柱桩式铜合金围栏网养殖设施的发展现状与分析

王 磊，王鲁民，黄 艇，石建高，刘永利，刘 勤，齐广瑞，王帅杰

(1.农业部远洋与极地渔业创新重点实验室，中国水产科学研究院东海水产研究所，上海 200090； 2.美国国际铜专业协会上海代表处，上海 200020)

柱桩式铜合金围栏网养殖设施的发展现状与分析

王 磊1，王鲁民1，黄 艇2，石建高1，刘永利1，刘 勤1，齐广瑞1，王帅杰1

(1.农业部远洋与极地渔业创新重点实验室，中国水产科学研究院东海水产研究所，上海 200090； 2.美国国际铜专业协会上海代表处，上海 200020)

柱桩式铜合金围栏网养殖设施由柱桩及围网网衣组成，相对于网箱及养殖木筏等近岸海水养殖设施，该设施具有较好的抗风浪性能，养殖空间大，养殖环境趋于自然生态。本文以项目组近几年在围栏设施设计与建造方面的工作为基础，介绍了我国目前柱桩式铜合金围栏网养殖设施的发展状况及围栏设施的结构与建造方案等，并联系实际在围栏设施结构强度设计及围栏养殖管理等方面提出几点建议，为我国柱桩式围栏设施及围栏养殖产业的健康发展提供参考。

养殖设施； 水产养殖； 围栏网； 铜合金网衣

海水鱼类养殖是我国水产养殖的主要产业之一，近年来，由于水质的恶化及过度捕捞等外部环境影响， “转捕为养”逐渐成为发展主体，随着水产养殖技术进步及相关政策的激励等，水产养殖业发展快速[1-3]。2015年我国海水养殖的总产量为1 875.63×104t，较2014年的1 812.65×104t增加了3.47%[4]。海水养殖的水产品为人类提供了丰富的海鲜食品，产生了良好的经济效益和社会效益。海水养殖业的高速发展也带来了诸多问题，如养殖水体污染，鱼病多发，养殖水产品的质量安全等[5-7]。因此，改善和恢复海水养殖的生态环境，提高养殖水产品的质量等已成为海水养殖业乃至整个水产养殖业急需解决的问题[5-7]。

习近平总书记2013年7月在中共中央政治局第八次集体学习时强调，“要保护海洋生态环境，着力推动海洋开发方式向循环利用型转变。要下决心采取措施，全力遏制海洋生态环境不断恶化趋势，让我国海洋生态环境有一个明显改观，让人民群众吃上绿色、安全、放心的海产品”[8]。“十三五”国家科技创新规划也明确指出：“改善渔业生态环境，强化优质蛋白供给，引领海洋农业与淡水渔业健康发展”[9]。通过改善和改进水产养殖的设施装备和养殖方式，开发可利用的深海养殖水域，进行低密度，无药品使用的生态养殖模式，提高养殖鱼类的品质，可作为水产养殖健康发展的一条重要途径[10-12]。

目前我国的海水养殖设施主要分为网箱，浮式养殖筏，陆地养殖工厂及围网养殖设施等[12-13]。柱桩式铜合金围栏网养殖设施是一种建造于开放或半开放海域的大型围网养殖设施，该设施构造的养殖空间大，养殖密度较低，养殖鱼类的病害发生率较低，品质好，得到水产品市场及消费群体的认可[14-16]。本文从围栏设施的设计与建造，围栏网网衣的连接与布设，围栏养殖技术的应用等方面展开论述，并对现有围栏设施及养殖应用方面存在的一些问题进行探讨，为围栏养殖设施的技术改进和推广应用提供参考。

1 围栏养殖设施概述

1.1浅海及滩涂围栏养殖设施

围栏养殖属于围网养殖，围栏是在围网的基础上增加桩栏作为网围的支撑，其出现的早期主要是利用滩涂和浅海等资源采用网围与围栏等手段进行水产养殖作业，对比网箱和浮式养殖筏，围网养殖的养殖水体大，养殖密度低，且底部是海底，是一种介于养殖与增殖之间，接近自然的生态养殖方式[17-19]。此类设施通常设置于滩涂的中、高潮位或港湾浅海区，因此也分为滩涂低坝高网养殖和港湾围网养殖。滩涂低坝高网主要包括堤坝、固定桩、围网和蓄水池三个部分，涨潮时淹没于水下，退潮时蓄水池内保持一定水位，围网高于水位用于拦鱼。堤坝主要为土坝或混凝土坝，固定桩主要是直径6～10 cm的毛竹，围网的网衣材料多为聚乙烯网衣[17-23]，见图1。

图1 滩涂低坝高网养殖示意图[17] Fig.1 View of low dam-high net methods breeding in mud flat1.固定桩 2.桩头 3.纲绳 4.上层网 5.固定绳 6.竹削 7.闸口 8.下层网 9.堤坝1.fixed pile 2.pile head 3.rope 4.upper net 5.fixed rope 6.bamboo cutting 7.gate 8.lower network 9.dam

滩涂围栏养殖设施的结构强度不高，因此选址时需要避开强潮流和台风等袭击，由于设施建造于滩涂等地，设施内容易淤积泥沙，需要不定期地清理淤泥，并对堤坝和桩栏进行维护加固，在使用一段时间后，根据实际情况更换网衣和固定桩等[17,23]。港湾围栏养殖的选址需要选择水流交换通畅，潮差和风浪较小的港湾，建造时多以栅围为主，筑堤为辅，网衣材料为高强度纤维网衣或金属网，并需要有效的防污损生物附着措施。在实际应用中，由于受到海水潮汐、风浪、水深，附着物和地质等诸多因素的限制，其技术难度远大于湖泊和河道内的围栏养鱼，加之前期纤维渔网防污技术及金属网腐蚀等条件的约束，港湾围栏养殖多作为理论及试验阶段，较少见于生产[17,22]。

1.2柱桩式铜合金围栏网养殖设施的发展

随着水产养殖业及海岸工程技术的发展，在早期围栏养殖设施的基础上，一种大型的柱桩式铜合金围栏网养殖设施得以设计建成并投入使用[14-15]。该设施利用钢筋混凝土桩或钢管桩作为固定桩支撑，围网网衣采用铜合金编织网连接超高强聚乙烯网衣[24]，目前设施建造的海域水深一般在10 m～30 m，布局形式根据建造海域情况各有不同，设施的整体结构强度较高，抗风浪性能好。

我国目前已建成此类柱桩围栏养殖设施多处，主要分布于浙江沿海。2012年，我国首个大型柱桩式铜合金围栏网养殖设施于浙江台州大陈岛海域建成并投入使用[16](图2a)，该设施为周长约360 m的正八边形布局，固定桩采用混凝土柱桩，围网由上部超高强聚乙烯网衣与下部铜合金编织网组成；2013年，大陈岛海域建成我国第二个柱桩式铜合金网衣围栏网(图2b)，设施为圆形布局结构，周长约380 m，设施的固定桩为钢管柱桩，内外圈双排布局，外圈防护网衣为超高分子量聚乙烯网衣，内圈网衣由铜合金编织网与超高强聚乙烯网衣连接组成[25]；2016年，大陈岛海域建成我国目前最大的铜合金围栏网养殖设施(图2c)，设施布局为矩形，周长约720 m，柱桩为钢管桩，网衣由上部超高强聚乙烯网衣及下部铜合金编织网组成。

柱桩式铜合金围栏网养殖设施结合了铜合金网衣的特性以及海岸桩基工程技术，同时，养殖技术的发展以及良好的水产品市场需求都为此设施的建造和发展提供了基础。围栏设施的建造使用为企业创造了良好的经济效益，也因此得以推广和发展，设施的结构从柱桩的设计建造到围网的连接技术等都在不断改进。

图2 八边形(a)、圆形(b)、矩形(c)围栏养殖设施Fig.2 octagon(a), circle(b), rectangle(c) net enclosure culture facility

2 柱桩式铜合金围栏网养殖设施的结构与建造

2.1围网的结构组成

围网由三部分组成，上部与下部为超高强聚乙烯网衣，中部为铜合金编织网[24]，见图3。

图3 固定桩及围网结构示意图Fig.3 Sketch map of fixed pile and purse seine1.桩桥 2.防逃网 3.围网上部与中部连接 4.铜合金编织网 5.围网与固定桩的连接 6.围网中下部连接7.底网 8.柱桩1. pile bridge 2. blocking net 3. connection of upper and middle net 4. copper alloy woven net 5. connection of fence and fixed pile 6. connection of middle and lower net 7. bottom net 8. pile

围网上部防逃网网衣材料通常选择强度高的超高分子量聚乙烯网衣，其规格和网高根据设施的整体设计而定，目前常用的网衣网目长度为4～6 cm(图4a)，网衣的高度需要根据建设海域的水深和桩高确定。此部分网衣在低潮时会全部露出水面，涨潮时会有部分高度被海水淹没，其主要作用是在涨潮时防止鱼类逃逸，因此也可称作防逃网[16,24-25]。

围网的中部采用铜合金编织网，也是围网水交换及围鱼的主要部分。铜合金网衣自上世纪80年代已开始在国外应用于海水养殖网箱，对比合成纤维网衣，铜合金材料的网衣具有结构强度高，抗海洋污损生物附着等特性，同时铜材料也具有耐海水腐蚀，抑菌等特性[26-33]，铜网衣的抗生物附着特性保证了其透水性，降低了网衣水阻力，提高了设施局部和整体的抗风浪性能，解除了早期围栏养殖设施围网材料的局限性[15,28]。目前选用的铜合金编织网丝径为4～5 mm，网目尺寸为4～5 cm(图4b)。网衣的高度根据建设海域的低潮水深确定，通常设计为网衣上缘高于低潮位1～2 m[16,24-25]。

图4 聚乙烯网衣(a)与铜合金编织网(b)网衣网目Fig.4 polyethylene net (a) and copper alloy woven net (b) mesh

2.2网衣的连接与固定

网衣的连接主要包括上中部连接，围网与固定桩之间的连接，围网中下部连接及底网与海底之间的连接与固定[24,34]，见图3。

为增加连接处的强度，上下纤维网衣与中间铜网衣的连接处需要重叠30～50 cm，并通过固定网缘的纲绳进行连接[24]。围网网衣与固定桩的连接目前主要有两种方式，即整体式围网网衣与固定桩的连接及分段式围网网衣与固定桩的连接，两种方式的技术原则是保证围网网衣与固定桩之间的牢固和防摩擦[34]。围网底部的纤维底网是用于围网在海底的固定，根据泥层厚度，纤维网衣一般需要埋入底泥中50～100 cm，防止鱼类钻泥逃逸[24-25]。设施在后期使用时需要在低潮时或通过潜水员经常检查，发现有破损迹象时及时修补。

2.3固定桩及其建造

目前围栏养殖设施的固定桩主要是混凝土桩和钢管桩，桩的直径范围为0.6～1.2 m，钢管桩的壁厚在10～20 mm，桩间距在4～6 m，桩规格及桩间距的确定需要以设施的结构强度与设施整体布局要求确定。混凝土桩即钢筋混凝土灌注桩，其特点是节省钢材，造价低，可根据强度需要塑筑不同规格的固定桩，但对海上建造技术要求较高，费时较长[35]。钢管桩为预制桩，特点是强度高，挤土影响小，建造较为方便[36]。在钢管桩的内部浇筑混凝土可以进一步提高桩的强度[37]，可作为围栏柱桩强度设计的参考，同时也需要参考建设海区的地理与海况等环境条件，结合设施的整体建造与布局方案进行合理设计。

对于单根固定桩，以海底平面为基准可分为两部分，上部高度根据水深及养殖需求设计决定，泥下部分需要根据海底地质及施工要求决定深度。固定桩的建造参照各种类海洋柱桩的施工方案和相关标准规范等进行建造施工，建造完成后由相关部门进行验收。

2.4设施的布局

围栏养殖设施布局根据养殖海域的使用规划及养殖管理需要设计制定,布局的整体形式没有固定参照，目前的此类设施基本都建造于靠近岛岸的开放海域，受海域地理等局限较小，因此布局形式多样，有圆形、方形和多边形等，其布局形式主要是考虑养殖规划区的合理利用及养殖管理规划的需求，设施内部围网布设边界以圆形或椭圆形较好，方形布局及内部网栏隔断等折角处的围网布置宜平滑过度，以适应鱼类沿网衣边界巡游[22]。虽然布局形式多样，但总的布局结构主要划分为围栏养殖设施的外围框架，内部养殖区隔断以及养殖操作平台等[24]，以圆形围栏设施为例，见图5。

2.5养殖和管理

大型柱桩式铜合金围栏网养殖设施是基于早期的滩涂围栏养殖技术发展起来的，且养殖方式及管理与传统的深水网箱养殖也比较相似[18-19]，以其为参照进行区别补充，总结为如下几个方面进行叙述。

2.5.1 养殖海域

对比滩涂围栏养殖，现有柱桩式围栏设施的养殖区域和养殖水体更大，良好的水交换可以保证养殖水体的水质，为养殖鱼类提供更好的生长环境。但在养殖过程中也需要监测水体的温度和盐度等水质参数的变化，特别在雨水较多的月份更要注意实施监测，避免水质变化造成鱼病突发等状况[25,38]。

图5 圆形围栏养殖设施整体结构示意图Fig.5 overall structure of circular fence aquaculture facilities1. fixed pile of outer ring 2. protection net of outer ring 3. support connection between inner and outer ring 4. fixed pile of inner ring 5. inner fence 6. inner walkway 7. walkway on partition 8. partition net 9. partition fixed pile 10. breeding operation platform 11. management platform

2.5.2 养殖苗种

根据围栏养殖的鱼种不同需要有针对性的养殖技术，围栏设施养殖作为一种较高投入和风险的养殖模式，需要选择有较高经济价值的养殖品种。目前我国的铜合金围栏网养殖设施养殖的鱼类品种主要是大黄鱼，大黄鱼是一种越冬洄游性鱼类，其越冬的极限水温在7℃[39]，因此在浙江省及以北的沿岸海区很难达到大黄鱼养殖的越冬条件，一般养殖周期在每年的5月份投苗，12月份起捕，苗种的规格为平均体重300 g/尾，成鱼的规格平均体重600 g/尾[25]。

2.5.3 饵料投喂

围栏养殖设施的鱼类饵料和投喂等也与传统的网箱养殖有一定类似和区别之处。饵料主要是湿性颗粒饲料和配合鱼饲料，湿性颗粒饲料主要利用低值冰冻杂鱼制成，相比配合鱼饲料成本较低，但饵料质量安全难以控制，也不利于环境和资源的保护。配合鱼饲料由工厂生产，成本较高，但质量安全容易控制，对鱼类生长较好[40-42]。

围栏设施养殖的投喂量应适当控制，建议在鱼类生长较快的7～9月份每天投喂1次，其它时间应适当减少投喂次数，尽量利用围栏养殖的宽阔水域优势，使养殖鱼类觅食天然饵料，包括海藻和小鱼小虾等，提高养殖鱼类的品质，同时可降低养殖对该海域水体的环境压力[19,43]。

2.5.4 围栏起捕

大黄鱼围栏养殖的周期通常为4～12月，上市成鱼的规格主要为450～650 g，上市时间主要在每年的10月～翌年1月，特别是在春节前较为集中[25]，可以根据市场需求及养殖状况进行适当调整。起捕的方式目前主要通过围栏内小型围网进行驱赶集鱼，然后通过围栏设施上的吊机吊起渔获网兜放入渔获运输船的鱼箱内，储存方式主要为冰鲜，起捕时间多选择夜间，可更好地保持大黄鱼金黄的体色。随着围栏设施的发展及其向深远海海区的推进，研发适用于围栏养殖设施的起捕技术和装备也成为围栏养殖设施发展的一个重要方向。

2.6设施维护

由于围栏养殖设施多建于开放或半开放海域，并需要保证良好的水流交换，因此不可避免地需要经受风浪甚至台风的考验，设施的设计强度要求更高，也对设施的日常维护提出更高的要求。设施的围网网衣为金属网衣和超高强纤维网，对比网衣的强度，网衣的连接处是较为薄弱的环节，因此管理或养殖工作人员需要经常检查网衣的连接处和磨损处，潮水以下的网衣及海底布网处需要专业的潜水员进行检查和维护，尤其在预报的台风来临之前需要仔细检查并加固设施的相关部位，尽量避免损失。

3 讨论

柱桩式铜合金围栏网设施养殖作为一种较新的生态养殖模式，可以很大程度避免养殖污染等问题，同时提高养殖鱼类的品质，具有良好的经济效益和生态效益，对比传统的高密度近岸和滩涂养殖，其优势明显。我国的铜合金围栏网养殖设施经过近几年的发展和完善，围栏设施的结构设计与建造技术有了较大的提高，但由于发展时间较短，仍存在发展空间。

3.1存在的问题

(1)围网网衣的结构与连接技术不完善。实践证明，网衣的连接处仍是整个设施结构的薄弱点，需要工作人员经常检修。

(2)固定桩的强度设计和布局规划不完善。目前设施固定桩的强度设计和规格选取没有依据，且固定桩的布局很少考虑设施整体和局部的受力，在设施的迎流面等受力较大的部分没有加强结构的设计，因此其布局合理性还需要提高，以进一步增强其抗风浪能力。

(3)养殖模式的建立与管理不完善。作为一种新型的生态养殖模式，铜合金围栏网养殖需要有明确的目标及养殖管理方式，目前的设施养殖模式定位不够明确。作为养殖高附加值鱼类的生态养殖模式，不应为追求经济效益增加养殖密度和饵料投喂量，如此不仅降低了养殖鱼类的品质，增加鱼类病害，也对设施和环境造成了压力，是舍本逐末的不当做法[43]。

3.2技术改进与研究方向

(1)优化改进围网网衣的结构设计及连接技术，在保证网衣结构强度的基础上，研发快速牢固的网间连接技术，提高围栏网设施的网衣结构强度。

(2)通过试验及数值模拟等方法研究设施的受力，为设施整体和局部的强度设计提供依据，同时也为设施的强度布局提供依据，合理利用资源设计建造更为安全的围栏设施。

(3)围栏设施养殖模式及养殖管理体系的研究确立，为行业的规范发展提供指导。

(4)围栏设施配套技术装备的研制，包括围栏设施养殖监控及围栏养殖精准投喂等技术的研究。

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Currentsituationandanalysisofcopperalloyfenceaquaculturefacilitieswithpillarpile

WANG Lei1， WANG Lu-min1， HUANG Ting2， SHI Jian-gao1，LIU Yong-li1， LIU Qin1， QI Guang-rui1， WANG Shuai-jie1

(1.KeyLaboratoryofOceanicandPolarFisheries,MinistryofAgriculture;EastChinaSeaFisheriesResearchInstitute,ChineseAcademyofFisherySciences,Shanghai200090,China; 2.TheInternationalCopperAssociation,Ltd. (ICA),Shanghai200020，China)

Pillar-type copper alloy fence facility is a large aquaculture facility emerged in recent years in the East China Sea by purse-seine netting and piling composition. Compared to the valve cage and breeding facilities, copper alloy fence mesh marine culture facility which tends to be more eco-aquaculture has good anti-wave performance and wider breeding space. Based on the project-team′s previous work on designing and manufacturing of copper alloy aquaculture facilities, this paper introduced the situation, structure and construction of fence net copper alloy aquaculture facilities in recent years in China. To push the sustainable development of the pillar -type copper alloy mesh fence and large fenced aquaculture industry of China, several proposals were supposed on the structure strength, the management of the mesh fence aquaculture, and so on.

aquaculture facilities; aquaculture; fence mesh; copper alloy netting

2095-3666(2017)03-0197-07

10.13233/j.cnki.fishis.2017.03.007

2017-05-09

：2017-07-13

中国水产科学研究院基本科研业务费资助(2017HY-ZD06)

王 磊(1980-)，硕士，助研，研究方向：渔业工程。E-mail: Emperor0228@163.com

王鲁民，研究员。E-mail：lmwang@eastfishery.ac.cn

S 953.4

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