傳統海洋環境底棲生物采集裝置改進研究

薛彬++李鐵軍++郭遠明

摘要 鑒于傳統阿氏拖網等海洋底棲生物采集裝置實際工作中存在的不足，研制了一種新型采樣裝置，試驗研究表明該裝置具有以下優點：一是有效采集棲息在海底表面或底泥表層內的底棲生物；二是有效解決完成采集后，在拖網裝置往上拉起的過程中底棲生物由拖網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，拖網裝置中至少有一部分網孔保持暢通，從而有效采集底棲生物。

關鍵詞 海洋；底棲生物；采集；方法

中圖分類號 Q178.532 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2016）16-0228-02

海洋底棲生物的調查是海洋科學基礎綜合調查的重要組成部分，尤其是目前由于受人類活動影響，近岸海底沉積物數量不斷增多，嚴重影響到生存在海底基質上的底棲生物群落組成及生物量。因此，對于海洋底棲生物的調查研究逐漸受到重視[1-4]。目前針對海洋底棲生物的采樣方法及工具的研制還停留在20世紀60年代的水平，制約了相關研究的發展，鑒于此研制新的采樣方法及裝置具有現實和科學的雙重意義[5-15]。

1 阿氏拖網裝置存在的問題

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

2 改進裝置結構與工作過程

2.1 裝置結構

鑒于上述情況，設計了一種采集海洋底棲生物的拖網裝置，包括拖拽繩索，拖網箱、平衡桿及配重桿，拖網箱包括端部開口的V形箱體，V形箱體由V形箱體框架及箱體4個側面上的網狀隔層構成，平衡桿設置在靠近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有安裝板，該安裝板兩側的V形箱體端部開口處分別形成拖網箱的采集入口，安裝板的相對兩側邊處分別設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形箱體之間分別設有用于開閉端蓋的自動開閉端蓋機構；所述安裝板中部設有過渡連接桿，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，在船只拖動拖網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拖網裝置的過程中拖網裝置容易被繩索往上拖起，使阿氏拖網裝置位于海底上方的問題；保證拖網箱沿海底拖動，從而可有效采集棲息在海底表面或底泥表層內的底棲生物。

另一方面，由于本方案拖網裝置的2個采集入口分別設有端蓋，在拖網裝置沿海底拖動，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入拖網箱內；而在拖網裝置完成采集并往上拉起的過程中，可以通過端蓋封遮2個采集入口，從而有效地防止完成采集工作后，在拖網裝置往上拉起的過程中底棲生物由拖網裝置的端口脫離的問題。

與此同時，自動開閉端蓋機構包括固定設置在端蓋上、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；當受力板繞第四鉸接軸旋轉并抵靠在V形箱體的側面上時，端蓋將繞第一鉸接軸旋轉開啟采集入口；當拖拽繩索將拖網箱提起后，所述端蓋將繞第一鉸接軸旋轉關閉采集入口。

本方案的自動開閉端蓋機構可以實現當拖網裝置下沉到海底后，自動開閉端蓋機構自動開啟兩端蓋，從而在拖網裝置沿海底拖動的過程中，使底棲生物由采集入口進入拖網箱內，從而實現對底棲生物的采集；而在拖網裝置完成采集并往上拉起的過程中，自動開閉端蓋機構可以關閉端蓋，從而封遮兩采集入口，可以有效防止完成采集后，在拖網裝置往上拉起的過程中底棲生物由拖網裝置的端口脫離的問題。

V形箱體中部的V形箱體框架上設有與平衡桿相平行的第一柵格狀防護隔層，且第一柵格狀防護隔層表面上設有過濾網；所述各網狀隔層位于第一柵格狀防護隔層與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隔層與平衡桿之間設有可使第一柵格狀防護隔層上的過濾網保持暢通的防堵塞裝置，該防堵塞裝置包括通過轉軸可轉動設置在V形箱體框架上的滾筒，若干設置在滾筒表面上的刷毛及分別固定設置在滾筒兩側的轉軸上的驅動輪，所述轉軸與平衡桿相平行，所述刷毛沿轉軸徑向延伸，且第一柵格狀防護隔層上的過濾網與轉軸之間的間距小于刷毛端部與轉軸之間的間距；所述兩驅動輪位于V形箱體框架外側，且兩驅動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

拖網裝置在沿海底拖動的過程中，驅動輪在其阻力板作用下將帶動滾筒及刷毛轉動，而由于第一柵格狀防護隔層上的過濾網與轉軸之間的間距小于刷毛端部與轉軸之間的間距，因而在滾筒及刷毛轉動的過程中可以不斷的對第一柵格狀防護隔層上的過濾網進行刷洗，有效保證在采集洋底棲生物的過程中，第一柵格狀防護隔層上的過濾網保持暢通，從而有效采集底棲生物（圖2）。

轉軸與阻力板端部之間的間距大于轉軸與V形箱體側面之間的間距。本方案結構保證拖網裝置在沿海底拖動的過程中，阻力板可以與海底基質或底泥接觸，從而帶動驅動輪轉動，進而帶動滾筒及刷毛轉動。

V形箱體上、與平衡桿相平行的V形箱體的兩側面上的網狀隔層均由設置在V形箱體框架上的第二柵格狀防護隔層與設置在第二柵格狀防護隔層內側的過濾網構成；V形箱體上、另外兩側面的網狀隔層直接由過濾網構成。由于拖網裝置下沉到海底后，V形箱體上與平衡桿相平行的V形箱體的兩側面中的一側面將成為與海底直接接觸的側面，因而本方案在這兩側面上設置第二柵格狀防護隔層來保護過濾網，有效避免拖網裝置在沿海底拖動的過程中，過濾網直接與海底基質或底泥接觸而使過濾網磨損。將安裝板設計成矩形，且安裝板與平衡桿相平行。

3 結論

新型海洋底棲生物采集方法及裝置具有3個主要優點：有效采集棲息在海底表面或底泥表層內的底棲生物；有效解決完成采集后，在拖網裝置往上拉起的過程中底棲生物由拖網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，拖網裝置中至少有一部分網孔保持暢通，從而有效采集底棲生物。

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