專利名稱：一種用于保護海島的人工低潮高地裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種保護海島的人工低潮高地裝置，既可對已經滅失或即將滅失的海島進行保護和修復，又能保護漁業資源，同時又具有在此基礎上進行科研觀測的功能，屬于海島保護、修復及海洋觀測技術領域。
背景技術：
1988-1995年我國開展了“全國海島資源綜合調查”。據調查結果顯示，我國面積500平方米以上的海島有6961個(不含海南島本島和香港、臺灣、澳門所屬海島)，面積為6691平方公里，面積小于500平方米的海島，因只對部分進行了概查，故未作統計。目前，在海島開發利用過程中，存在著無序、粗放式開辟，以及因為人類開辟活動，如圍海造地、挖沙、炸島等一系列問題導致海島失蹤有逐年加劇的趨勢。我國海島正以驚人的速度失蹤，數據顯示已經多達806個。另據相關資料顯示，我國約有1400多個海島沒有正式名稱。因此，海島命名也是目前所面臨的迫切問題，特別是因過度開發而引起的即將消失的海島，更要進行海島命名，樹立具有法律效カ的海島標志，并進行相應的修復及保護措施，以保證其繼續存在。人工魚礁是人為在海中設置的構造物，其目的在于改善域海域生態環境，為海域生物營造良好的棲息、生存和繁殖場所，從而達到保護和増殖漁業資源的目的。除此之外，人工魚礁所設結構可以改變即將滅失海島周圍因波浪輻射應力、潮汐所形成的流場，減弱波浪場及流場對海島海岸線的侵蝕及破壞。目前，人工魚礁建設在國內外已經得到了廣泛的發展，并取得了較好的環境效果和經濟效果。中國海岸侵蝕具有普遍性、多祥性和加劇發展第三個特點，侵蝕岸線長度占全國大陸岸線的I / 3以上，尤以渤海和黃海沿岸較重。但因沿海泥沙來源豐富、堆積條件較好，使總體侵蝕強度通常稍輕于國外許多海岸。中國海岸的侵蝕因素有海平面上升、風暴潮加劇、入海泥沙減少和多種不合理的人為開發活動等9種，其中7種與全球變化有直接或間接關系。它們主要通過增強海洋動カ作用、減少沿岸泥沙和降低海岸穩定性三個原因，加劇海岸侵蝕。海岸侵蝕導致ー些地區的地下水質被破壞、鹽堿地増加、海濱浴場和漁港遭到破壞，沿岸農田、公路和居民區也受到威脅。導致海岸侵蝕的原因很多，除風暴潮等引起的自然過程外，生態惡化、徑流減少、不合理采砂、護岸植被破壞等是重要的人為原因。海岸侵蝕會使海岸線減短，比如海水倒灌。所以導致海島越變越小，特別是對砂質岸線的海島。
人工魚礁礁體的復雜程度對海洋生物種類的分布及資源量產生起著決定性影響，也對波浪輻射應力和潮汐所產生波浪場及流場的消弱作用有著顯著地影響，從而能減少對海岸線的侵蝕，以及海島的逐漸縮小。因此，在人工礁體構建過程中應該考慮以下四個方面(I)設計礁體時既要充分考慮有足夠大的內部空間和陰影面積，好多魚類喜歡陰影，內部空間可以給它們提供良好的繁殖場所和生存、避難的環境，又要盡可能的增大礁體的表面積，以利于藻類等初級生產力生物附著；(2)人工礁體會產生上升流、渦流等多種流體，改良環境，把底部營養鹽帶到海水表層，促使魚類前來覓食；(3)人工礁體能使從遠處傳來的波浪所形成的波浪場改變方向，一部分形成上升流，一部分被裝置本身所消弱；(4)人工礁體內部結構使潮流發生方向的改變而產生上升流和渦流，從而減弱對海島海岸線的侵蝕和海島的破壞。
目前，我國的海上觀測平臺數量少，觀測缺乏針對性，而且海上觀測平臺用途單一、資源也未得到有效利用；人工魚礁雖然形態多種多樣，復雜程度也不盡相同，但是作用卻大同小異，用途比較單一。對海島及其岸線的保護和修復修建ー些防波堤，成本高、效率低，海島本身沒有命名。
發明內容
針對上述問題，本發明的目的是提供一種用于海島保護和修復的人工低潮高地裝置，將單純的人工魚礁、海島及其海岸線保護及修復、海島標志性石碑和海上科研觀測平臺相結合，既可以通過把人工魚礁投放在淺海，實現保護漁業資源、改善海洋生態環境的目的，又能減少波浪、潮流等對海島海岸線的侵蝕和破壞，防止海島面積的縮小甚至消失，作為海島存在的ー個標志，同時還可以在其平臺上進行必要的科學研究及觀測。本發明的目的是這樣實現的本發明的裝置包括水下部分的海島海岸線保護人エ魚礁和水上部分的科研觀測平臺及海島標志性石碑，其特征在于水下人工魚礁礁體整體呈四棱臺形狀，由多層澆注體組裝而成，根據實際海域水深不同，其組裝所需要的層數也不同，其頂層由長方體澆注體組成，以下每ー層都是由不同尺寸的長方體、立方體、楔形體和三棱錐澆注體組裝而成。本發明的人工魚礁通過“倒鉤型”構件固定于海底地基上，使整個裝置更加穩定。本發明裝置的整體形狀是四棱臺形狀，波浪作用產生的波浪輻射應力會形成波浪増水和沿岸流，棱臺呈坡狀型，以便減小波浪増水和沿岸流對海島及其岸線的侵蝕，防止海島面積縮小及海島的消失。所述澆注體是由型號為￠20和小14的鋼筋和設計強度為C40的含環保型高抗硫酸硅酸鹽水泥的混凝土澆筑而成，環保型水泥可以減小對海洋生態環境的污染。其中型號為￠20的鋼筋是受カ筋，其在澆注體中的分布間隔是40cm ;型號為小14的鋼筋是分布筋，與受カ筋互相垂直，用于固定受カ筋，以及抵抗溫度變形，分布間距是40cm。所述澆注體都是空心體，這樣不但更有利于上升流的形成，將底部營養鹽帶到表層，為魚類提供更豐富的餌料，減小波浪對水下礁體形成的推力，而且也使波浪和潮流等海洋動力作用對海島海岸線的侵蝕和破壞消弱，防止海島面積的縮小及海島的消失，同時也為魚類繁殖和棲息提供良好的場所。所述科研觀測平臺四周由不銹鋼的柵欄圍成，在一側設有入口，入口垂直向下延伸有供船舶停靠的階梯，可供船舶停靠，科研人員登上平臺；平臺中間是透水性結構，用于排泄波浪和風暴潮在平臺上形成的積水。所述科研觀測平臺中間設有一座庇護所，從頂部往下有一部分是封閉的，在里面可以搭載科研觀測所需的各種儀器，庇護所頂部是平面型的，在上面安裝綠色環保型發電裝置，以便為觀測儀器提供電力。所述科研觀測平臺上入口相鄰的方位設立有海島標志性石碑，以達到保護和標志海島的作用。本發明裝置的海底底質是粉砂淤泥質，應采用軟地基處理方法，用打樁的方式將地基夯實，使其沉降變得足夠堅固，然后采用鋼筋混凝土進行加固，最后再利用“倒鉤型”構件將地基與海島生態修復裝置進行連接。本發明具有以下優點
(1)水上科研觀測平臺有足夠的空間可以用來進行科學研究和觀測；
(2)頂部安裝有綠色環保型發電裝置，為觀測儀器提供足夠的電力，同時也保護了海洋生態環境；
(3)平臺中間是透水性結構，用于排泄大浪引起的平臺積水；
(4)把海島標志性石碑和人工魚礁有機結合起來，既能保護漁業資源、改善海洋生態環境，又能更好的保護我國海島生態環境，保護海島的完整性；
(5)水下人工魚礁礁體良好的結構更有效地形成了上升流，將底部營養鹽帶到表層，為魚類提供更豐富的餌料，足夠的空間為魚類的棲息和繁殖提供了良好的場所，改良魚類的生境。(6)組成水下人工礁體的各個構件是空心狀的，這樣會形成上升流，減弱流場對海島的掏蝕和破壞；
(7)棱臺的坡度使波浪輻射應力所形成的波浪増水和沿岸流對海島及其岸線的侵蝕和破壞減弱，從而起著保護和修復海島的作用；
(8)整個龐大的裝置會產生回旋流，減少流場對海島的直接作用。
圖I是本發明整體結構示意圖。圖2是本發明長方體澆注體的結構示意圖。圖3是本發明立方體澆注體的結構示意圖。圖4是本發明楔形澆注體的結構示意圖。圖5是本發明三棱椎形澆注體的結構示意圖。圖6是本發明的科研觀測平臺結構示意圖。圖7是本發明與地基連接的“倒鉤型”構件結構示意圖。其中，I、人工魚礁；2、科研觀測平臺；3、海島標志性石碑；11、三棱錐形澆注體；12、楔形澆注體；13、立方體澆注體；14、長方體澆注體；15、倒鉤型構件；21、科研觀測平臺 柵欄；22、入口 ；23、庇護所；24、透水性結構。
具體實施例方式下面結合附圖并通過具體實施例對本發明作進ー步說明。如圖I所示，本發明包括水下部分的人工魚礁I、水上部分的科研觀測平臺2和海島標志性石碑3等三部分，人工魚礁I整體形狀是四棱臺形狀，由四層高2m的澆注體結構組裝而成，自上而下，第一層由4X4X2m的長方體澆注體14組成，第二層中間是4X4X2m的長方體澆注體14，周圍和它相接的是2X2X 2m立方體澆注體13，和立方體澆注體13相接的是最外圍的2X2X2m的楔形體澆注體12以及直三棱錐形澆注體11。不同澆注體的形狀如圖2-5所示，楔形體澆注體12的傾斜度為0. 5，可以減小波浪輻射應力所形成的波浪增水和沿岸流，從而消弱對海島及其岸線的侵蝕和破壞，防止海島面積的縮小及海島的消失，達到保護海島的作用。從第三層開始每往下ー層，多加ー圈立方體澆注體13，以保證整個魚礁的四棱臺形狀，追加層數根據實際水深來確定；澆注體之間以及層與層之間都是由具有力學結構的構件連接，足以承受各個方向的壓カ；澆注體都是空心的，能夠形成上升流，將底部營養鹽帶到表層，提供更豐富的餌料，同時為魚類棲息和繁殖提供足夠的空間，除此之夕卜，形成的上升流減少海流對海島的掏蝕作用；長方體澆筑體14外部邊緣厚度可達50cm，立方體澆注體13、三棱錐形澆注體11和楔形澆注體12外部邊緣厚度為30cm，根據力學計算，足以承受上部承載以及側方流體對其的壓力。科研觀測平臺2尺寸為4X4m，平臺周圍是由高度為Im的不銹鋼柵欄21圍成，一側設有Im寬的入口 22，以供船舶停靠，科研人員登上平臺；平臺中間設立一座庇護所23，尺寸為2 X 2 X 2m，頂部向下0. 5m封閉，科研觀測搭載的儀器安裝在此處， 庇護所23頂部是3X3X0. 4m的平頂，上面安裝有太陽能電池板，為觀測儀器的正常運行提供足夠的電カ。平臺中間是2. 5X2. 5m的透水性結構24，用于排泄波浪和風暴潮引起的平臺積水。海島標志性石碑3包括碑體和基座，碑體長140厘米、厚20厘米、高80厘米，基座長為140厘米、厚為40厘米、高為20厘米。字體顏色為紅色，島名的字體為黑體。根據力學計算，“倒鉤型”構件整體高度確定為220cm，是由鋼筋混凝土澆筑而成。如圖7所示，“倒鉤型”構件15上部為半圓形結構，其半徑為40cm，防止泥沙進入礁體，對人エ礁體裝置起到保護的作用，給魚類生存提供一個更好的場所；下部結構長度為180cm，“倒鉤型”高為40cm，寬為40cm。將“倒鉤型”構件下部以打樁的方式嵌入地基，然后對地基進行加固處理，使其嵌入地基更為穩定。本發明由各構件組裝而成，將各構件運送到現場進行組裝，然后使用吊機投入海中。
權利要求
1.一種用于保護海島的人工低潮高地裝置，包括水下部分的人工魚礁和水上部分的科研觀測平臺及海島標志性石碑，其特征在于水下人工魚礁礁體整體呈四棱臺形狀，由多層澆注體組裝而成；頂層由長方體澆注體組成，以下各層由中間的長方體澆注體、與長方體相接的立方體澆注體、最外圍的楔形體澆注體和四棱角的三棱錐澆注體組裝而成；所述人工魚礁通過“倒鉤型”構件固定于海底地基上。
2.根據權利要求I所述的用于保護海島的人工低潮高地裝置，其特征在于所述澆注體是由型號為小20和小14的鋼筋和設計強度為C40的含環保型高抗硫酸硅酸鹽水泥的混凝土燒筑而成。
3.根據權利要求I或2所述的用于保護海島的人工低潮高地裝置，其特征在于所述澆注體是空心體。
4.根據權利要求I所述的用于保護海島的人工低潮高地裝置，其特征在于所述科研觀測平臺四周由不銹鋼的柵欄圍成，在一側設有入口，入口垂直向下延伸有供船舶停靠的階梯。
5.根據權利要求I或4所述的用于保護海島的人工低潮高地裝置，其特征在于所述平臺中間是用于排泄因大浪在平臺上形成積水的透水性結構。
6.根據權利要求I或4所述的用于保護海島的人工低潮高地裝置，其特征在于所述科研觀測平臺中間設有一座庇護所，從頂部往下有一部分是封閉的，在里面搭載科研觀測所需的各種儀器，庇護所頂部是平面型的，在上面安裝有綠色環保型發電裝置。
7.根據權利要求I所述的用于保護海島的人工低潮高地裝置，其特征在于所述科研觀測平臺上入ロ相鄰的方位設立有海島標志性石碑。
全文摘要
本發明公開了一種用于保護海島的人工低潮高地裝置，包括水下部分的人工魚礁和水上部分的科研觀測平臺及海島標志性石碑，其特征在于水下人工魚礁礁體整體呈四棱臺形狀，由多層澆注體組裝而成；頂層由長方體澆注體組成，以下各層由中間的長方體澆注體、與長方體相接的立方體澆注體、最外圍的楔形體澆注體和四棱角的三棱錐澆注體組裝而成；人工魚礁通過“倒鉤型”構件固定于海底地基上，使整個裝置更加穩定。本發明把海島標志性石碑和人工魚礁有機結合起來，既能保護漁業資源、改善海洋生態環境，又能更好的保護我國海島生態環境，保護海島的完整性。
文檔編號A01K61/00GK102613116SQ20121009631
公開日2012年8月1日 申請日期2012年4月2日 優先權日2012年4月2日
發明者劉大海, 李勝 申請人:國家海洋局第一海洋研究所