構(gòu)建南海大型綠色可移動養(yǎng)殖漁船的可行性研究

李堯 謝晉斌 嚴(yán)謹(jǐn) 陳顯宜

摘 要：以海洋工程裝備、工業(yè)化養(yǎng)殖、海洋生物資源開發(fā)與加工以及新能源技術(shù)等為基礎(chǔ)，闡述了我國離岸養(yǎng)殖工程發(fā)展現(xiàn)狀，研究將老舊大型油船改造成養(yǎng)殖漁船的方案。說明了養(yǎng)殖漁船結(jié)構(gòu)區(qū)域的改造方法，在此基礎(chǔ)上增設(shè)新型水循環(huán)系統(tǒng)、太陽能發(fā)電系統(tǒng)，最后對方案的可行性進行了論證研究。

關(guān)鍵詞：油船 養(yǎng)殖漁船 改造 可行性

中圖分類號：U661 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）10（a）-0000-00

21世紀(jì)是海洋的世紀(jì)，黨的十八大報告首次提出建設(shè)海洋強國的目標(biāo)，習(xí)總書記提出共同建設(shè)“一帶一路”的戰(zhàn)略。南海作為中國的南大門，是我國四大漁場之一，資料顯示，南海23座主要珊瑚礁水域水質(zhì)肥沃，餌料充足，是經(jīng)濟魚類的越冬場和索餌場，蘊藏著大量的漁業(yè)資源[1]。

近年來，隨著近海漁業(yè)資源的日益枯竭和國家對捕撈的嚴(yán)格限制，人們越來越開始關(guān)注南海深遠海的漁業(yè)資源。目前，南海漁業(yè)主要還是以漁船作業(yè)捕撈為主，現(xiàn)代養(yǎng)殖業(yè)尚處于空白。南海漁業(yè)急需開發(fā)新模式、新技術(shù)和新資源。養(yǎng)殖漁船作為一個新的養(yǎng)殖載體，將海洋工程裝備業(yè)與工業(yè)化養(yǎng)殖、新能源開發(fā)、海洋生物資源開發(fā)相結(jié)合，良好地解決了傳統(tǒng)近海養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展不可持續(xù)的問題，具備可移動性、污染小、綠色高效等優(yōu)勢，是離岸養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展的一個新方向。

1 我國離岸養(yǎng)殖發(fā)展概況

我國海水養(yǎng)殖的生產(chǎn)方式以沿岸陸基養(yǎng)殖、灘涂養(yǎng)殖和內(nèi)灣普通網(wǎng)箱養(yǎng)殖為主，面向遠海的離岸深水養(yǎng)殖尚處在研究起步階段。由于海水養(yǎng)殖業(yè)深受沿岸水文環(huán)境影響，品質(zhì)安全問題突出，并且對養(yǎng)殖系統(tǒng)帶來的污染問題長期無法解決。因此，發(fā)展海水養(yǎng)殖業(yè)，必須遠離沿岸水域，進入深水、遠海。為應(yīng)對遠海多變的海洋條件，以工業(yè)化的生產(chǎn)經(jīng)營方式發(fā)展養(yǎng)殖業(yè)，構(gòu)建規(guī)模化、集約化的產(chǎn)業(yè)鏈或安全可靠的生產(chǎn)設(shè)施，包括深海大型網(wǎng)箱設(shè)施、大型固定式養(yǎng)殖平臺和大型移動式養(yǎng)殖平臺等離岸深海養(yǎng)殖工程[2]。

我國深水網(wǎng)箱養(yǎng)殖已有十多年的發(fā)展歷程，在設(shè)施構(gòu)建等方面有了一定的研究基礎(chǔ)。發(fā)展深海養(yǎng)殖工程已具有較好的基礎(chǔ)，但仍需進一步開發(fā)安全可靠的大型結(jié)構(gòu)設(shè)施或養(yǎng)殖平臺，完善設(shè)施系統(tǒng)與供給、流通條件，以全面適應(yīng)海洋工況規(guī)模化養(yǎng)殖生產(chǎn)的需要[3]。歐美日等發(fā)達國家在構(gòu)建大型離岸養(yǎng)殖平臺領(lǐng)域處于領(lǐng)先位置，典型如法國與挪威合作在布雷斯特北部的布列塔尼海岸建成的一艘長270m的養(yǎng)殖漁船，總排水量達到10萬噸級，實現(xiàn)年產(chǎn)鮭魚3000t，占全國年進口數(shù)量的15%。歐洲漁業(yè)委員會建造的半潛式工船，長189m、寬56m，航速8節(jié)，可接運活捕金槍魚400t，也可作為養(yǎng)殖母船，年肥育金槍魚可達1200t。日本長崎縣的“藍海號”養(yǎng)殖漁船，能抗12.8m海浪，年產(chǎn)量100t。

未來離岸養(yǎng)殖工程朝著養(yǎng)殖設(shè)施大型化、養(yǎng)殖環(huán)境生態(tài)化、養(yǎng)殖地域外海延伸化、養(yǎng)殖過程低碳化的趨勢發(fā)展，我國南海有著廣袤的開放海域，十分適宜離岸遠海養(yǎng)殖工業(yè)的發(fā)展。目前，我國在該領(lǐng)域的研究尚處于起步階段，現(xiàn)階段可以借鑒歐美國家的做法，結(jié)合在江河構(gòu)建小型養(yǎng)殖工船的經(jīng)驗，在已有臨報廢大型商船、平臺的基礎(chǔ)上構(gòu)建適宜南海作業(yè)的大型可移動養(yǎng)殖漁船。

2 養(yǎng)殖漁船改造方案

本設(shè)計擬用52500DWT原油船作為母型船進行改造，該船設(shè)計水線間長179.00米，垂線間長175.00米，型寬32.26米，型深18.90米，設(shè)計吃水11.00米。本方案主要對主甲板區(qū)域和油艙區(qū)域進行改造，同時結(jié)合新能源利用的特點，設(shè)計一種獨立的新型太陽能發(fā)電系統(tǒng)，相比于傳統(tǒng)發(fā)電裝置，新系統(tǒng)提高了太陽能發(fā)電系統(tǒng)效能，更加符合環(huán)保理念。

2.1 主甲板改造

拆去原設(shè)計中主甲板的油管路和附帶的輔助油罐，在主甲板上配置養(yǎng)殖培育和魚品加工所必要的廠房：親魚培育與采卵孵化車間、育苗與中間培育車間、飼料生物培育車間、飼料冷凍儲藏與投喂管路系統(tǒng)區(qū)、魚產(chǎn)品加工車間。

由于育苗及飼料生物培養(yǎng)用水質(zhì)量對成活率影響很大，直接抽取的海水中雜質(zhì)和微生物含量不符合培育的最佳要求，因此需要為此配置相應(yīng)的沉淀池、過濾池和配水池。根據(jù)養(yǎng)殖功能要求，親魚培育和采卵孵化可同在一個車間內(nèi)。育苗車間和中間培育車間在聯(lián)體車間內(nèi)分區(qū)設(shè)置。池深根據(jù)品種需求而定，底棲魚類池深為0.8-1.0m，游泳性魚類池深以1.2-1.5m為佳。所需池深大于1.2m時，所以在池子內(nèi)壁1/3處沿切線方向設(shè)置2-4個小型進水口，以增加池水的整體循環(huán)流態(tài)和自動沖刷清底能力。餌料培養(yǎng)車間選用常用的微藻和輪蟲分別作為魚苗的植物餌料和動物餌料，為防止動物餌料對植物餌料的污染，分別將兩類餌料培養(yǎng)室嚴(yán)格分開。魚類經(jīng)過10-20天的培育，已經(jīng)可以進食飼料，隨著養(yǎng)殖時長，飼料的需求量會逐步增加，飼料冷凍儲藏區(qū)需要能保證養(yǎng)殖過程中飼料質(zhì)量的穩(wěn)定，日投餌量占魚類總體重的4%-5%。魚產(chǎn)品加工車間選用流水線全自動魚類加工設(shè)備，將從各個魚艙中經(jīng)傳送帶送來的成魚進行分級，去鱗、鰭、鰓，摘除內(nèi)臟，清洗，打包，稱重，冷凍等加工步驟，最后經(jīng)由專門的運輸船裝載運回港口出售。

2.2 魚艙改造

母型油船共有12個油艙，油艙尺寸約為：20×14×17.3，每個油艙液面積約為280㎡。改造內(nèi)容包括：養(yǎng)殖設(shè)備的安置，給水排水方式的改造，人員操作平臺的布置等。

（1）養(yǎng)殖設(shè)備

魚類生存所需的基本條件包括達標(biāo)的水質(zhì)，氧氣充足，適度的光照等，為達到這些要求，在養(yǎng)殖魚艙配套有水處理過濾設(shè)備，消毒設(shè)備，光照設(shè)備，增氧設(shè)備，加溫設(shè)備等。

（2）換水方式

設(shè)計過程中省去了對養(yǎng)殖用水的處理，為了保證魚艙內(nèi)水質(zhì)的達標(biāo)，合理高效的換水設(shè)備和對養(yǎng)殖水中的雜質(zhì)包括魚的排泄物、剩余飼料、死魚的處理就成了關(guān)鍵所在，所以本設(shè)計參照養(yǎng)殖魚池給水排水的方式對魚艙的內(nèi)部進行改造：把魚艙近似看成是20×14×14.5的方形圓角池，采用對角線兩處供水，池中心排水和排污，在較深的內(nèi)池壁1/3處設(shè)置供水口，以加強池水的環(huán)形效果。考慮到魚艙的深度池底坡度選10%，向中心排水孔傾斜。

圖1 養(yǎng)殖魚艙的改造

2.3 太陽能發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計

除了對養(yǎng)殖區(qū)域的改造外，在改造后廠房頂及裸甲板區(qū)域增設(shè)太陽能發(fā)電系統(tǒng)。該系統(tǒng)的關(guān)鍵在于對太陽能電池的精確控制，傳統(tǒng)步進式太陽能光伏自動跟蹤系統(tǒng)容易出現(xiàn)系統(tǒng)故障，修復(fù)困難，維修成本高，運行能耗高等問題，因此，方案中采用機械式自動跟蹤系統(tǒng)。該系統(tǒng)由安裝支架、電池板和跟蹤機構(gòu)組成。跟蹤機構(gòu)主要包括電動機、彈簧蓄能裝置、減速機、自鎖釋放裝置。太陽能光伏板的控制系統(tǒng)選用最大功率跟蹤系統(tǒng)[4]，控制原理如圖2所示。增設(shè)的太陽能發(fā)電系統(tǒng)充分利用了空間，提供的電能可以供給一部分廠房運作所需的電能，充分體現(xiàn)了綠色環(huán)保的設(shè)計理念。

圖2 太陽能發(fā)電控制系統(tǒng)原理

3 可行性分析

3.1 實用性

南海可移動養(yǎng)殖漁船集養(yǎng)魚、加工、倉儲、海上服務(wù)于一體，可駐守南海深遠海區(qū)開展高端養(yǎng)殖生產(chǎn)。鑒于目前南海的緊張局勢，與海上石油鉆井平臺一樣，養(yǎng)殖漁船還可起到“囤漁戍邊”、伸張海權(quán)的作用，經(jīng)濟和國防意義都十分重大。

3.2 技術(shù)可行性

南海養(yǎng)殖漁船是以現(xiàn)有大型商用民船為基礎(chǔ)進行改造，不會對原有內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行大量修改，并且其改造區(qū)域和方法已在上節(jié)中說明，養(yǎng)殖工廠設(shè)施完備，可以滿足正常的生產(chǎn)需要。此外，改造后設(shè)備約增重3500t，預(yù)計滿倉養(yǎng)殖時結(jié)構(gòu)吃水上升約3米，經(jīng)過計算，其穩(wěn)性完全滿足要求，安全性可以得到保證。

3.2 經(jīng)濟性

選取位于南海的美濟礁作為長期養(yǎng)殖點，這里一年受太陽直射2次，全年為夏季天氣，但由于海洋的調(diào)節(jié)，少有酷暑。氣溫常年27°，水域條件非常適合魚苗育種，并且適合養(yǎng)殖名貴暖水魚老虎斑、東星斑，生長速度較沿海養(yǎng)殖快大約30%。以老虎斑為例，據(jù)現(xiàn)有工廠化養(yǎng)殖平均產(chǎn)量估計，投放40萬尾，養(yǎng)殖13個月，考慮到魚艙養(yǎng)殖深度，適當(dāng)增加養(yǎng)殖密度，養(yǎng)殖面積3360㎡，養(yǎng)成后的平均質(zhì)量為600g，成活率90%，則總產(chǎn)量約218噸。考慮到市場變化的各種因素，以價格的90%進行估算總產(chǎn)值約5225萬元。總支出包括前期改造及設(shè)備投入總計約1300萬元，每年產(chǎn)生的養(yǎng)殖成本及人員報酬約為3200萬元。通過計算可知首年即可實現(xiàn)盈利，可見改造后的養(yǎng)殖漁船具有良好的經(jīng)濟效益。

4 總結(jié)

南海大型養(yǎng)殖漁船的構(gòu)建，旨在研發(fā)可以在海上開展集約化生產(chǎn)的工業(yè)化養(yǎng)殖模式，形成面向深海 、合理分布于主權(quán)海域的海上水產(chǎn)品養(yǎng)殖生產(chǎn)與流通體系，實現(xiàn)海洋漁業(yè)由“捕”向“養(yǎng)”根本性轉(zhuǎn)變，推進海上養(yǎng)殖設(shè)施向深水、遠海發(fā)展。本文在充分了解我國離岸養(yǎng)殖發(fā)展概況的基礎(chǔ)上，順應(yīng)離岸漁業(yè)養(yǎng)殖的發(fā)展趨勢，提出以老舊大型油船為母型改造成南海大型可移動養(yǎng)殖漁船的設(shè)計方案，從技術(shù)、實用、經(jīng)濟性的角度驗證了方案的可行性。我國大型養(yǎng)殖平臺的研究才剛剛起步，縱觀歐美國家離岸養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展歷程，未來我國對大型可移動養(yǎng)殖漁船將會有大量需求，此外，本方案引入的綠色高效、可持續(xù)的理念，對于今后構(gòu)建更加完善的養(yǎng)殖平臺具有重要的參考價值。

參考文獻

[1] 陳國寶，李永振，陳新軍. 南海主要珊瑚礁水域的魚類物種多樣性研究[J].生物多樣性，2007.15（4）：373-380.

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[3] 徐皓，江濤. 我國離岸養(yǎng)殖工程發(fā)展策略[J].漁業(yè)現(xiàn)代化，2012，39（4）：1-7.

[4] 朱永強，尹忠東.太陽能利用技術(shù)及工程應(yīng)用[A].機械工業(yè)出版社，2013.10