網(wǎng)箱養(yǎng)殖已成為我國海水魚類養(yǎng)殖最主要的方式之一。但在波濤洶涌的大海中，網(wǎng)箱養(yǎng)殖業(yè)者常常面臨狂風(fēng)巨浪的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。為應(yīng)對臺風(fēng)等災(zāi)害，人們進(jìn)行了多種嘗試，各類抗風(fēng)浪網(wǎng)箱應(yīng)運(yùn)而生，從浮式、重力式、升降式，再到現(xiàn)在的坐底式和大型養(yǎng)殖平臺等等，這些網(wǎng)箱設(shè)施有效減輕了風(fēng)浪對養(yǎng)殖生產(chǎn)的影響，保障了養(yǎng)殖者的經(jīng)濟(jì)利益。近期，研究人員設(shè)計(jì)了一款新型復(fù)式抗風(fēng)浪網(wǎng)箱，這種網(wǎng)箱究竟有何獨(dú)特之處，它如何抵御惡劣的海況呢？一起來了解下吧。
01海上“猛獸”——臺風(fēng)我國是世界上臺風(fēng)災(zāi)害最為嚴(yán)重的國家之一，臺風(fēng)登陸引起的狂風(fēng)、暴雨、風(fēng)暴潮等災(zāi)害具有極大的破壞性，給我國沿海的設(shè)施漁業(yè)造成了嚴(yán)重?fù)p失。2019年，16級臺風(fēng)“利奇馬”登陸浙江溫嶺，導(dǎo)致浙江、江蘇多地水產(chǎn)養(yǎng)殖損失慘重。浙江的網(wǎng)箱養(yǎng)殖以大黃魚為主，在這次超強(qiáng)臺風(fēng)的襲擊中，傳統(tǒng)漁排網(wǎng)箱根本無法抵抗，在風(fēng)浪的侵蝕下瀕臨破碎，僅離岸較遠(yuǎn)的深水網(wǎng)箱得以幸存。2022年，16級臺風(fēng)“暹芭”襲擊廣東多地，網(wǎng)箱養(yǎng)殖受災(zāi)首當(dāng)其沖，90%以上的網(wǎng)箱被打爛、摧毀，沖到岸上或不知所蹤，養(yǎng)殖魚群全部破網(wǎng)逃逸，僅陽江一地網(wǎng)箱養(yǎng)殖損失就達(dá)8億元。
目前，我國近海養(yǎng)殖以筏式和普通網(wǎng)箱養(yǎng)殖為主。當(dāng)臺風(fēng)過境時(shí)，筏式聯(lián)排的放置方式易使繩索交纏，養(yǎng)殖產(chǎn)品大面積受災(zāi)；普通網(wǎng)箱相比于筏式養(yǎng)殖，雖然其固定的框架結(jié)構(gòu)增強(qiáng)了穩(wěn)定性，但框架以木質(zhì)材料為主，抗風(fēng)浪能力非常有限；而深水網(wǎng)箱多設(shè)在較深的海域，具有一定的抵御風(fēng)浪和水流的能力，且設(shè)施化程度較高。
隨著對網(wǎng)箱水動(dòng)力及安全技術(shù)研究的逐漸深入，深水網(wǎng)箱應(yīng)對臺風(fēng)等海洋災(zāi)害氣候的能力不斷提升。
02從引進(jìn)模仿到自主研發(fā)：中國抗風(fēng)浪網(wǎng)箱發(fā)展歷程“工欲善其事，必先利其器”。拓寬海洋養(yǎng)殖空間，離不開養(yǎng)殖裝備的助力。深水抗風(fēng)浪網(wǎng)箱是一種科技含量較高的養(yǎng)殖設(shè)施，一般設(shè)置于水深15 m以上的開放海域和半開放海域。與普通網(wǎng)箱相比，深水網(wǎng)箱具有生產(chǎn)水域廣、水產(chǎn)品品質(zhì)佳、抗風(fēng)浪能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在調(diào)整海洋產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、開辟漁業(yè)發(fā)展新空間、帶動(dòng)漁民就業(yè)增收方面具有重要意義。
我國深水網(wǎng)箱的發(fā)展歷程大致分為以下3個(gè)階段：1. 引進(jìn)與初步探索階段（20世紀(jì)末至21世紀(jì)初）我國對深水抗風(fēng)浪網(wǎng)箱設(shè)施的探索最早可追溯至20世紀(jì)末。1998年，海南省首次從挪威引進(jìn)大型高密度聚乙烯（HDPE）柔性抗風(fēng)浪網(wǎng)箱，因中挪兩國海域環(huán)境條件相差過大，導(dǎo)致引進(jìn)的網(wǎng)箱在我國并不適用。2002年，我國第一套擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的HDPE升降式深水網(wǎng)箱成功下水。到2006年，我國沿海深水網(wǎng)箱數(shù)量已達(dá)3700余只，年產(chǎn)量約6萬噸。在這個(gè)階段，我國開始關(guān)注深水抗風(fēng)浪網(wǎng)箱的研發(fā)，以解決近海養(yǎng)殖空間有限和淺海養(yǎng)殖對海洋環(huán)境造成的壓力問題，但網(wǎng)箱的抗風(fēng)浪性能還有待提高。2. 研發(fā)和試驗(yàn)階段（2010—2017年）隨著深水抗風(fēng)浪網(wǎng)箱的重要性日益凸顯，我國加大了在這一領(lǐng)域的研發(fā)。在“十二五”規(guī)劃下，我國網(wǎng)箱技術(shù)向更深、更遠(yuǎn)、更開闊的海域布局，深水網(wǎng)箱也朝著深遠(yuǎn)海抗風(fēng)浪平臺方向發(fā)展。在這個(gè)階段，出現(xiàn)了一些新型的深水抗風(fēng)浪網(wǎng)箱，如采用高強(qiáng)度金屬材料制成的網(wǎng)箱，以及更為復(fù)雜的浮體和錨泊系統(tǒng)，提高了網(wǎng)箱的抗風(fēng)浪能力。3. 快速發(fā)展階段（2017年至今）在這個(gè)階段，深水抗風(fēng)浪網(wǎng)箱的技術(shù)逐漸成熟，開始在沿海地區(qū)推廣應(yīng)用，養(yǎng)殖生產(chǎn)朝規(guī)模化、集約化發(fā)展。養(yǎng)殖品種也逐漸增多，除了傳統(tǒng)的海水魚類，還包括了貝類、蝦類等。此外，隨著科技的進(jìn)步，智能化、自動(dòng)化養(yǎng)殖設(shè)備的應(yīng)用得到了推廣，如使用遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)、自動(dòng)化投喂系統(tǒng)、水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)等，大大提高了養(yǎng)殖管理的科學(xué)性和效率。2018年，大型智能養(yǎng)殖深遠(yuǎn)海網(wǎng)箱 “德海1號”成功抵御了17級超強(qiáng)臺風(fēng)而聞名全國。2020年，集養(yǎng)殖、智慧漁業(yè)、休閑漁業(yè)、科技研發(fā)、科普教育等功能于一體的新型海洋牧場“耕海1號”成功運(yùn)營，標(biāo)志著現(xiàn)代海洋牧場建設(shè)的重要組成部分——網(wǎng)箱技術(shù)，正在朝裝備化、設(shè)備智能化、生產(chǎn)集約化、管理信息化、環(huán)境可持續(xù)化方向發(fā)展。
總的來說，我國深水抗風(fēng)浪網(wǎng)箱的發(fā)展歷程體現(xiàn)了從引進(jìn)模仿到自主研發(fā)，從簡單應(yīng)用到規(guī)模化、集約化、智能化的發(fā)展軌跡。03新型復(fù)式抗風(fēng)浪網(wǎng)箱的設(shè)計(jì)按照中國船級社對海洋工程結(jié)構(gòu)物的劃分，網(wǎng)箱可分為柱穩(wěn)式、框架式、組合式、坐底式、自升式等類型。新型復(fù)式抗風(fēng)浪網(wǎng)箱，是基于我國海洋基礎(chǔ)條件而設(shè)計(jì)的柱穩(wěn)式深水養(yǎng)殖設(shè)施。與傳統(tǒng)的HDPE重力式網(wǎng)箱（也是柱穩(wěn)式）抗風(fēng)浪結(jié)構(gòu)不同，新設(shè)計(jì)的網(wǎng)箱創(chuàng)新采用超靜定抗風(fēng)浪結(jié)構(gòu)，并用雙浮筒結(jié)構(gòu)取代傳統(tǒng)的浮圈和浮架結(jié)構(gòu)。
目前，HDPE因材料強(qiáng)度和硬度高、方便加工，同時(shí)原料來源廣、價(jià)格較低，在深水重力式網(wǎng)箱上應(yīng)用廣泛。新型復(fù)式抗風(fēng)浪網(wǎng)箱，除網(wǎng)衣外，網(wǎng)箱整體采用AH36鋼打造，在屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度方面均優(yōu)于HDPE材料，同時(shí)避免了高分子材料老化問題，提升了使用性能和使用壽命。傳統(tǒng)圓形HDPE網(wǎng)箱，由多根小尺度立柱提供水線面剛度，雖然減小了波浪載荷，但其應(yīng)對上部載荷的變化比較明顯。當(dāng)上部載荷有變化時(shí)，整體會(huì)出現(xiàn)較大的傾斜，影響其功能性的使用。因此，該類網(wǎng)箱無法在上部布置較大的物資儲(chǔ)備和甲板使用面積。
而新型復(fù)式抗風(fēng)浪網(wǎng)箱的雙浮筒設(shè)計(jì)不僅可以提供浮力，還可以根據(jù)放置海域的海浪狀況調(diào)節(jié)浮筒間距。這樣有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)：一是可以避開海域出現(xiàn)頻率最高的波浪周期，二是網(wǎng)箱上部承受波浪載荷也不影響功能性的使用，增加了網(wǎng)箱使用面積。此外，該種網(wǎng)箱在躲避海上的狂風(fēng)巨浪非�！奥斆鳌�。它有一個(gè)能裝很多水的“大肚子”，稱為“壓載水艙”。當(dāng)遇到惡劣天氣時(shí)，可打開網(wǎng)箱海底門，往它的“大肚子”里灌水，“喝飽水”的網(wǎng)箱體變重，會(huì)慢慢潛到水下。因此，即便是海上的狂風(fēng)呼嘯，也不會(huì)損傷到養(yǎng)殖區(qū)的魚群。當(dāng)需要網(wǎng)箱上浮時(shí)，可將它“肚子”里的海水“吐”出來，“吐”完水的網(wǎng)箱變輕，會(huì)像皮球—樣浮上來。新型復(fù)式抗風(fēng)浪網(wǎng)箱壓載水艙的水總量達(dá)到1.6萬立方米。它完成一次“喝水”和“吐水”，也即完成一次下潛和上浮過程，大約需要2小時(shí)。
坐底式的升降式網(wǎng)箱，雖在極端天氣的適應(yīng)性好，但需要在海底進(jìn)行地基施工作業(yè)，且后續(xù)無法再更換養(yǎng)殖水域，不僅造價(jià)高昂，長時(shí)間在固定海域養(yǎng)殖還容易導(dǎo)致水質(zhì)變差或污染，破壞水域生態(tài)環(huán)境。此外，升降式網(wǎng)箱受水深的影響較大，一旦網(wǎng)箱觸底入泥，就會(huì)產(chǎn)生連升降機(jī)構(gòu)都無法掙脫的吸附力，從而影響網(wǎng)箱的升降功能，目前國內(nèi)已有網(wǎng)箱出現(xiàn)該問題。而新型復(fù)式抗風(fēng)浪網(wǎng)箱的網(wǎng)體較深，水下部分的網(wǎng)體即使不上升或下沉，對魚類的影響也不大，從而大大提升了養(yǎng)殖效率，確保了魚類的安全。關(guān)于新型復(fù)式抗風(fēng)浪網(wǎng)箱的主體結(jié)構(gòu)、浮筒、立體浮框以及抗風(fēng)浪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等，可點(diǎn)左下方的閱讀原文。
04展望深水網(wǎng)箱的不斷發(fā)展與變革，體現(xiàn)了技術(shù)創(chuàng)新和可持續(xù)發(fā)展的理念，這些技術(shù)的發(fā)展不僅提升了網(wǎng)箱養(yǎng)殖業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)防御能力，提高了養(yǎng)殖效率，也對海洋環(huán)境保護(hù)和漁業(yè)資源可持續(xù)發(fā)展作出了貢獻(xiàn)。未來，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和創(chuàng)新，我國深水抗風(fēng)浪網(wǎng)箱將朝著更加高效、環(huán)保、可持續(xù)的方向發(fā)展。