增养殖水环境工程学讲义

增养殖水环境工程学第一章 绪论我国是世界上水产资源最为丰富的国家之一,具有几千年的水产养殖历史, 从最初的鲤鱼养殖到主要经济鱼、虾、蟹、贝、藻类的人工繁育和工厂化养殖, 创造了精湛的人工增养殖技艺。藻筏架 虾池塘 贝筏式 鱼工厂化、网箱内陆水域总面积约 1760 万 hm2。其中河流 666.7 万 hm2 ，湖泊 666.7 万 hm2 ，水库 200 万 hm2 ，池塘 200万 hm2 。水深 15m 以内的浅海滩涂面积达 1333.3 万多渔业是我国国民经济中的重要产业。20 年来，我国水产品的年增长率达到 10.5%，是世界上养殖产量超过捕捞产量仅有的两个国家之一。 增养殖工程学(Aquacultural Engineering) 作为水产学( Fishery Sciences) 的重要组成部分, 在水产科技进步中起到了重要作用。一、增养殖工程学的概念和内涵概念：增养殖工程学是把土木工程原理和生物学原理相结合并应用于水产动植物养殖的交叉学科；主要研究水产养殖设施、设备的科学设计、建造和研制开发及其有关生产工艺、营渔模式和管理方法的实施和应用；是渔业工程学（Fishery Engineering）的重要组成部分。增养殖工程学的概念和内涵 内涵：增养殖工程学研究的主要内容包括两个方面：一是研究养殖水生经济动植物的适宜生态环境，量化和评价鱼类生活生长的适宜环境参数，为工程设计提供依据；二是研究健康养殖和增养殖的工程技术方法与措施，即在养殖技术条件不变的情况下，通过适宜的工程技术来达到养殖对象经济增殖的目的。具体来说主要是指：养殖工程信息采集和工程量的计算；养殖场的规划设计；鱼池系统工程；人工繁殖设施；封闭式水循环养殖系统（Closed recirculating water system for aquaculture） ；天然水域增养殖工程；拦鱼设备（barricade）过鱼设施（fish pass strucuture） ；供排水工程等。随着水产养殖集约化水平的提高, 特别是鱼类人工繁殖和工厂化养殖(industrial aquaculture)技术的广泛应用, 推动了相应配套工程设施和设备的设计与建造技术的不断创新, 使水产养殖工程学逐渐形成了具有自身特色和学科体系的独立学科。它所涵盖的范畴有了一些新变化、新发展和新表述, 使得概念更科学, 内涵更完整, 分类更系统, 内容更充实。在我国从有淡水渔业专业开始, 就开设了养殖工程课程, 它始于 20 世纪 50 年代中叶, 历来为水产养殖专业的重要专业基础课。在教学上,水产养殖工程学与其他课程交叉重叠内容少, 独立性很强, 为其他任何课程所不能替代, 但要继续创新和发展, 以增强学科活力。二、增养殖工程学的分类按养殖水域、养殖方式和养殖目的，增养殖工程学可分为:1、内陆水产养殖工程( Inland Aquacultural Engineering) ：主要是研究淡水水域, 如池塘、河道、湖泊、水库和稻田等的集约养殖工程设施、设备和技术。例如家鱼人工繁殖设施与设备、 “三网” (网箱、网拦、网围) 养殖工程等。2、海岸水产养殖工程(Coastal Aquacultural Engineering)：主要研究和开发利用浅海滩涂、港养(港塭) 资源。进行陆上养殖场和近海水域养殖场的规划, 以及拦海大坝、取水建筑物、育苗场、深水网箱等的设计与施工。浅海滩涂养殖易于人工管理, 若采用精养方式, 可获得高产量和高收益。港塭养殖, 主要是利用沿海的港湾、港汊或滩涂低地, 筑堤建闸蓄水, 通过潮汐涨落,纳苗养殖。3、集约化水产养殖工程( Intensive Aquacultural Engineering) ：包括精养鱼池系统工程、催产孵化设施和以封闭式循环流水养殖为代表的设施渔业工程。集约化水产养殖工程代表着渔业先进生产力发展的方向。4、增养殖保护型水产养殖工程：通过工程措施增殖水产资源，使水域的水生经济生物种群结构得到优化调整和资源总量得到补充、恢复和增加。如过鱼设施、放流增殖、国家水产公园和水族馆、人工鱼礁等。三、增养殖工程学的发展概况（一）国内发展概况（随着养殖业的发展而发展）古代：水产养殖工程学是一门古老的科学。早在公元前 5 世纪, 范蠡就在世界上最早的养鱼专著范蠡养鱼经中, 对鱼池结构和构造作了科学描述。在以后的史记货殖列传 、 齐民要术 、 农政全书等历史文献中, 也都有关于我国水产养殖工程技术的记载。近代：20 世纪 5060 年代：水产养殖工程科学得到了稳步发展。淡水：我国科学家在 1958 年突破了家鱼人工繁殖的关键技术以后, 给水产养殖工程学增添了崭新内容催产孵化设施、设备的设计与建造。海水：海带养殖筏式结构20 世纪 70 年代：水产养殖工程科学得到了快速发展。受全国科技大会奖励的 37 项水产科技成果(1978 年 3 月颁奖) 中, 与水产养殖工程密切相关的就有 10 项之多。有代表性的是部分海养品种的人工育苗和养殖 , 如海带、对虾、鲍鱼、扇贝等; 还有叶轮增氧机的成功研制和应用, 以及通过试验总结出的多种高产高效集约化养鱼模式等。淡水：“ 三网 ” 养殖工程。网箱、网拦、网围，从 1973 年开始，到 80 年代大规模应用。封闭式循环流水养鱼试验研究，使用温排水流水养鱼：保定热电厂、上海闵行发电厂、济宁电厂、乌鲁木齐市红雁池电厂等。缺点是生产规模小、设施配套不全、运行成本高。海水：对虾养殖土池、贝类养殖筏架。20 世纪 80 年代：水产养殖工程飞跃发展，量能放大。水产专用鱼塘面积大幅增大，到 80 年代末，专用鱼塘面积达到 81.65 万 hm2。网箱养殖、湖泊网围养殖、渠道金属网围拦流水养殖。对虾、海湾扇贝、河蟹工厂化人工育苗场大量建设。20 世纪 90 年代：向技术密集型水产养殖工程转化，发展多元化。 （我国水产养殖业由劳动密集型向技术密集型转变） 。1)专用渔业池塘面积减少，由粗养转为集约化养殖（intensive aquaculture） ，对虾池塘改造。2)技术含量高的“ 三网”养殖快速发展：网衣材料、结构、定置方法、去污能力均有较大突破。海水深水网箱快速发展。3)在设施渔业工程方面，我国的鳗鱼、虹鳟、罗非鱼、龟、甲鱼、鲎等进行工厂化养殖；海带、对虾、扇贝、紫菜、大菱鲆、牙鲆等也开始工厂化养殖。4)集渔业、观光、娱乐和饮食为一体的休闲渔业（Leisure fishery）设施快速发展：水族馆、海洋游乐城、海底世界等。5)资源保护设施开始发展：人工鱼礁。（二）国外水产养殖工程的特点美国、英国、日本、德国、法国和挪威等发达国家非常重视水产养殖工程技术的研究和应用，已由传统渔业向现代化设施渔业方向发展, 在发展节粮、节地、节水、节能的精细渔业( Precision Fishery) 方面取得了可喜成绩。1、 “三网 ”养殖工程发展迅速：网箱养鱼起源于柬埔寨，发展于日本和美国，现在日本和挪威的网箱居世界前沿水平。注重网箱的抗风浪、网衣材料、自动升降，向海上平台和抗风浪网箱发展。2、设施渔业工程发展迅速：设施渔业是用工业化生产方式来组织和从事水产养殖的现代渔业生产方式, 是工厂化养鱼、工业化养殖、机械化养殖、高密度流水养殖等的统称, 也有专指成套型封闭自控式流水养鱼装置的。设施渔业在发达国家已有一套成熟的生产设备和技术。如法国、丹麦、日本、德国等的封闭式循环流水养鱼车间, 完全摆脱了传统的渔业生产方式, 不受环境、气候和季节的影响，只受市场需求的约束。3、设施渔业工程商品化：著名的德国施泰勒马蒂克养鱼系统是一全封闭循环温流水设施, 建造于 1983 年, 年产鲤、虹鳟等鱼类 100 t, 具有较好的示范性。施氏装置专利和成套设备, 除在本国销售以外, 还向其他 20 多个国家出口。4、设施渔业自动化：丹麦的工厂化养鱼也很先进, 全国 530 万人口, 有养鱼工厂 50 余家,一个年产 250 t 的养鱼工厂, 只需一人承担全部的操作与管理, 由此可见其自动化程度。我国曾从丹麦整套引进过这种养鱼装置。5、第二渔业和观赏渔业发展迅速，加大养殖工程投资。6、太阳能技术广泛应用于水产养殖工程。第二章 水产养殖场场址的选择和规划设计讲述养殖场场址选择、总体布局、建场步骤及规划原则 第一节 淡水养殖场场址的选择与规划 淡水养殖主要包括：天然湖泊养殖、河道养殖、水库养殖、池塘养殖及工厂化养殖。概念 养殖场：从繁殖鱼苗、培育鱼种到养殖成鱼都在一个养殖场完成，这种场成为养殖场，是完成整个养殖生产过程的场所。苗种场：专门繁殖鱼苗、培育苗种、供给苗种的场。试验场：为生产上存在的问题进行科学研究或推广科研成果的养殖场。一、养殖场的场址选择主要考虑地形、土质、水源和交通电力等（一） 、地形的选择：养殖场用地从工程角度看，地形要适合建场、施工容易、排灌方便、减少投资、便于管理；1.最好选择不便于耕作的场地；宜选择低洼盐碱地、土壤贫瘠地。 （池塘投产后的经济效益不能低于该场地原有的生产效益。2.鱼池用地坡度易缓不易陡，也不宜太平，一般地面坡度在 2.5%以下适宜于建鱼池，最佳地面坡度 0.5-1.0%之间（二）土壤的选择：土壤是建造鱼池的主要材料，土方工程大约占整个养殖场工程的 70以上。了解养殖场的土壤，要从两个大的方面着手：一是土壤水、肥、气、热特性，它关系到建池后，池水肥瘦及池中浮游动植物的繁殖；二是土壤的力学特性，如粘结性、粘着性、膨胀性、收缩性、抗剪强度、可塑性（概念） 。1、土壤的种类：土壤的分类以砂粒和粘粒的含量为依据（1）砂土类土壤：砂粒80 ，粘粒 60。a 土粒间多毛细管孔隙，透水性差。b 养分含量较砂土多，通气性差，有机质分解缓慢，对池塘天然饵料的繁殖不利。c 水多气少，土温变化小，昼夜温差小。d 粘结性和粘着性强，胀缩性大。 综上：不适宜建造池塘，若必须用，则需要在表面上撒一下砂子，多用作修筑堤坝的防渗土料。（3）壤土类土壤：砂粒 4080，粘粒 2060。介于砂土和粘土之间，是水、肥、气、热状况较协调的土壤。a 轻壤土（砂粒 7080）：通气透水性好，雨水多时不渍水，养分含量较高，施肥易见效，但保肥效果不好，土质疏松，耕性良好。b 中壤土（ 砂粒 5570）：透水通气性比轻壤土稍差，雨水多了易渍水，土质比轻壤土肥，保水保肥性好。c 重壤土（ 砂粒 4055） ：土质粘性强，通气透水性差，保水性强，易渍水，不耐旱，保温耐肥性强。综上：壤土透水性小，土质松坚适中，吸水性较好，养分不易流失，通气性好，有利于有机物分解，池内天然饵料最易繁殖是一种较理想的建池土壤。2、土壤调查:（1）土壤类别的鉴定：现场由专门人员手感目测；取土样回实验室进行土工分析。土壤的手感： 粘土：极细的均匀土质，很难用手捻碎。 壤土：没有均质的感觉，感到有些砂粒，土块易压碎。砂土：土壤松散，只有砂粒而无粘粒的感觉。（2）在平面和立面均要进行抽样调查。并且在立面取样要深至池底下面 1m。（三）水源和水质 1、水源:a 地面水：河流、水库、湖泊、溪流、城市生活污水。:b 地下水：浅层地下水、深层地下水地下水的优点：水质稳定，受气候和季节影响小；比较分散、分布广，开发利用的工程量小，容易施工；受地面污染小，水质好；开发利用地下水占地少，管理方便；在地下水位高的地区开发利用地下水，有利于降低地下水位。选择水源要注意水源的全年变化。2、水质: （1）水的 pH 值：6.5-9.0。 （2）水温 （3）DO：使用地下水要经曝气处理（4）水中化学物质：悬浮物、油类、硫化物、氰化物、酚类和各种重金属等。二、养殖场的规划（一）规划原则: 1.布局合理 2.充分利用地形 3.就地取材 4.统一规划土地和水域（二）建场步骤： 1.调查 2.测绘工作 3.技术经济论证 4.总体规划 5.基建投资的预算及经济效果评价：投入/产出6.制定施工计划 7.放样施工 8.竣工验收（三）养殖场的总体布置：a 场部 b 催产孵化设施 c 亲鱼池 d 鱼苗池、鱼种池和成鱼池 e 给排水系统 f 水处理系统第二节 海水养殖场场址的选择与规划 一、对虾养殖场场址选择（一） 地形与底质 1.在风浪小的内湾或河口沿岸； 2.底质不能是酸性和潜在酸性土壤。（二）水文条件1、水质条件：a. pH 值为 7.5-8.5 b.含盐量，养成场 5-35，育苗场 25-32c. 化学耗氧量和生物耗氧量，养成场不超过 5 毫克/升，育苗场不超过 1.5 毫克/升。 d. 有毒物质限量要符合渔业水域水质标准2、潮汐状况： a 潮差波动 2-3 米的地方适宜于建养殖场； b 收集拟建场址的潮汐变化资料，决定纳水方式、水闸数量和池底高程、堤坝高程。 c 一般有流砂的海区不适合建场。3、降雨量和集雨面积：考虑当地的降雨量周年分布数据，若集雨面积：虾池面积10:1，则要加设排洪道，防止洪水流入虾池。二、 水温二、对虾养殖场的总体布置 1、建池原则a 在潮上带地势较高的滩涂或陆地上建池时，应就地取土挖池筑堤，建扬水站，采用机械提水的取水方式b 在潮间带临海滩涂上建池时，应筑堤围建，采用纳潮和建扬水站相结合的取水方式c 在潮间带临海低洼滩涂上建池时，应筑堤围建，围堵海汊和港湾滩涂，取水方式为自然纳潮d 进排水系统应分别设置，严禁交叉污染。当场址远离水源或纳潮不足时应设置输水渠道e 养虾池平面布置应根据地形确定，布置成具有独立进排水系统的“非”字形或放射形状。2、总体布置重点回顾第二章 水产养殖场场址的选择和规划设计养殖场的场址选择的注意事项 养殖场的规划原则 对虾养殖场场址选择的注意事项 对虾养殖场的建池原则第三章 土坝工程和渠道工程 第一节 土坝工程一、土坝的特点与类型： 堤：顺水流的挡水建筑物 坝：与水流方向垂直，把水流堵住或积蓄起来的挡水建筑物。（二） 土坝特点：1、土坝经常受水的作用。2、土料透水。3、易发生沉陷。（二）土坝的类型： 碾压式土坝： a 均质土坝 b 心墙土坝 c 斜墙土坝 d 多种土质坝土坝工程：60 年代国内填筑量最大的均质土坝岳城水库 80 年代引黄济青棘洪滩水库大坝为亚洲最长的平原围坝，坝轴线长 14.27 公里，水库库容 1.45 亿立方米 在建土坝二、土坝设计： 土坝的构造和剖面尺寸的拟定是土坝设计的重要一环。土坝的设计步骤：现场勘测坝址；进行土工分析（搞清地形、地质、水文等情况） ；选择合理的坝型；拟定土坝剖面尺寸及坝体构造；进行渗透及稳定计算；校核尺寸并施工。（一）坝顶宽度：1、作为公路使用：4 级公路双车道为 7m，5 级公路单车道为 5m。 2、若无交通要求，则按公式计算：（二）坝顶高程V 坝顶 Hh1h2 V 坝顶：坝顶高度 H：水库正常高水位（M） ，可从水位- 库容关系曲线查的。h1：溢洪水深（m）：即涨洪时溢洪道上过水的最大深度。 h2：风浪爬高（m） ：安全加高（m） ，小型水库可采用 0.5m溢洪道（三）坝顶构造1、 作为公路使用 2、若无交通要求：a 盖面用单层彻石或铺一层密实砾石。b 坡度为 23，两侧设排水沟。c 若有放浪墙，可向一面倾斜。阿尔及尼亚布库尔丹大坝坝顶公路 防浪堤（四）护坡 护坡类型：1、堆石护坡（碎） 5090cm 2、干砌石护坡 2060cm 3、浆砌石护坡：用水泥砂浆砌筑4、钢筋混凝土护坡 5、草皮护坡（多在下游） 三 拦海大坝及水闸的设计原则拦海大坝：为在潮间带围堵海水建鱼虾养殖场而修筑的大坝。（一）拦海大坝的设计原则1.坝址应考虑大坝内可养水面能充分利用自然纳潮的最佳区域，一般在潮汐变动 23m 范围内的中潮区。2.大坝坝顶高于平均高潮位以上 1m 3.坝顶宽度要根据交通要求设计 4.大坝坡度：上游坡度为1：21：3，下游坡度为 1：1.51：2。 5.坝顶要设排水坡度：23。 6.坝的迎海面要用干插条石护坡，下游用草皮护坡。荷兰的法语国名“洼地之国” 。这里海拔最高点为 321 米。四分之一的国土和人口处在海平面以下。荷兰拦海大坝-在月球上可以看到。荷兰拦海大坝 （二）水闸1、设计原则应选择压缩性小，承载力大的坚实地基处建造水闸。如果为虾池水闸，应建在进水方便而又远离排水水闸处，而排水闸应建在最低处。 总进水闸高于历年高潮位 0.3m，排水闸低于进水闸底面 0.30.5m。2、水闸类型：木质、砖石砌闸、钢筋混凝土 水闸第二节 渠道工程 渠道明渠：无压流，在重力的作用下流动暗渠 ：有压管道流二、 渠道用途及分类 ：1、养殖场中明渠的作用：供给新水、排除污水；排除暴雨量；兼作储水池2、明渠的分类：按使用目的：进水渠、排水渠。按建筑材料分：土渠、砖石砌渠、水泥板护面渠、木质渠、混凝土渠、陶土管、水泥管等。按构造分：明渠、暗渠。按断面形状分：三角形、半圆形、矩形、梯形等二、渠道断面设计及计算 一）渠道均匀流 明渠中的水流，可以是稳定流，也可以是不稳定流，可以是均匀流，也可以不均匀流，本节仅介绍稳定均匀流明渠水中稳定均匀流的条件（了解） 沿明渠各个过水断面的流量不变，是一常数 明渠各个过水断面相应点的流速不变，平均流速为常数；各个过水断面的面积为常数 渠道底面坡度相等 渠道内壁面的粗糙程度相等（同一建筑材料构成） 沿渠道水流无局部阻力二、 渠道断面设计及计算 （二）明渠过水段面的设计要素 1.净流量和毛流量： 净流量：渠道向鱼虾池供水流量，除去渠道中渗漏损失的流量。tWQ净式中：Q 净 ：净流量（米 3/秒）W：总需水体积（米 3 ）t：输水时间（秒）毛流量：考虑渠道渗漏损失在内的总流量。Q毛 = Q净 + 式中： Q毛：毛流量（米 3/秒）Q净 ：净流量（米 3/秒）:渠道长I的渗漏损失的量（米 3/秒） 10SI式中： I：渠长（公里） S%:每公里渠长损失流量占Q 净的百分数S%=A/Q净 m% 式中： A:系数 m:指数，2、流量的推算 Q1Q3 Q2C BI2I3 I1 AO计算O点的总流量QO=QS1I1 100 QB=Q1(1+ )在B点的流量：S2I2 100 QC=（Q 2+ QB）(1+ ) 在C点的流量： S3I3 100 QO=（Q 3+ QC）(1+ ) 在O点的流量：3、渠道的有效利用系数： =Q 净/Q 毛 （一般渠道的有效利用系数为 0.85） 例题：某对虾养殖场，全场面积为 1300000 平方米，虾池水面积以 85%计，平均水深 2 米，采用扬水站，引水渠供水，若每天扬水 16 小时，在 15 天内灌满全部虾池，问引水渠道的净流量和毛流量是多少？（设对虾池壁垂直于池底，无渗透，渠道有效利用系数 0.85）解：假设净流量Q 净= 2.6（米 3/秒）Q净 =假设渠道入口的毛流量为Q 毛Q毛 = Q净 / = 2.6/0.85 = 3.1（米 3/秒） 13000000.852151636004、渠道的安全流速： 一条良好的渠道，水流的平均速度应控制在即不冲刷渠底和边坡又不淤积泥沙。 V 不淤1.2 米，两边 0.8 米。盖板采用钢筋混凝土或木板，室内主加热管、充气管、进排水管均铺于板下。沟低标高应比池底标高低 0.30.4m。屋梁下弦至走道盖板上的高度应在 2.83.3m。三、育苗池的建造1、外观：单池有效水体 30-80 米 3，方形池的宽长比例 1：2-1 ：4 ，水深 1.4-1.8 米，池高度比池内水面高 0.2m 左右。2、池壁：（1）池壁采用水泥砂浆砌砖石，或钢筋混凝土结构，墙厚 24cm；（2）在池壁高 70cm 左右处设圈梁一道，池顶面设压顶圈梁一道； （3）池内壁做 5 层防水抹面，内表面平整光滑，转角应为圆弧形，半径应大于 5 厘米； （4）池底向排水孔的排水坡度应大于 2%3、集苗池：集苗池与育苗池相连，长 1.2m 左右，宽 1m 左右，池底标高应比育苗池出苗管中心标高低 0.4m。4、排水管和换水管：管径一般 50100mm。排水管设在池底，可兼作出苗管，为减少水压，可在距池底 0.50.7m 处设第二出苗管。换水管在池内接换水网箱，外通排水沟，采用虹吸方式换水。5、池壁预先安装热气管和供气管。五层防水抹面：在砖石砌体的内壁上，用 1：25 水泥砂浆（水泥比砂体积1：25） ，加 5的防水剂（占水泥体积） ，找平层，平均厚度 1.5cm，刷麻面，凝固后进行五做法。一层：抹水泥素浆 2mm 厚（ 加 5的防水剂） ，用铁抹压实，横行轻刷毛稍，凝固后再做后续工序。二层：抹 1：2.5 水泥砂浆 5mm 厚（ 加 5的防水剂） ，压实横行刷毛稍，待凝固后再做后续工序。三层：同第一层。 四层：同第二层。 五层：抹 2mm 水泥素浆（ 加 5的防水剂 ） ，压光。四、饵料室的有效建筑系数动物饵料室主要培养轮虫、卤虫等。有效建筑系数应控制在 0.8-1.2 之间植物饵料室，有效建筑系数应在 0.4-0.6 之间。1、 饵料室和饵料池的建造1、屋面采用透光材料，透光率 70%以上，屋顶低拱，室内设调光装置。 2、水体：动物饵料池单池有效水体应在 15-30 米 3，有效水深 1.4-1.8 米，池底坡度应大于 3%，若培养卤虫，则池底应为锥形，排水口设在底部。植物饵料室一般设有两种规格，一种面积为 2-4 米 2 ，水深 0.5-0.6 米；另一种 10-15 米 2 ，水深 0.6-0.7 米3、池底可用白瓷砖或玻璃钢材料，上方安装日光灯。饵料室 卤虫孵化桶 植物饵料保种室 植物饵料消毒室 饵料室防水装置 植物饵料培养第三节 管道计算与施工计算管道的目的是根据介质的流量在允许的流速下确定所需要的管径；在一定的管道中，在某一流速下，求他的压力（水头损失）或在允许压强下确定可能通过的介质流量。一、管径的计算 WQdGV8.1594d-管道内径（毫米）G-介质的重量流量（吨/小时）V-介质的比容（米 3/千克）W-介质的流速（米/秒）Q-介质的容积流量（米 3/小时）式中：、 、 、/、 、 0.5-1. 、 3、 2- 、 0.6m ；管道经过路基时，要加深或加管套保护；若管道交叉，管道净距15cm，若管道平行铺设，不允许上下重叠排列。2、 地沟敷设：优点：易于检修注意事项： 供热管道一般地沟铺设，便于经常检修，若一个育苗场有地沟供热管道，则水、气均应地沟铺设。 管道坡度与地沟坡度一致，地沟应设排水口，不能积水。地沟中管道相交时，若高度相同要绕行，液体介质管从下面绕行，避免出现气室，气体管道从上面绕行，避免积存液体。3、 架空敷设： 若支架设在无人无车辆通行处，则用低支架，管低标高为 0.51.0m。若设在有人无车辆通行处，则用中高支架，2.02.2m。 若设在有人有车辆通行处，则用高支架，4.5m。 支架材料一般供钢筋混凝土或钢架结构。（二）管道的热补偿 温差：气温、介质温度变化 钢管每米升温100度，则伸长1.2mm。 管道的热补偿 L形补偿:方形补偿 补偿iLL301.DWiL形补偿A=B,H=A+2R,R为4倍管直径方形补偿补偿（三）硬聚氯乙稀管道的施工1、硬聚氯乙烯管的性能特点比重为 1.41.6，较轻，导热系数为 0.13，很小是碳钢的 1/360，线胀系数大，约为碳钢的 7 倍。化学性质稳定，管壁光滑，摩擦阻力小，在压差相同的情况，比钢管的流量可增加 40左右。强度与金属材料相比较低，易老化而进一步降低强度。（三）硬聚氯乙稀管道的施工2、硬聚氯乙烯管道施工中应注意的问题硬聚氯乙稀管一般使用温度为-1050。由于线胀系数大，管道安装时必须设有热补偿措施，直线管道 2030m 应设一个补偿器，管径 70mm 以内时，一般采用 补偿，管径在 70150mm 时，采用方形补偿。由于钢性差，要多设置支架。由于强度低，安装时不采用螺纹连接，采用承插式或管套连接。管道的冲击强度随温度的降低而降低，因此低温使用时，开闭阀门要缓慢，避免介质冲击管件。（三） 硬聚氯乙稀管道的施工3、硬聚氯乙稀管道的连接： 承插式:单向承插式、双向承插式。 套管式第四节 海水育苗场的给排水系统 一、潮差蓄水池是在潮间带用堤坝围成的蓄水池，大潮汛期利用高潮位纳入海水，以备育苗期间使用。潮差蓄水池的容积应满足于一茬苗的用水量，达到封闭式育苗，以减少发病率。具有沉淀净化水质的作用二、沉淀池沉淀：液体中的固体悬浮颗粒由于受到重力的作用，经过一定时间的静置，就会沉淀到水层的底部的过程。沉淀力： P-固体颗粒在液体中的沉淀力；g-重力加速度；1-固体颗粒密度；2-液体介质密度；d- 固体颗粒直径沉淀池设计类型： 静态沉淀池：不能连续进行，但结构简单，投资少，水质较好动态沉淀池：设计复杂，海水育苗场很少用静态沉淀池设计：敞口式、封闭式三、过滤器目的：除去沉淀池出水中的细小悬浮物质及部分细菌，慢砂滤还具生物过滤的作用。分为：有压过滤和无压过滤1、无压过滤池：缺点：滤速低，出水率小，洗沙换沙工作繁重优点：阻截细菌能力强，出水水质好，还具生物过滤的作用，结构简单，造价低。无压砂滤池的滤层组成：直径 0.30.4mm 的石英砂 5080cm，起到主要的过滤作用。直径 3mm 的粗砂 10cm；直径 0.5cm 的鹅卵石 20cm；直径 1.5cm 的鹅卵石 20cm直径 35cm 的鹅卵石 1520cm2、压力过滤池特点：用钢筋混凝土烧制成圆柱形密闭容器。内部砂滤层与无压砂滤池相同。有反冲洗装备：打开反冲洗管，考水流的冲击力能把砂子冲起，从溢水管流出污染物，砂层靠重力作用自然恢复。净水能力高，400m 3/h。反冲水流流量大，压力高，投资大。压力过滤器牟平泰华3、重力无阀过滤池： 优点：运行自动化，使用管理方便。重力无阀砂滤池蓬莱京鲁四、泡沫分离法泡沫分离法，也称浮选法或气浮法，是利用气泡表面能吸附多种溶质的原理进行分离和浓缩的方法。只要把液体表面形成的气泡收集清除，就可以除去水中的溶质。容器为圆柱形作用：除去可溶性溶质、除去小颗粒状物质、除去有机酸，提高 ph。泡沫分离器的工作原理，是利用高速水流的强化涡流作用，使气、水充分混合，并在水中产生大量的细小气泡，由于气泡表面张力的作用，使水中的重金属、蛋白质、纤维、残饵及粪便的细小颗粒和粘液等有机质吸附于气泡表面，泡沫分离器再利用气、水比重之差，将带有污物的气泡浮选分离，从而达到净化水质的目的。 五、提水机械水泵水泵型号的含义：IS6550160，IS 是符合国际标准的单级离心泵，65 是吸入口直径（mm） ，50 是泵的出）（ 2136gdP水口直径（mm） ，160 是叶轮最大直径（mm ）1、水泵设计流量的计算若为均匀供水：某育苗场平均日用水量为 2000 米 3 ，8 小时连续提水，则每小时提水量为 2000/8=250 米 3/小时。若非均匀供水：某育苗场平均日用水量为 2000 米 3 ，24 小时供水，则每小时提水量为 2000/24*3=250 米 3 /小时（变化系数一般为 1.5-3）图 1 D 型多级离心水泵 1、柱销弹性轴器部件 5、吸入段 9、导叶 13、平衡套（环） 2、轴 6、密封环 10、导叶套 14、平衡盘 3、滚动轴承 7、中段 11、拉紧螺栓 15、填料函体 4、填料压盖 8、叶轮 12、吐出段 16、轴承2、水泵吸水高度的确定： 水泵铭牌上的吸上高度实际吸水高度实际吸水高度（水泵轴的标高-最低水位标高）+吸水管水头损失）某育苗场水泵提水流量为 60 米 3 /小时，水泵的允许吸上高度 6.5 米，吸水管局部水头损失为 0.6 米水柱，吸水管沿程水头损失为 0.1 米水柱，最低海水水位-4.1 米，水泵轴安装标高 0.4 米，试复核选用此水泵是否合适。3、水泵总扬程的确定水泵总扬程吸水几何高度+ 输水几何高度 +吸水管和输水管的总水头损失 +富裕水头。某育苗场水泵提水流量为 60 米 3 /小时，总扬程 18 米，已知输水管沿程和局部水头损失为 5.1 米，吸水管沿程和局部水头损失为 0.7 米。最低海水水位高-4.1 米，水泵轴标高为 0.4 米，沉淀池最高水面标高 5.1 米，富裕水头取2 米，是复核总扬程是否合适。第五节海水育苗场的充气增氧系统1、充气增氧的作用：提供氧气、活化水体、改善水质、平衡温度。2、充气机的选用： 罗茨风机优点：空气不带油污，风量大，风压低。缺点：装配不严，叶轮易磨损而效率下降，风量突然减少电机易过载，因此集气罐上须安装安全阀，噪声大，须装消声器。3、罗茨鼓风机的工作原理4、充气增氧管路系统进气口设空气过滤器（净化空气）：筛绢、活性炭。 吸气和出气管安装消声器。集气罐制成直径不大于 40cm 的金属圆柱状容器。 管路用聚氯乙稀管或钢管。池内充气方法有两种：散气石和散气管。散气石：1.53 个/m 2 散气管：在充气管道上钻直径 0.8mm 左右的小孔电磁式空气压缩机：额定电源：220V/50HZ 额定功率：185W 最大压力：0.042kPa 最大排气量：150L/min 重量：4.8kg 外形尺寸：278136171mm 第六节 海水育苗场的增热系统1、育苗水体的加热方式： 加热棒：小水体；地热、发电厂余热；锅炉：通蒸汽、加热海水2、 锅炉容量的计算： Q 总=Q1+Q2+Q3+Q4Q 总-锅炉每日的总共热量（千焦耳） Q1-每日最大换水量升温的热量（千焦耳）Q2-每日全部育苗水体散发的热量（千焦耳） Q3-每日的采暖量（千焦耳）Q4-每日输蒸汽管道损失的热量（千焦耳）例题：山东某扇贝育苗场，总育苗水体为 1000m3，每日最大换水率为 60，据经验，一昼夜池水散发的热量能使池水下降 2，育早茬海湾扇贝苗自然海水温度为 6 ，育苗要求水温 22 ，设每天育苗室饵料室采暖热量是总换水热量的 40计，输气管道损失热量不计，求所需锅炉的热量。解： Q 总=Q1+Q2+Q3+Q4 Q1100060（22-6）4190 40224000（kJ）Q21000241908380000（kJ） Q3Q140402240000.416089600（ kJ ）Q 总40224000+8380000+1608960064693600（ kJ ）重点回顾 第四章 海水育苗场的设计与施工海水育苗场的总体布置原则 育苗室的有效建筑系数 育苗室的形式与结构育苗池的建造要求 五层防水抹面 管道阻力损失的计算（计算题）重点回顾管道的施工 管道的热补偿种类 硬聚氯乙烯管道施工中应注意的问题硬聚氯乙稀管道的连接方式 海水育苗场的给排水系统（重要）充气增氧管路系统 锅炉容量的计算（计算题）第五章 人工繁殖设施 第一节 淡水鱼类催产池的设计催产池（Spawning induction pond）：给亲鱼提供类似自然界的生态条件和收集鱼卵的场所。圆形催产池的特点：1、直径 610m，池深 1.51.8m，池壁厚 2437cm，池底呈锅底状，中心比池壁四周深1020cm 。2、集卵：a 人工运输； b 催产池中央设出卵口孔，上面加拦鱼网栅，设两条管道，一条排污用，一条直通孵化环道。3、进水系统：两条进水管道，冲水角度是管中心线与池壁切线成 3540 度角，上冲水口距池顶约 1/3 池深，下冲水口距池底约 20cm。第二节 孵化环道（hatching channel）一、单环圆形孵化环道的特点1、环道深 1.0m，水深 0.750.85cm，环宽 0.81.0m。2、环底呈 U 型。环底向出苗孔倾斜，环底最高点比出苗孔高 5cm，一环设一个出苗孔。3、滤水纱窗：设在中墩上（多环道时，设在环道内侧） ，分直立式和倾斜式（1：0.3） ，倾斜式有利于扩大有效过滤面积，减少筛绢上的黏附物。4、断面的水流流速：调节流速的原则是以把卵、苗冲起为度，不易过大。5、进水管：环道底部每隔 1.5m 安置一个喷嘴（长 12cm，宽 10cm，厚 0.4cm） ，喷嘴距底面 10cm。 6、排水管：污水由中墩上的过滤纱窗过滤后经排水管排出滤水纱窗的设计要求1、5070 目的筛绢。 2、当环道通过最大流量时，通过纱窗有效过滤面积的流速不超过 0.2m/s。3、有效滤水面积为环道径向断面面积的 1.5 倍以上，也可按照 0.06m2/m3 水体计算。4、滤水纱窗的清洗方法：a 人工刷洗，根据粘附物的多少，定期刷洗；b 设置反冲洗装置，在滤水纱窗内侧装喷水多孔管。二、圆形孵化环道的缺点因该环道为圆形，水流呈螺旋型环流，在螺旋型环流的作用下，池底内壁易出现死角，刚出膜的幼鱼，自游能力差，易沉淀在内壁下层而缺氧致死，影响孵化率。由于离心力的作用，使卵球靠环道外侧密，内侧稀，垂直分布也不均匀。内侧的滤水纱窗易贴卵。三、长圆形孵化环道长圆形孵化环道由两个半圆夹一个长等于两端半圆直径的矩形构成，排水管和滤水纱窗设在环道内壁的直线段上。 优点：水在环道内作直流和环流交替运动，使卵粒不断改变运动水层，环内死角消失，卵粒垂直和水平分布均匀。过滤纱窗设在直流段的中墩上，有效过滤面积增大，克服了排水过程中贴卵的问题。四、孵化槽的特点长方形：长 3m，宽 1.5m，深 1.2m间设两排 5 个喷嘴，排水管和纱窗设在后端两侧上层，底层设出苗孔，连接集苗池。水由喷水嘴喷出，由下向上流动，再向后折回，使水流在池内不停的循环。卵子和卵膜在返回时，由于水流作用又进行翻滚，进入循环。孵化槽的优点： 孵化率高，经实验，孵化槽的孵化率在 95左右，比环道高 20以上。节省劳动力，减少劳动强度，只要水位控制好，卵粒在脱膜 12h 内，需洗刷几次纱窗，之后则不必。 占地面积小。 结构简单，取材容易，造价低。重点回顾 第五章 人工繁殖设施催产池 圆形催产池的特点 单环圆形孵化环道的特点 滤水纱窗的设计要求圆形孵化环道的缺点和长圆形孵化环道优点 孵化槽的特点和优点第六章 海水养成场的设计海水养成场是指在海水或半咸水较小水体范围内，把鱼、虾、贝、藻类从苗种养到商品规格的生产场地。第一节 基塘系统综合模式基塘系统是陆（基）和水（塘）相互作用，是一种特殊的农业耕作形式。它具有较强的能量和物质循环过程，更有效的利用自然土地和水资源，从而较大的经济效益。第二节 土质池塘养鱼场设计一、设计的原则（了解）设计土质池塘养鱼场，根据投资情况，尽力设计的有利于生产管理，设施配套齐全。如场部、仓库、宿舍、化验室、变配电室、水泵房、苗种室、饵料室等。尽可能一池多用，发展混合养殖。尽可能设置潮差蓄水池净化海水，实现半封闭或封闭供水，减少病害发生。采用新技术改良养殖水环境，比如增氧机、温室大棚。二、鱼池的设计鱼池的形状（施工、水流）：长方形，长宽比 2：1-3：1鱼池的面积：成鱼池 3000-6000 米 2，鱼苗池 600-1800 米 2，鱼种池 1200-3000 米 2，越冬池 1200-2000 米 2鱼池的水深：成鱼池 2 米，鱼苗池 1-1.5 米，鱼种池 1.2-2 米，越冬池 2.5-4 米鱼池的边坡:边坡系数（mctg）m=1-2 鱼池的底坡:1:200-1:500，池底设排水沟（主沟和支沟）鱼池的方向:东西长南北短 鱼场的进排水要分开第三节 对虾养殖场设计 一、对虾养殖池的种类池塘养虾 潜堤拦网养虾 水泥池养虾（一） 养虾场的设计（一） 老式养虾场的特征 面积：510hm 2（200m500m） ，最大 20hm2。 长宽比：4：18：1 池底设滩和沟：滩面平整，稍倾斜于沟，滩面与沟底的排水坡度为 1：10001：2000，沟和滩面积比为1：31：4。沟：中心沟：贯穿全池的主沟，宽 810m，深 0.30.5m。环沟：围绕池四周，宽 68m，深 0.30.5m设投饵台：沿池周围的浅水区，沿堤设置投饵台，定期清理。进、排水闸：设进排水闸门，通过自然纳潮和水泵供水，水不经过处理。（二）老式养虾场的改造措施面积：改为 12hm 2。 设贮水池：将部分池塘改为贮水池，实行封闭式养殖。 设置增氧机增氧。（三）新型养虾场的设计面积小：0.51hm 2（精养） ，12hm 2（半精养） 。 池塘形状：正方形、圆形。正方形易于管理。设贮水池：贮水池和养虾池面积比为 30：100。设废水处理池：面积为养虾池面积的 510，通过沉淀、生物过滤等措施。设置搅水增氧机：使池内形成水流，起到搅水、增氧、排污的作用。排水口一般设在池底中央，兼排污作用。第四节 潜堤拦网养殖场的设计潜堤拦网养殖场是在潮间带修筑低于高潮位以下的潜堤养殖池。涨潮时海水通过堤顶进入，落潮时通过潜堤保水。一、潜堤拦网鱼虾养殖场的设计1、场址：潜堤一般修建在中潮区。2、潜堤结构：土质堤浆砌石护坡；土质堤干插条石护坡；浆砌石堤。3、堤顶高程：以小潮期间有 1 2 天不进水为宜，按滩面高程、潮位情况、放养密度和换水量等决定。不能太高、也不能太低。4、拦网设计：拦网用木桩固定，下端用方木条压在潜堤顶预留的槽内。拦网材料是聚乙烯线，上端装配有上纲，下端有下纲。在拦网的横向和纵向装配力纲。5、水闸设计：水闸要设计成一次退潮时间能全部将池水排干。水闸的闸墩里要设三道闸槽，分别装拦网、闸门和收获网。1、 潜堤拦网养鲍场的设计1、场址选择：选在有外海海水流入的海区，具有一定海流，潮间带坡度较大，滩面较平整、海面开阔的海区。底质是岩礁区，不能是泥沙底质。2、潜堤结构：围海潜堤（U 型）和隔堤（矩形） 。3、潜堤高程：潜堤的蓄水深度1.5m，过高不利于水交换，过低则水温高、光线强，对鲍鱼生长不利，潜堤高于大潮讯最低潮位线，在小潮汛高潮时，应有 1020cm 水深。4、养殖池面积与池内布置： 每池 6001500m 2，小规模 200600m 2。池内布置：设主沟和环沟流水，沟深 0.5m，宽 23m，起到疏通流水和避暑作用。池内投放石块、水泥板，修筑鲍鱼礁。 移植裙带菜、藻类等。 堤顶设置拦网：防逃，防敌害进入。第五节 工厂化养鱼场的设计 一、工厂化养鱼场的类型普通流水型 温流水型 循环过滤水型二、工厂化养鱼的优点养殖密度大：池塘养鱼 13 尾/m 2，而工厂化养鱼可高达 200240kg/m 3。缩短养殖周期：池塘养鱼 23 年，而工厂化养鱼 4 个月1 年。易于管理：池塘养鱼是劳动密集型，而工厂化养鱼是技术密集型养鱼。三、工厂化鱼池设计1、长方形鱼池： 长：宽3：15：1。 常用于流水养鱼和温流水养鱼鱼池布置成串联或并联。 施工简单，地面利用较好。2、圆形鱼池： 直径 510m，池壁厚 24cm，水深 1.52m。池底成锅底状，内设排污口。 鱼和饵料分布均匀，效益高于长方形鱼池。3、福斯特卢卡斯鱼池： 长圆形 鱼池中部设两个隔墙，中央设排水口。直线段中部上方设喷水口，使水流直流和环流交替进行。四、工厂化养鱼水处理技术与设备（一）过滤 1、机械过滤：筛绢过滤 砂滤器 作用：截留、沉淀、凝聚微滤器原理：污水从转筒的一端沿轴向流入，与反水流方向旋转的筛网内壁作反切向相对运动，滤液从筛网中通过，滤渣被截留在网内，在导向板作用下，从出渣端排出，减小滤渣对筛网的附着力，从而提高了过滤效率。 过滤方式和逆洗。 粒子过滤机2、生物过滤（通过微生物将水体中氨态氮转化为硝酸态氮）生物滤池：浸没式、滴流式、流化床式生物滤池。 净化机：生物转盘、生物转筒（1）生物滤池特点生物过滤前，水体要预先曝气处理，既可以除去气态的 NH3，也为硝化细菌提供氧气。曝气方式分为机械曝气和通压缩空气的方式。 生物滤池的结构：包括池体和滤料。池体：长方形或圆形，有进、出水管。滤料种类：砂子：要求砂粒粗糙，具有棱角，直径以 25mm 为宜，细砂不可用作滤料。石子：要求坚硬，多棱角，耐腐蚀，粒径以 35cm 为宜。塑料蜂窝：呈直管装，有蜂窝状孔隙的塑料树脂制品，优点是孔隙大，重量轻。片状网纤滤料：片状的网片，优点是孔隙率大，材料便宜。浸没式滤池：滤料全部浸没在水中，水向下或向上流入滤料。滴流式滤池：水从上部喷淋流经滤料（水喷淋的过程也是增氧的过程） ，从底部排出，滤料之间不被水充满，要求滤层较高。流化床式生物滤池：滤料为流砂或塑料珠，水从下部向上流入，将滤料冲起，增大水与生物膜的接触面积，提高滤水效率，但进水和管理费用较高。（2）净化机生物转盘：是一列转动的盘片组成，一般露在空气中，一半浸在水中，缓慢转动。盘片上长满生物膜。转盘转动时从空气中带入氧气，供细菌转化需要。生物转筒：一种在转动的横轴上装一个同轴心的金属网状的圆筒，桶内装塑料颗粒，生物膜长在塑料颗粒上。一种是在转动的横轴上，捆上大量的塑料管，形成一个转筒，塑料管转筒一半浸在水中，一半露在空气中。（二）消毒 常用的消毒方法：紫外线消毒、臭氧消毒、负离子消毒。1、紫外线消毒（1）紫外线灯的输出强度影响因素与灯的类型有关；与使用时间有关，输出强度每月降低约 3，每年降低 40左右，因此为保证效率，紫外线灯一般 912 月更换一次。受温度影响：在 38时紫外线的输出率为 100。在 0 时只有 10。一般在紫外线灯管外面套一个石英套管，二者之间的空气起保温作用。（2）消毒方式悬挂式消毒：将紫外线灯管悬挂在水槽的上面，距水面 15cm 左右，灯管上面加反光罩，灯管与灯管的距离是15cm，在槽内垂直水流方向设一些挡水板，使水产生湍流，得到均匀照射消毒。优点：强光不受水温度的影响，灯管易清洁。缺点：灯管与水面有一定距离，对于较深的水体消毒不好。浸没式消毒：紫外线灯装在石英管中，然后浸没在水下消毒。优点：紫外线利用率高，石英管避免灯管受水温的影响 缺点：石英管要经常清洗2、臭氧消毒臭氧消毒原理：臭氧是氧气的同素异构体 O3，是一种蓝色气体，是一种强氧化剂。臭氧分子接触细菌细胞时，会导致细菌细胞蛋白质核酸渗漏、脂类被氧化，从而达到消毒作用。臭氧的作用特点：臭氧的氧化速度快：臭氧含量为 0.0015时，15s 即能杀灭细菌和病毒。臭氧与水不起化学反应，只能改善水质，不能败坏水质。臭氧的毒性：臭氧对人和生物均有毒性，用臭氧处理的水放置几分钟才能养鱼，若用于养殖鱼苗，则必须用活性炭吸附。臭氧发生器：臭氧靠电击空气或氧气产生，用专门的臭氧发生器生产。小测验 20 分钟设计一个工厂化循环水养鱼系统（要求功能尽可能的齐全）第六节 水族养殖工程的设计水族养殖工程技术主要包括水族馆、海上游乐城、酒店、康乐城及家庭养殖观赏