近年來近海生態(tài)環(huán)境逐漸惡化,如何改善近海環(huán)境成為科學(xué)家們研究的熱點(diǎn)。海洋人工上升流作為一種地球工程手段,通過放置人工裝備,形成自海底到海面的海水流動,把底部富營養(yǎng)鹽海水輸送到海面的真光層,促進(jìn)浮游植物和藻類攝入,可有效增加初級生產(chǎn)力、改善近海生態(tài)環(huán)境并提高海洋碳匯的能力。我國在人工上升流技術(shù)的理論和實(shí)驗(yàn)等方面取得了一定研究成果,但還未開展過人工上升流應(yīng)用技術(shù)及其在海域試驗(yàn)等方面的研究。在國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“近海生態(tài)系統(tǒng)碳匯過程、調(diào)控機(jī)制及增匯模式”項(xiàng)目(編號:2016YFA0601400)和國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目“人工上升流技術(shù)及其對海洋環(huán)境作用的基礎(chǔ)性研究”(編號:No.51120195001)的資助下,本文對氣力提升式人工上升流關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究,針對不同的應(yīng)用場合,設(shè)計(jì)了高效率、強(qiáng)可靠的人工上升流裝置。最后本文將氣力提升式人工上升流技術(shù)與我國近海海洋牧場相結(jié)合,開展了人工上升流技術(shù)在海洋牧場的試驗(yàn)研究。通過試驗(yàn)研究,不僅可以測試人工上升流技術(shù)裝備在海上應(yīng)用的可行性,為今后的工程應(yīng)用提煉技術(shù)和經(jīng)驗(yàn),同時(shí)也能在人工上升流對養(yǎng)殖產(chǎn)品的增產(chǎn)、營養(yǎng)鹽移除和海洋碳匯等應(yīng)用方面進(jìn)行探索。本文的... 

【文章來源】：浙江大學(xué)浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：152 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１人工上升流分類??人工魚礁式上升流覊于人造海底山脈的一種，主要通過改造海底地形，向近海岸較深??水域中投放大型水泥磚塊、廢船等材料，形成人工魚礁，并在海流的作用下引致人工上升??

他們發(fā)現(xiàn)當(dāng)人造山脈的長度為其高度的４？６倍時(shí)，就會形成人工上升流。２０１０年，日本水??產(chǎn)綜合研究所的中山哲嚴(yán)等人也提出了通過在海底堆砌砂石的方法形成有坡度的沙丘，從??而改變洋流的方向并形成人工上升流，如下圖１．３所示［２１］。雖然人造山脈式上升流結(jié)構(gòu)簡??單，但是其制作成本巨大、可控性不強(qiáng)且十分依賴海底的地形，如果放置人造山豚的位置??不妥，甚至?xí)绊懺摵Ｓ虻暮竭\(yùn)。??－■??Ｔ?ｆ代?廣、??＾＾?＾?亇丁？隨??「畹?Ｅ—」Ｋ?！?ｔ４，義??圖１．２?Ｖ型裝置及其產(chǎn)生的上升流旋渦［２（）］??＾＾＾＾????卜?Ｎ??？±４５ｍ—?Ｙ?ｐ?Ｙ??底上３５ｍ－?Ｊｌ?￥?－？±３８ｍ?１?■?ＡＤＣＰ??：ｒ：?｜?４｜ｉ??底上５ｍ＿?＋?ｌ３ｍ?Ｔｆ＾ｌｙＫ?＾?丨｜?水深約８５ｍ???卜＂?２００ｍ?？）＊?２００ｍ?叫??圖丨．３改變海底地形實(shí)驗(yàn)示意圖ｌ２１］??由日本漁業(yè)局主辦的馬里諾論壇（ＭＦ２１）推出了?一項(xiàng)雄心勃勃的項(xiàng)目。該項(xiàng)目旨在構(gòu)??建一個名為海洋營養(yǎng)鹽增強(qiáng)機(jī)（ＯＮＥ，?ＯｃｅａｎＮｕｔｒｉｅｎｔＥｎｈａｎｃｅｒ）的裝置［２２］。該項(xiàng)目總共分??為兩期，第一個期是從２０００年至２００４年，以開發(fā)海洋營養(yǎng)鹽增強(qiáng)機(jī)原型；第二期的研究??計(jì)劃于２００５年４月開始，旨在評估提高海洋初級生產(chǎn)的效果，并建立海洋營養(yǎng)鹽增強(qiáng)機(jī)??的實(shí)際應(yīng)用技術(shù)。在該項(xiàng)目推動下，第一臺“ＯＮＥ”裝置“ＴＡＫＵＭＩ”于２００３年建成并部??署［２３］。“ＴＡＫＵＭＩ”又稱為“拓�！�

它旨在將來自海底的富營養(yǎng)鹽、低氧海水抽取至上層，排放并維持該富營養(yǎng)鹽混合??海水在密度躍層附近，以供浮游植物生長并制造良好的魚類生存區(qū)域，從而改善該海域的??生態(tài)環(huán)境，增加漁業(yè)資源。如圖１．５所示，該ＤＣＧ裝置從頂部和底部吸水，垂直管道將表??層和底部海水引導(dǎo)到位于水域中間層的泵殼。兩處不同的海水通過安裝在泵殼中的電動葉??輪混合后從環(huán)形噴嘴水平排出�；旌虾蟮暮Ｋ鳛橹亓︱�(qū)動的密度流在水平面上向各方向??擴(kuò)散。依靠１２ｋＷ的電力，該裝置每天在密度躍層附近排出１２００００ｍ３的混合海水。該海??灣灣口處的總水量約２０兆噸，因此該裝置還不會完全破壞此處的密度躍層。自１９９７年６??月安裝以來，該裝置改善了?Ｇｏｋａｓｈｏ灣口處３?ｋｍ尺度范圍的水質(zhì)，極大地減少了赤潮的??發(fā)生。另外，１９９９年和２０００年該地捕獲的短頸蛤分別為１２噸和８噸，而１９９７年養(yǎng)殖的??幼體才不到１噸，可見該地的漁獲資源也得到了增加。Ｓａｔｏ等人通過數(shù)值模擬，驗(yàn)證了??ＤＣＧ裝置還可適用于其他一些需要改善環(huán)境的海灣，可有效改善缺氧等問題［３Ｇ，３１］。??５??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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[4]鰲山灣水動力環(huán)境及泥沙運(yùn)動特征研究[D]. 李淑玲.中國海洋大學(xué) 2012
[5]海底營養(yǎng)鹽注氣提升技術(shù)的初步研究[D]. 盧凌.杭州電子科技大學(xué) 2012
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本文編號：2907959