基于海上實測和模型試驗的南極磷蝦中層拖網(wǎng)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(nèi)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(guān)注。單船中層拖網(wǎng)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(wǎng)也從2009年的大網(wǎng)目磷蝦拖網(wǎng)改進為小網(wǎng)目磷蝦拖網(wǎng)。和大網(wǎng)目拖網(wǎng)相比，小網(wǎng)目拖網(wǎng)規(guī)格相對較小，作業(yè)時不會出現(xiàn)如大網(wǎng)目拖網(wǎng)那樣的相互纏繞，操作較為方便簡單，起、

2、放網(wǎng)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(nóng)業(yè)部南極海洋生物開發(fā)專項相關(guān)調(diào)查工作，認為我國南極磷蝦捕撈漁船目前使用小網(wǎng)目磷蝦拖網(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)具性能的影響。（3）網(wǎng)板的擴張性能與網(wǎng)具的配置關(guān)系，網(wǎng)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(wǎng)板按照田內(nèi)準則制作模型網(wǎng)板，通過拖曳水槽研究網(wǎng)板的阻力與曳綱和速度的變化以及網(wǎng)板在拖網(wǎng)系統(tǒng)中阻力分配情況。（4）南極磷蝦拖網(wǎng)內(nèi)襯網(wǎng)網(wǎng)衣較多，且內(nèi)襯網(wǎng)網(wǎng)目較小，雖然捕撈產(chǎn)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(nèi)襯網(wǎng)的線面積對網(wǎng)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(wǎng)具阻力和網(wǎng)口高度的變化與拖速和曳綱長度的關(guān)系，研究海上實測和模型試驗的南極磷蝦拖網(wǎng)性能。
　　上述（1）的問題和下述（1）的試驗結(jié)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(wǎng)試驗收集的數(shù)據(jù)，通過研究分析得出網(wǎng)位變動與拖速和曳綱間的關(guān)系，試驗網(wǎng)記為1號拖網(wǎng)。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(jié)果均是基于作者于2016年1月至5月在中國水產(chǎn)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(wǎng)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(jié)果，試驗網(wǎng)可記為2號拖網(wǎng)。
　　本文通過海上實際生產(chǎn)時的拖網(wǎng)捕撈數(shù)據(jù)，結(jié)合東京海洋大學循環(huán)水槽和日本水產(chǎn)工學研究所拖曳水槽模型試驗，得到的主要結(jié)果如下：
　?。?）南極磷蝦拖網(wǎng)（Net1）的網(wǎng)位變化主要由曳綱長度決定，曳綱每增加20 m，網(wǎng)位深度平

6、均下降約1.9 m，曳綱長度對磷蝦拖網(wǎng)網(wǎng)位的影響極顯著。拖速由低速（1.0 Kn）增至高速（3.0 Kn）時，網(wǎng)位平均上升速率約2.9 m/Kn，網(wǎng)口高度平均降低19.8％。拖速對網(wǎng)位和網(wǎng)口高度的影響顯著。網(wǎng)位調(diào)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(wǎng)袖端水平擴張與下綱長度之比（L/S）的改變導致網(wǎng)具阻力的變化幅度較小，而改變拖速時網(wǎng)具阻力的變化幅度較大。水平擴張比（L/S）和拖速對網(wǎng)具阻力、網(wǎng)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(wǎng)具阻力平均增大41.19%，且隨著拖速的增大，網(wǎng)具阻力的增大幅度減小；隨著水平擴張的增大，盡管網(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)口的水

8、平擴張要求不需要太大。
　?。?）改變重錘重量對網(wǎng)口高度、網(wǎng)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(diào)節(jié)南極磷蝦拖網(wǎng)的捕撈作業(yè)水層。實際生產(chǎn)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(diào)整重錘的重量。結(jié)果表明，配置300kg重錘時，網(wǎng)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(wǎng)口高度變化幅度較小，但是隨著重錘重量的增加，拖網(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)時方便操作。
　　（4）內(nèi)襯網(wǎng)線面積的變化對網(wǎng)具阻力和網(wǎng)口高度具有極顯著影響。隨著拖速的增大，內(nèi)襯網(wǎng)線面積的變化對網(wǎng)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(wǎng)目擠壓或逃逸的前提下，可考慮將內(nèi)襯網(wǎng)的線面積比優(yōu)化為16.93%，即由網(wǎng)身

10、第四段開始附加內(nèi)襯網(wǎng)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(wǎng)阻力隨拖速的變化在拖速低于2.5 Kn和海上實測拖網(wǎng)阻力基本相等，在拖速高于2.5 Kn時拖曳水槽試驗的拖網(wǎng)阻力明顯大于海上實測的拖網(wǎng)阻力，拖曳水槽試驗的拖網(wǎng)阻力比海上實測的拖網(wǎng)阻力平均大8.76%，而通過循環(huán)水槽試驗得出的網(wǎng)具阻力平均比拖曳水槽試驗的拖網(wǎng)阻力大21.74%，比海上實測的拖網(wǎng)阻力平均大31.61%。雖然試驗網(wǎng)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(wǎng)口擴張還是可以滿足磷蝦拖網(wǎng)作業(yè)特性的。當然為了能夠保證在低拖速時網(wǎng)具也能達到較好的網(wǎng)形效果，對于低拖速，較大擴張的網(wǎng)板開發(fā)也是非常有意義的。因此，在接下來的拖網(wǎng)優(yōu)化試驗中，應該考慮將網(wǎng)具模型再變大，將主尺度縮小，擴大網(wǎng)板模型有利于對網(wǎng)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(wǎng)阻力與拖速的關(guān)系擬合優(yōu)化公式為：R=135.06V1.4706（R2=0