年隨我國南極磷蝦捕撈漁船赴南極執(zhí)行農業(yè)部南極海洋生物開發(fā)專項相關調查工作，認為我國南極磷蝦捕撈漁船目前使用小網目磷蝦拖網在海上捕撈作業(yè)過程中還存在一些問題，需要展開研究：（1）如何確定網位水層與拖速和曳綱長度的變化，找出其規(guī)律。（2）南極磷蝦具有晝夜垂直移動習性，使得網位的控制有一定的難度，需要通過控制浮沉比配備的同時，還需要知道如何配置重錘的重量才能使得能達到某一水層且網具性能會發(fā)生怎樣的

3、變化？循環(huán)水槽試驗中無法對于重錘影響水層的研究，本章主要是研究重錘對網具性能的影響。（3）網板的擴張性能與網具的配置關系，網具阻力在整個拖曳系統(tǒng)占據(jù)怎樣的地位，對于海上使用的網板按照田內準則制作模型網板，通過拖曳水槽研究網板的阻力與曳綱和速度的變化以及網板在拖網系統(tǒng)中阻力分配情況。（4）南極磷蝦拖網內襯網網衣較多，且內襯網網目較小，雖然捕撈產量效果較為理想，但阻力較大可能會使得能耗會增大。因此，內襯網的線面積對網具性能的影響也是值得研究

4、的問題。（5）完成模型試驗后對比海上實際測量的網具阻力和網口高度的變化與拖速和曳綱長度的關系，研究海上實測和模型試驗的南極磷蝦拖網性能。
　　上述（1）的問題和下述（1）的試驗結果是基于作者于2015年2月-7月在青島遠洋捕撈有限公司“明開輪”在南極執(zhí)行項目時海上拖網試驗收集的數(shù)據(jù)，通過研究分析得出網位變動與拖速和曳綱間的關系，試驗網記為1號拖網。上述（2）、（3）、（4）、（5）四項研究的問題和下述（2）、（3）、（4）、（5）

5、的試驗結果均是基于作者于2016年1月至5月在中國水產有限公司“龍騰輪”的執(zhí)行南極磷蝦項目時，對漁船所使用的拖網完成實際海上測試后發(fā)現(xiàn)的一些主要問題，并通過模型試驗研究得出的主要結果，試驗網可記為2號拖網。
　　本文通過海上實際生產時的拖網捕撈數(shù)據(jù)，結合東京海洋大學循環(huán)水槽和日本水產工學研究所拖曳水槽模型試驗，得到的主要結果如下：
　?。?）南極磷蝦拖網（Net1）的網位變化主要由曳綱長度決定，曳綱每增加20 m，網位深度平

6、均下降約1.9 m，曳綱長度對磷蝦拖網網位的影響極顯著。拖速由低速（1.0 Kn）增至高速（3.0 Kn）時，網位平均上升速率約2.9 m/Kn，網口高度平均降低19.8％。拖速對網位和網口高度的影響顯著。網位調節(jié)至穩(wěn)定狀態(tài)需要一定時間，一般平均需要3 min。
　?。?）拖網袖端水平擴張與下綱長度之比（L/S）的改變導致網具阻力的變化幅度較小，而改變拖速時網具阻力的變化幅度較大。水平擴張比（L/S）和拖速對網具阻力、網口高度均存

7、在顯著影響。在不同水平擴張下，拖速從1.5 Kn增加到3.5 Kn時，網具阻力平均增大41.19%，且隨著拖速的增大，網具阻力的增大幅度減?。浑S著水平擴張的增大，盡管網具阻力的增大幅度也隨之增大，但增大幅度不大，平均不到1%（0.925%）。在拖速分別為1.5 Kn、2.0 Kn和2.5 Kn時，網口最優(yōu)形狀均為L/S=0.55時；拖速為3.0 Kn和3.5 Kn時，網口最優(yōu)形狀均為 L/S=0.40時，表明在較高速度拖曳時，對網口的水

8、平擴張要求不需要太大。
　?。?）改變重錘重量對網口高度、網具阻力和能耗系數(shù)的變化存在顯著性影響。改變重錘重量主要是為了調節(jié)南極磷蝦拖網的捕撈作業(yè)水層。實際生產時，船長一般根據(jù)磷蝦棲息水層晝夜垂直移動的特點，白天和晚上均要調整重錘的重量。結果表明，配置300kg重錘時，網口高度提高了約3.08%（對比未加重錘），重錘重量從300 kg增加到600 kg，網口高度變化幅度較小，但是隨著重錘重量的增加，拖網能耗系數(shù)降低，裝配300 k

9、g和600 kg重錘時的能耗系數(shù)變化曲線相差很小。故可認為，在保證網具能達到預設的水層時可以不需要配置過重的重錘以便起網時方便操作。
　?。?）內襯網線面積的變化對網具阻力和網口高度具有極顯著影響。隨著拖速的增大，內襯網線面積的變化對網具阻力的變化幅度會增大，對應的能耗系數(shù)也呈現(xiàn)相同的規(guī)律。在低拖速(V≤2.0 Kn)和較低的水平擴張時，在保證磷蝦不會通過網目擠壓或逃逸的前提下，可考慮將內襯網的線面積比優(yōu)化為16.93%，即由網身

10、第四段開始附加內襯網會更有利于捕撈效率的提高和降低能耗。
　?。?）拖曳水槽試驗的拖網阻力隨拖速的變化在拖速低于2.5 Kn和海上實測拖網阻力基本相等，在拖速高于2.5 Kn時拖曳水槽試驗的拖網阻力明顯大于海上實測的拖網阻力，拖曳水槽試驗的拖網阻力比海上實測的拖網阻力平均大8.76%，而通過循環(huán)水槽試驗得出的網具阻力平均比拖曳水槽試驗的拖網阻力大21.74%，比海上實測的拖網阻力平均大31.61%。雖然試驗網板在低拖速（V≤2.0

11、 Kn）時水平擴張很小，但在拖速超過2.0 Kn時網口擴張還是可以滿足磷蝦拖網作業(yè)特性的。當然為了能夠保證在低拖速時網具也能達到較好的網形效果，對于低拖速，較大擴張的網板開發(fā)也是非常有意義的。因此，在接下來的拖網優(yōu)化試驗中，應該考慮將網具模型再變大，將主尺度縮小，擴大網板模型有利于對網板真是情況進行較好的了解和試驗，降低模型失真帶來的誤差。通過在三種試驗條件下的拖網阻力與拖速的關系擬合優(yōu)化公式為：R=135.06V1.4706（R2=0