海水飼養環境站構建范文

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作者：黃思源傅偉忠單位：寧波市氣象網絡與裝備保障中心

浮臺式溫鹽觀測平臺

浮臺式溫鹽觀測平臺的面積為3．5×3．5m2，利用浮筒進行組裝。這種組合模塊式浮動平臺的材質采用高分子量高密度合成塑料，具有抗腐、防凍、抗氧化、抗紫化線的強化材質，不受海水、化學品、藥劑、油漬及水生物的侵蝕；無污染、不破壞環境的特性。由于韌性好，重量輕，價格低的優點，因此抗沖擊性能優異，便于安裝和搬運，性價比明顯優于鋼浮筒。筒體有較高承載力，每平方米的浮力可達350kg以上，使用壽命在15a以上。這樣的平臺，其觀測設備的安裝和日常維護也非常方便。

浮臺中間設計了一個觀測井，采用具有抗腐蝕耐用的高密度聚乙烯（HDPE）給水管改制，觀測井管道直徑0．5m，水下長度1．5m，水上部分0．5m。浸入水中部分四周和底部打孔，使得海水能夠順暢的流動。為了減少海中雜物進入到觀測井中，使透水孔的孔徑＜0．03m，且盡量多打一些孔。用錨和不銹鋼纜繩固定浮臺，使得平臺隨著海水的潮漲潮落能在一定范圍內自由浮動。

浮臺式溫鹽觀測平臺的結構和安裝符合《海濱觀測規范》。溫鹽井井筒內徑為0．5m，符合規范不小于0．4m的要求。由于浮臺隨海水的漲落而變化，所以始終能保持傳感器離海面的深度基本不變。在觀測井的四周密布了透水孔，保證井內外水體的自由交換。浮臺的觀測地點一般設置在網箱附近或圍塘的中央。用于海水觀測的傳感器安裝在溫鹽井內，并始終保持在海面以下0．5m的高度（平臺吃水深度小于0．1m），隨海面升降。浮臺式溫鹽觀測平臺如圖1所示。

傳感器的選擇

溫鹽觀測的傳感器（CTD）的品種比較多，鹽度的觀測都是通過測量海水的電導率經過推算而間接測得的，測量的精度能夠滿足實際需要。國外傳感器具有智能化程度高、性能穩定、測量精度高、功耗低、信號輸出有標準接口、匹配通信設備比較方便等優點。傳感器固定在不銹鋼支架上，尼龍繩懸掛在觀測井內。支架邊緣有塑料泡沫覆蓋，與觀測井之間形成緩沖，防止傳感器撞擊觀測井。

本次選用的是一款小巧的高精度自動測量溫度、電導的智能測量儀。它既能實時發送觀測數據，又能連續存儲測量數據，符合海上無線遙測要求。其數據采樣頻率為1Hz；塑料材料外殼抗壓深度為740m；時鐘精度到達±30s／a；固態存儲器容量8MB，可存儲400000組數據；通信采用RS－232串口，數據通信速率在：19．2～57．6KB；溫度測量范圍：－5～35℃，精度：±0．002℃；電導測量：0～70mS／cm精度：±0．003mS／cm，分辨率＜0．0001mS／cm。

觀測和記錄方法

根據《海濱觀測規范》的技術要求。觀測點應與外海相通，傳感器離水面不小于1m，要避開陸地徑流和排水、排污管道、有河流和小溪的入海處以及受污染的海區。所謂表層海水溫度和鹽度指的是海水表面以下0．5m深處的海水溫度和海水鹽度。采樣頻率1次／s，連續采樣1min，計算樣本數據的平均值；整點前1min的平均值作為該整點的觀測值。如果需要加密觀測，可以通過遠程發送指令，設定相應的觀測間隔時間，如：1次／min或1次／10min。

鹽度計算

海水鹽度是海水含鹽量的量度，是海水最重要的理化特性之一。絕對鹽度是指海水中溶解物質質量與海水質量的比值，直接測量非常困難。科學家通過多年的研究，利用海水的導電性能與海水鹽度相關的特性，將測量到的海水電導率通過換算得到海水的鹽度。具體計算方法如下。在一個標準大氣壓下的15℃的環境溫度中，海水樣品與標準KCl溶液的電導比為：式中，C表示電導值。則該樣品的實用鹽度值精確地等于35，若K15≠1，則實用鹽度的表達式為：實際海水的電導率與鹽度、溫度、壓力這3個變量有關，對于海水表層的鹽度觀測可以近似地看作只受大氣壓力的作用，因此不進行氣壓訂正。如果觀測深度增加，就需要進行壓力訂正，從而得到更加準確的鹽度數據。

溫鹽觀測站構架

小型化的智能型溫鹽傳感器通過電纜連接到平臺上的GPRS無線通信模塊，觀測資料通過移動通信發送到中心站接收平臺。觀測系統的供電采用太陽能電源。中心站數據接收平臺的軟件可以遠程發送指令控制觀測時間間隔，調取設備狀態信息，并負責數據接收和計算處理。把電導率轉換為對應的鹽度，將數據存入數據庫。資料的顯示采用表格和曲線兩種形式通過網頁的方式展示在氣象業務平臺和養殖專業戶的網站上，提供實時的海水溫鹽監測數據，供相關人員使用。

結束語

在寧波市象山港海灣內建立的浮臺式溫鹽觀測站運行一年多，積累了豐富的溫鹽資料，為灣內的網箱海水養殖提供了可靠的環境分析資料。通過海水養殖專用溫鹽觀測站設計得到以下幾點體會：（1）利用新型塑料浮筒組裝觀測平臺施工方便、快捷；平臺的承載力大，有較好的抗擊風浪的能力；性價比明顯優于鋼浮筒。（2）觀測平臺在海面潮漲潮落起伏大的地方，固定浮臺用的錨鏈長度要有一定余量，保證高潮位時平臺自由地漂浮在海面上。在網箱養殖區觀測時可以直接將浮臺固定在網箱外圍，省去錨鏈的固定。（3）海水觀測的智能傳感器種類較多，需要根據實際觀測要素的種類和精度選擇合適的海水觀測。有單要素傳感器，也有多要素一體化的傳感器，如：集成了溫度、電導率、溶解氧、pH值等。在海水養殖中溶解氧對于水生動物有很大的影響，因此增加溶解氧和pH值的觀測是必要的。（4）針對的品種不同，可以增加不同深度的觀測項目，更好地反映養殖對象主要活動區的海水物化特性。（5）要定期清理觀測井和觀測傳感器上的海生附著物，確保觀測井內的海水與外界自由相同，傳感器與海水保持良好的接觸。