傳統(tǒng)海洋環(huán)境底棲生物采集裝置改進(jìn)研究

薛彬++李鐵軍++郭遠(yuǎn)明

摘要 鑒于傳統(tǒng)阿氏拖網(wǎng)等海洋底棲生物采集裝置實(shí)際工作中存在的不足，研制了一種新型采樣裝置，試驗(yàn)研究表明該裝置具有以下優(yōu)點(diǎn)：一是有效采集棲息在海底表面或底泥表層內(nèi)的底棲生物；二是有效解決完成采集后，在拖網(wǎng)裝置往上拉起的過程中底棲生物由拖網(wǎng)裝置的端口脫離的問題；三是有效保證在采集洋底棲生物的過程中，拖網(wǎng)裝置中至少有一部分網(wǎng)孔保持暢通，從而有效采集底棲生物。

關(guān)鍵詞 海洋；底棲生物；采集；方法

中圖分類號(hào) Q178.532 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739（2016）16-0228-02

海洋底棲生物的調(diào)查是海洋科學(xué)基礎(chǔ)綜合調(diào)查的重要組成部分，尤其是目前由于受人類活動(dòng)影響，近岸海底沉積物數(shù)量不斷增多，嚴(yán)重影響到生存在海底基質(zhì)上的底棲生物群落組成及生物量。因此，對(duì)于海洋底棲生物的調(diào)查研究逐漸受到重視[1-4]。目前針對(duì)海洋底棲生物的采樣方法及工具的研制還停留在20世紀(jì)60年代的水平，制約了相關(guān)研究的發(fā)展，鑒于此研制新的采樣方法及裝置具有現(xiàn)實(shí)和科學(xué)的雙重意義[5-15]。

1 阿氏拖網(wǎng)裝置存在的問題

目前采集海洋底棲生物時(shí)，通常采用的裝置為“阿氏拖網(wǎng)裝置”，在實(shí)際的底棲生物拖網(wǎng)采集過程中，通常是將拖網(wǎng)裝置通過2根繩索直接懸掛系于調(diào)查船只的船舷邊上，通過調(diào)查船只拖動(dòng)阿氏拖網(wǎng)裝置進(jìn)行底棲生物的采集操作[5-9，13]。裝置在采集海洋底棲生物時(shí)存在以下幾個(gè)方面的不足：一是在船只拖動(dòng)阿氏拖網(wǎng)裝置過程中，由于繩索斜向上拖動(dòng)，使得阿氏拖網(wǎng)裝置受到斜向上的拉力，因而阿氏拖網(wǎng)裝置往往容易被繩索往上拖起，導(dǎo)致位于海底上方，無法采集棲息在海底表面或底泥表層內(nèi)的底棲生物。二是由于阿氏拖網(wǎng)裝置的端口（即采集口）始終處于敞開狀態(tài)，這使得裝置完成采集后，在往上拉起的過程中，網(wǎng)內(nèi)的底棲生物容易受海流及水流影響，導(dǎo)致底棲生物由裝置的端口脫離。三是在船只拖動(dòng)阿氏拖網(wǎng)裝置的過程中，隨底棲生物一同進(jìn)入拖網(wǎng)內(nèi)的海底沉積物容易將拖網(wǎng)的網(wǎng)孔堵塞，造成水流難以穿過拖網(wǎng)，導(dǎo)致阿氏拖網(wǎng)裝置難以采集底棲生物。

2 改進(jìn)裝置結(jié)構(gòu)與工作過程

2.1 裝置結(jié)構(gòu)

鑒于上述情況，設(shè)計(jì)了一種采集海洋底棲生物的拖網(wǎng)裝置，包括拖拽繩索，拖網(wǎng)箱、平衡桿及配重桿，拖網(wǎng)箱包括端部開口的V形箱體，V形箱體由V形箱體框架及箱體4個(gè)側(cè)面上的網(wǎng)狀隔層構(gòu)成，平衡桿設(shè)置在靠近V形箱體底邊的V形箱體框架上，且平衡桿與V形箱體底邊相平行，V形箱體的端部開口的中部設(shè)有安裝板，該安裝板兩側(cè)的V形箱體端部開口處分別形成拖網(wǎng)箱的采集入口，安裝板的相對(duì)兩側(cè)邊處分別設(shè)有封遮兩采集入口的端蓋，兩端蓋分別通過第一鉸接軸鉸接在安裝板上，且第一鉸接軸與平衡桿相平行；兩端蓋與V形箱體之間分別設(shè)有用于開閉端蓋的自動(dòng)開閉端蓋機(jī)構(gòu)；所述安裝板中部設(shè)有過渡連接桿，配重桿的一端通過第二鉸接軸鉸接在過渡連接桿端部，且第二鉸接軸與平衡桿相平行；拖拽繩索的端部固定在配重桿的另一端（圖1）。

研究表明通過平衡桿、過渡連接桿及配重桿的配合作用，在船只拖動(dòng)拖網(wǎng)裝置的過程中通過配重桿抵消繩索斜向上的拉力，有效避免在船只拖動(dòng)拖網(wǎng)裝置的過程中拖網(wǎng)裝置容易被繩索往上拖起，使阿氏拖網(wǎng)裝置位于海底上方的問題；保證拖網(wǎng)箱沿海底拖動(dòng)，從而可有效采集棲息在海底表面或底泥表層內(nèi)的底棲生物。

另一方面，由于本方案拖網(wǎng)裝置的2個(gè)采集入口分別設(shè)有端蓋，在拖網(wǎng)裝置沿海底拖動(dòng)，采集底棲生物的過程中端蓋打開，使底棲生物由采集入口進(jìn)入拖網(wǎng)箱內(nèi)；而在拖網(wǎng)裝置完成采集并往上拉起的過程中，可以通過端蓋封遮2個(gè)采集入口，從而有效地防止完成采集工作后，在拖網(wǎng)裝置往上拉起的過程中底棲生物由拖網(wǎng)裝置的端口脫離的問題。

與此同時(shí)，自動(dòng)開閉端蓋機(jī)構(gòu)包括固定設(shè)置在端蓋上、并靠近第一鉸接軸的第三鉸接軸，通過第四鉸接軸鉸接在V形箱體框架上的受力板及連桿，所述第三及第四鉸接軸與第一鉸接軸相平行，且第四鉸接軸位于V形箱體側(cè)面上并靠近端蓋，所述受力板與平衡桿相平行，受力板的端部還設(shè)有與第一鉸接軸相平行的第五鉸接軸，所述連桿的一端鉸接在第三鉸接軸上，另一端鉸接在第五鉸接軸上，且連桿V形箱體外側(cè)；當(dāng)受力板繞第四鉸接軸旋轉(zhuǎn)并抵靠在V形箱體的側(cè)面上時(shí)，端蓋將繞第一鉸接軸旋轉(zhuǎn)開啟采集入口；當(dāng)拖拽繩索將拖網(wǎng)箱提起后，所述端蓋將繞第一鉸接軸旋轉(zhuǎn)關(guān)閉采集入口。

本方案的自動(dòng)開閉端蓋機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)當(dāng)拖網(wǎng)裝置下沉到海底后，自動(dòng)開閉端蓋機(jī)構(gòu)自動(dòng)開啟兩端蓋，從而在拖網(wǎng)裝置沿海底拖動(dòng)的過程中，使底棲生物由采集入口進(jìn)入拖網(wǎng)箱內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)底棲生物的采集；而在拖網(wǎng)裝置完成采集并往上拉起的過程中，自動(dòng)開閉端蓋機(jī)構(gòu)可以關(guān)閉端蓋，從而封遮兩采集入口，可以有效防止完成采集后，在拖網(wǎng)裝置往上拉起的過程中底棲生物由拖網(wǎng)裝置的端口脫離的問題。

V形箱體中部的V形箱體框架上設(shè)有與平衡桿相平行的第一柵格狀防護(hù)隔層，且第一柵格狀防護(hù)隔層表面上設(shè)有過濾網(wǎng)；所述各網(wǎng)狀隔層位于第一柵格狀防護(hù)隔層與V形箱體上端口之間的V形箱體框架上，所述V形箱體框架上、位于第一柵格狀防護(hù)隔層與平衡桿之間設(shè)有可使第一柵格狀防護(hù)隔層上的過濾網(wǎng)保持暢通的防堵塞裝置，該防堵塞裝置包括通過轉(zhuǎn)軸可轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置在V形箱體框架上的滾筒，若干設(shè)置在滾筒表面上的刷毛及分別固定設(shè)置在滾筒兩側(cè)的轉(zhuǎn)軸上的驅(qū)動(dòng)輪，所述轉(zhuǎn)軸與平衡桿相平行，所述刷毛沿轉(zhuǎn)軸徑向延伸，且第一柵格狀防護(hù)隔層上的過濾網(wǎng)與轉(zhuǎn)軸之間的間距小于刷毛端部與轉(zhuǎn)軸之間的間距；所述兩驅(qū)動(dòng)輪位于V形箱體框架外側(cè)，且兩驅(qū)動(dòng)輪的表面上周向均布若干徑向延伸的阻力板。

2.2 工作過程

拖網(wǎng)裝置在沿海底拖動(dòng)的過程中，驅(qū)動(dòng)輪在其阻力板作用下將帶動(dòng)滾筒及刷毛轉(zhuǎn)動(dòng)，而由于第一柵格狀防護(hù)隔層上的過濾網(wǎng)與轉(zhuǎn)軸之間的間距小于刷毛端部與轉(zhuǎn)軸之間的間距，因而在滾筒及刷毛轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中可以不斷的對(duì)第一柵格狀防護(hù)隔層上的過濾網(wǎng)進(jìn)行刷洗，有效保證在采集洋底棲生物的過程中，第一柵格狀防護(hù)隔層上的過濾網(wǎng)保持暢通，從而有效采集底棲生物（圖2）。

轉(zhuǎn)軸與阻力板端部之間的間距大于轉(zhuǎn)軸與V形箱體側(cè)面之間的間距。本方案結(jié)構(gòu)保證拖網(wǎng)裝置在沿海底拖動(dòng)的過程中，阻力板可以與海底基質(zhì)或底泥接觸，從而帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)滾筒及刷毛轉(zhuǎn)動(dòng)。

V形箱體上、與平衡桿相平行的V形箱體的兩側(cè)面上的網(wǎng)狀隔層均由設(shè)置在V形箱體框架上的第二柵格狀防護(hù)隔層與設(shè)置在第二柵格狀防護(hù)隔層內(nèi)側(cè)的過濾網(wǎng)構(gòu)成；V形箱體上、另外兩側(cè)面的網(wǎng)狀隔層直接由過濾網(wǎng)構(gòu)成。由于拖網(wǎng)裝置下沉到海底后，V形箱體上與平衡桿相平行的V形箱體的兩側(cè)面中的一側(cè)面將成為與海底直接接觸的側(cè)面，因而本方案在這兩側(cè)面上設(shè)置第二柵格狀防護(hù)隔層來保護(hù)過濾網(wǎng)，有效避免拖網(wǎng)裝置在沿海底拖動(dòng)的過程中，過濾網(wǎng)直接與海底基質(zhì)或底泥接觸而使過濾網(wǎng)磨損。將安裝板設(shè)計(jì)成矩形，且安裝板與平衡桿相平行。

3 結(jié)論

新型海洋底棲生物采集方法及裝置具有3個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)：有效采集棲息在海底表面或底泥表層內(nèi)的底棲生物；有效解決完成采集后，在拖網(wǎng)裝置往上拉起的過程中底棲生物由拖網(wǎng)裝置的端口脫離的問題；有效保證在采集洋底棲生物的過程中，拖網(wǎng)裝置中至少有一部分網(wǎng)孔保持暢通，從而有效采集底棲生物。

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