远洋中型单拖渔船中层拖网优化与试验

针对在中东大西洋海域作业的远洋中型单拖渔船缺乏捕捞小型中上层鱼类手段的现状,该研究通过分析大型中层拖网和中国近海大网目拖网的结构特点和水动力参数,综合大型中层拖网和近海大网目拖网的设计参数,优化设计了网口网目尺寸为12 m、网口周长分别为552、456和360 m 共3个规格的试验网,并进行模型试验和海上生产试验。结果表明：在拖速为2.31 m/s时,模型试验测得552型试验网（网口周长552 m）在L/S袖端间距L与长纲长度S之比为0.35、0.40、0.45 3种水平下的平均阻力为151.82 kN,网口高度为28.74 m;456型（网口周长456 m）的平均阻力为135.60 kN,网口高度为24.96 m;360型（网口周长360 m）的平均阻力为70.76 kN,网口高度为20.20 m。试验船在中东大西洋海域生产试验时,552型试验网平均拖速为2.06 m/s,平均每小时产量为0.13 t,456型试验网平均拖速为2.26 m/s,平均每小时产量为0.77 t,360型试验网平均拖速为2.52 m/s,平均每小时产量为1.13 t。中型拖网渔船使用中层拖网捕捞游泳能力较强的小型中上层鱼类,需要较高的拖速,作业拖速为2.31～2.57 m/s时产量较好。试验网具部分（不计网板、曳纲）的功率消耗占主机额定功率的11%～16%。研究结果有助于设计适合中国远洋中型拖网渔船的中层拖网。     

渔船拖网绞车张力自动控制系统设计及试验

为了补偿拖网渔船作业过程中绞车纲绳张力波动或渔船转向造成的负载不对称性,保持网具良好的开口形状,基于电液控制技术设计了拖网张力自动控制系统。对拖网曳纲张力采集方法进行了研究,采用油压力传感器间接测量拖网左右曳纲张力数据作为输入信号,传输到控制器进行逻辑运算,控制先导溢流阀调整马达溢流压力,改变绞车输出扭矩,从而驱动拖网绞车收、放来控制左右曳纲张力,达到系统动态平衡。并基于实验室虚拟仪器工程平台(laboratory virtual instrument engineering workbench,Lab VIEW)对系统软件进行了设计,实现绞车张力控制系统的参数设置与控制管理。为了验证系统的张力控制特性和实用性,对系统进行了海上应用试验,在张力自动控制模式下,拖网绞车根据渔船航速和水流自动调节收放网速度,减少作业过程中曳纲张力波动。拖曳过程中拖网曳纲长度范围为350~490 m,绞车曳纲张力范围为118~148 k N,对应系统压力为2.3~2.7 MPa,渔船平均拖速为5.6节。试验结果表明,左右曳纲张力差在合理范围内,系统能很好调节曳纲张力大小,为渔船安全生产提供了保障;启用张力控制系统后网口面积比未使用张力控制系统前增大了9.5%,有效调整了网口扩张,提高了捕捞效率。     

虾夷扇贝捕捞网具的改进及应用效果

该文针对目前扇贝捕捞网具捕捞效率低及耗能大等问题,通过对獐子岛集团股份有限公司3 a龄虾夷扇贝(Patinopecten yessoensis)底播养殖海域海底状况与网具捕捞效果的调研,提出了虾夷扇贝捕捞网具的改进措施,并在辽长渔养15021号扇贝采捕船上进行了2个阶段海上生产对比试验,得出以下结论：第一阶段在原生产网具的基础上,安装扭簧式弹性拨贝齿及增大网目等措施,在拖网航速为4kn时,改造后网具单网平均捕捞量较生产网具提高了36.5%,扇贝破损量降低了49.4%,泥沙量降低了21.9%,单位捕捞耗油量降低了27.8%。第二阶段改造网具在第一阶段的基础上,增大网口扫海面积,并且将网身改为"宽口窄尾"结构,添加一道网口链及辅网衣,并加装主网拐雪橇板、拐前拨贝齿及网底托架小车,在拖网航速为4kn时,单网捕捞量较第一阶段改造网具提高了102%,扇贝碎贝量降低了161%,泥沙量降低了209%,单位捕捞耗油量降低了24.6%;而较原生产网具单网平均捕捞量提高了200%,扇贝破损量降低了236%,泥沙量降低了296%,单位捕捞耗油量降低了45.6%。由此说明新型虾夷扇贝捕捞网具具有高效、节能和低生态等特点,推广应用前景广阔。     

捕鱼拖网形状与张力特性的数值模拟与水槽试验

为更好地利用数值模拟方法了解拖网的形状与张力变化特性,该文通过有限元计算方法和水槽试验的手段,以日本某四片式中层拖网模型为例,构建了拖网的水动力学特性数学模型,并进行了相应的水槽模型试验。通过计算值与试验值的比较,分析了拖网的形状变化(网口高度、网口宽度以及网身长度)、各部分受力变化(空纲拉力和拖网网衣目脚张力分布变化)以及相关的配线问题,说明仿真模型可以对拖网在水流中的变化进行有效模拟。拖网空纲力的试验值与计算值误差约为10%,网口高度、网身长度符合较好,网口宽度的平均误差小于10%。模型拖网网身中浮沉子纲、力纲及其周边网目受力较大,网囊部分受力较小,随着流速增加,上下网片比左右网片受力更大。同时,数值模拟计算可以为拖网配线提供量化依据,然而由于拖网类型多样,不同设计导致张力分布不同,故此需要具体类型具体分析。该研究结果表明,该文数值计算模型可以有效进行拖网的仿真模拟,为设计和改进拖网提供参考。     

夏季东海区带鱼的网具选择性试验研究

由于渔业高强度捕捞压力及频繁的海洋工程导致近海海洋环境恶化,东海带鱼(Trichiurus haumela)资源量发生了严重衰退。为可持续利用东海带鱼资源,于2014年夏季8月在东海区渔场采用底拖网菱形目50、55、60、65、70、75 mm和80 mm对带鱼的逃逸率网具选择性进行试验研究,采用套网法对不同尺寸的囊网网目的选择性进行了分析比较。结果表明:带鱼渔获物肛长范围为55~283 mm,平均肛长为159 mm,优势肛长组为140~190 mm,囊网中带鱼渔获的主要肛长组分布在140~220 mm,在套网中主要肛长分布在130~190 mm;随着网目由小变大,囊网中带鱼的平均肛长、体质量也逐渐变大;在数量和体质量逃逸率方面,随着网目增大整体呈先降低后上升的趋势;由于其他非目标渔获和带鱼体型容易挂网的特点,造成囊网中渔获积累产生的堵塞效应,严重影响相关网目中带鱼的逃逸率;根据带鱼的50%选择体长(L_(0.5))与不同网目尺寸拟合的直线:L_(0.5)=2.241 9M+17.503(r=0.930)。以此利用推测的拟合线性关系,并参考相关文献得出的带鱼雌雄个体的L_(0.5)标准反向推出,捕捞雌性带鱼L_(0.5)的最小网目尺寸为65.63 mm,雄性带鱼L_(0.5)的最小网目尺寸为68.76 mm。运用现行可捕标准以及渔业生产,故建议专门用于捕捞带鱼的拖网网目尺寸至少为65mm。同时研究表明海水温度变化对带鱼的体质量资源密度与尾数资源密度的分布有一定影响,其为影响渔具选择性的重要自然因素之一。     

DX-180型玻璃钢扇贝拖网渔船优化改造与试验

针对日本引进的DX-180型玻璃钢扇贝拖网渔船在獐子岛海域捕捞过程中出现的高能耗、低产量等问题,通过对该渔船与獐子岛扇贝捕捞主力船型(辽长渔养15021钢质扇贝拖网渔船)的技术指标差异性分析得出,该渔船配备的捕捞网具与作业模式无法满足中国海域扇贝捕捞需求。因此,该文提出优化捕捞网具与作业模式,并通过在獐子岛虾夷扇贝(Patinopecten yessoensis)底播海域的海上对比试验论证其改造的合理性。试验分2阶段进行,第1阶段通过增大网具扫海面积并对作业参数进行优化与论证,确定在沙砾底、泥沙底和泥底的最佳拖网航速与曳纲长度;第2阶段进行海上生产对比试验,并以单位捕捞油耗、单位捕捞效率和单位捕捞成本为经济评价指标。试验结果表明,优化后的DX-180型扇贝拖网渔船的捕捞量与耗油量均得到有效改善。与预替代的辽长渔养15021钢质扇贝拖网渔船相比,虽单位捕捞油耗与钢质拖网渔船基本持平,但在单位捕捞效率和单位捕捞成本方面均优于钢质拖网渔船,其中单位捕捞效率提高了37.5%,单位捕捞成本降低了26.0%,符合扇贝低碳化产业发展需求,对中国推广玻璃钢扇贝拖网渔船从技术与经济性方面提供参考。     

环境友好型虾夷扇贝捕捞网具优化设计与试验

目前中国虾夷扇贝网具存在捕捞效果差、海底生境影响严重等问题,该研究基于水下视频监控技术,设计了水压板导流与随动式惊扰相结合的拖曳网架结构。采用FLUENT软件对改造后捕捞网具的水下拖曳水动力特性进行分析得出,在拖曳水深在30~50 m、拖曳速度为1.8 m/s、网口高度为350 mm时,采用22.5°～30°负迎角弧式水压板,可减轻顶部湍流对底栖鱼类的兼捕影响,且随动式惊扰装置满足作业要求,此时拖曳稳定绳长约为156.80～261.34 m、稳定角度为11.03°、稳定拖曳力为2275.83 N。通过海上捕捞对比试验得出,在拖曳速度为1.5、1.8和2.0 m/s时,改造后捕捞网具与生产用捕捞网具在捕捞量方面无显著差异（P>0.5）,在碎贝量和底栖鱼类兼捕量方面显著降低（P<0.5）。单网平均捕捞量的偏差率分别为6.30%、0.59%和5.55%,单网平均碎贝量的偏差率分别为90.63%、84.78%、85.29%,单网底栖鱼类平均兼捕量的偏差率分别为78.57%、81.25%、84.85%。且在拖曳速度为1.8 m/s时,与生产用网具相比,单网平均捕捞量偏差率最低,单网平均碎贝量的偏差率最低,底栖鱼类平均兼捕量显著减少,符合环境友好型捕捞网具设计要求。     

采用AIS计算中西太平洋延绳钓渔船捕捞努力量

对渔船捕捞行为和捕捞强度空间高分辨率的估计可以作为海洋资源管理和生态脆弱性评估的重要信息。为识别远洋延绳钓渔船作业状态,该文基于2017年10-11月中西太平洋延绳钓渔船卫星船舶自动识别系统(automatic identification system,AIS)数据和捕捞日志数据,采用支持向量机(support vector machine,SVM)学习方法,构建了中国中西太平洋延绳钓渔船捕捞作业状态(捕捞/非捕捞)分类模型。通过计算模型分类准确率、精确率、敏感度和特异度来评价模型对渔船作业状态分类能力。结果表明,模型训练数据的准确率为95.24%(Kappa系数为0.9),验证数据的准确率为93.85%(Kappa系数为0.87)。采用构建好的模型识别2017年10月和11月中西太平洋延绳钓渔船共计125624条AIS记录数据,模型准确率在83.3%(Kappa系数为0.67)。2017年10、11月所有数据分类精确率为82.33%,灵敏度为88.32%,特异度为77.27%。渔船主要作业空间在168°E^173°E,12°S^18°S,有3个明显的作业强度较高区域。基于SVM模型和日志记录的捕捞强度信息在空间上相关性很高(r>0.98),SVM模型识别的渔船捕捞努力量空间分布特征和实际吻合。捕捞努力量与单位捕捞努力量渔获量(catch per unit of effort,CPUE)、渔获尾数、渔获质量和投钩数的相关系数分别是0.68、0.93、0.93和0.94。基于AIS信息挖掘的渔船空间捕捞努力量可用于渔业资源分析。     

近海捕贝作业平台技术经济论证模型及应用

为了辅助一种近海捕贝作业平台的方案决策,使其达到较佳经济效果,以解决近海扇贝养殖捕捞生产中的能耗大、劳动强度高、捕捞效率低以及捕捞效果差的问题,该文根据给定的营运条件、捕捞能力和贝类资源情况,对其进行了技术经济论证研究。选取捕贝平台的拖网主机功率、平台跨距、平台锚次横移时间、平台总建造成本、平台拖网速度作为论证的参数,以单位面积捕捞油耗、单位捕捞成本、捕捞效率为经济评价指标,建立了近海捕贝作业平台技术经济论证模型。基于该模型利用比较论证方法对渔船捕捞方式与捕贝作业平台捕捞方式进行了经济性计算,然后对选取的技术经济参数进行了敏感性分析。结果表明:当平台拖网主机功率400~470 k W、平台跨距0.5~3.0 km、平台锚次横移时间2.0 h以下、平台捕捞拖网速度1.4 kn以上、平台总建造成本低于2750万元时,平台捕捞方案比渔船捕捞方案具有明显的优势。实例计算证明,利用该文提出的技术经济论证模型,通过比较分析论证方法,可得到捕捞作业平台的技术参数范围,为新型近海捕贝作业平台的技术参数设计与实施提供参考。     

考虑多影响因素的渔船单船捕捞能力评估方法

针对以往海洋机动渔船捕捞能力评估研究中考虑影响因素较少,对各影响因素的主观权重值和客观权重值综合分析不足,不能给出渔船单船捕捞能力量化值等问题,该研究提出了考虑多影响因素的渔船单船捕捞能力评估模型。首先,考虑多种影响渔船捕捞能力的因素,建立单船捕捞能力评估指标体系,将其分为可量化指标和不可量化指标,并初步制定了不可量化指标评估标准。其次,利用专家、渔民调查问卷中的数据,运用层次分析法计算各指标主观权重值,结果表明各指标权重依次为：捕捞装备（10.76%）、功率（9.35%）、拖网（7.40%）、作业时长（7.14%）、总吨（4.85%）、探鱼仪器（4.74%）、刺网（3.98%）、船长（3.18%）、张网（2.83%）、围网（2.38%）、钓业（2.06%）、作业环境（1.92%）、钢质材质（1.89%）、罩网（1.65%）、玻璃钢材质（1.55%）、船龄（1.26%）、木制材质（1.21%）;渔具相关指标权重依次为：网具主尺寸（40.23%）、网具结构（14.93%）、装配技术（9.26%）、制造材料（5.08%）。最后,为兼顾主客观权重优点,基于加法合成法、博弈论法、最小鉴别信息法对各指标权重值进行组合计算,以获得目标权重值,并根据某省渔船数据对建立的模型进行验证分析,通过Spearman等级相关系数法计算捕捞能力评估值与实际渔获量之间的等级相关系数,结果表明基于博弈论法得到的结果相关性最高,相关系数为0.937,证实了组合权重值和评估模型的科学性和合理性。研究结果可为渔业管理部门制定科学合理的渔业资源调控政策提供依据。     

Modeling loggerhead sea turtle (Caretta caretta) interactions with US Mid-Atlantic bottom trawl gear for fish and scallops, 2005–2008

Interactions between sea turtles and northwestern Atlantic trawl fisheries are of global concern, and the National Marine Fisheries Service is considering expanding bycatch reduction regulations, including deployment of turtle excluder devices (TEDs). To inform bycatch mitigation strategies, the number of loggerhead sea turtle (Caretta caretta) interactions was estimated for US Mid-Atlantic bottom trawl fisheries for fish and scallops. A generalized additive model of interactions was developed using 1994–2008 Northeast Fisheries Observer Program data from trawl fisheries that were not required to deploy TEDs. Predicted loggerhead interaction rates were applied to 2005–2008 commercial fishing data to estimate the number of interactions for the trawl fleet. For trawl fisheries in which TEDs were required, an experimentally-determined TED exclusion rate (97%) was applied to estimate the number of loggerheads that were excluded by TEDs. Latitude, depth, and sea surface temperature (SST) were associated with the interaction rate. Average annual interactions for 2005–2008 were estimated at 292 (CV 0.13, 95% CI 221–369) loggerheads, with an additional 61 (CV 0.17, 95% CI 41–83) excluded by TEDs. The interaction rate was highest south of latitude 37°N in waters <50 m deep with SST >15 °C; interaction magnitude in terms of adult equivalents was highest at latitude 37–39°N, depth <50 m, and SST >15 °C. Predicted average annual loggerhead interactions decreased compared to 1996–2004, likely due to decreased commercial fishing effort in high-interaction areas. Additional sea turtle conservation measures can be informed by the high-interaction-rate and -magnitude areas identified through this analysis.     

Seabird mortality at trawler warp cables and a proposed mitigation measure: A case of study in Golfo San Jorge, Patagonia, Argentina

We studied the interaction between seabirds and warp cables in the high-seas Argentine hake Merluccius hubbsi trawl fishery operating in Golfo San Jorge, Argentina, and tested the efficacy of a simple mitigation measure designed to reduce mortality at warp cables. Observations were made onboard hake trawlers during the height of the fishing season, between December 2004 and April 2005. Thirteen seabird species used food made available by fishing operations. The most frequent and abundant seabirds (% occurrence, mean maximum number per haul) were the Kelp gull Larus dominicanus (98.1%, 348.5) and the Black-browed albatross Thalassarche melanophrys (96.1%, 132.2). Contacts with warp cables were recorded for six species in 81.4% of hauls, with a mean number of contacts per haul of 14.4 ± 23.8 (range = 0-127). A total of 53 individuals were killed due to interactions with nets and cables, resulting in a total cable mortality rate of 0.14 birds/haul. Considering the fishery’s fishing effort, the estimated total number of birds killed during the study was 2703 (CV = 0.8), of which 306 (CV = 0.9) were killed due to contacts with warp cables (255 Kelp gulls and 51 Black-browed albatross). The tested device consisted of a plastic cone attached to each warp cable. In hauls with mitigation device, the number of contacts was reduced by 89% and no seabirds were killed. Mean distances between seabirds and cables were significantly larger in hauls with than without mitigation device (2.6 vs 0.9 m). The proposed device could be easily applied in this and other trawl fisheries operating in Argentine waters. Increased effort should be placed in implementing mitigation measures and the monitoring of cable related mortality associated to high-seas trawlers operating in the Argentine Continental Shelf.     

南极磷虾等径滚轴挤压剥壳工艺优化

该文采用响应面分析法对南极磷虾滚轴挤压剥壳工艺参数进行优化,以剥壳得肉率为试验指标,以滚轴转速、滚轴间隙、旋转圈数为自变量,在单因素试验的基础上进行响应面分析。获得最佳工艺条件为：滚轴转速1.6 r/s、滚轴间隙0.5 mm、旋转圈数1.7 r,预测的得肉率为36.44%,此参数条件下的实测平均得肉率为35.17%。在最佳工艺参数下,试验放置时间与剥壳得肉率的关系,结果表明：随着放置时间的增加,剥壳得肉率逐渐降低;手工剥壳得肉率从35.29%降至29.73%,机器剥壳得肉率从34.71%降至21.08%。机器剥壳得肉率较手工剥壳相对较低,且降幅更为明显。研究结果可为南极磷虾剥壳装备的研制提供参考。     

利用机器学习算法的海洋渔船捕捞能力影响因素权重分析

针对传统方法在宏观层面上进行海洋渔船捕捞能力计量分析中,对指标数量要求有限,考虑因素不足、渔船作业数据利用不充分等问题,该研究在分析南海三省2018至2019年间,约20万条海洋渔船捕捞监测数据特征的基础上,提出了基于机器学习算法的单船捕捞能力影响因素权重分析评价模型。首先,利用四分位法、主成分分析法以及数据标准化与独热编码法对原始数据集进行了清洗处理,获得了4万余条可靠数据。进一步,采用机器学习算法,构建了BP神经网络、决策树和随机森林算法分析模型,同时,利用网格搜索和交叉验证结合遍历循环创建6000次生成学习曲线,结果表明随机森林模型的均方误差、平均绝对误差和可决系数均最优,表现最好的一组参数的决定系数达0.951,明显优于另外两种算法模型。最后,基于随机森林算法对各指标进行权重提取,得出本次研究数据集中渔捞监测数据所包含的影响因素权重排序,结果显示,影响渔船捕捞能力的各因素权重依次为:网次产量(50.070%)、pa(功率、总吨和船长降维后的指标)(23.779%)、拖网(包括单拖、双拖以及拖虾网)(9.409%)、网次数量(6.782%)、作业时长(4.578%)、刺网(2.019%)、张网(1.347%)、围网(1.228%)、罩网(0.628%)、杂渔具(0.122%)、钓具(0.022%)、船龄(0.009%)、钢质渔船(0.002%)、玻璃钢渔船(0.002%)和木质渔船(0.002%)。研究结果明晰表征了各因素的影响占比,可为海洋捕捞渔船捕捞能力量化评价与监管、减船转产与更新改造等海洋捕捞业管理提供重要的技术支撑与参考。     

养鱼池塘机械拖网捕鱼系统的设计与试验

针对目前池塘拖网捕鱼作业完全靠人力,工作效率低的问题。通过在池塘两侧设置网具引导钢丝绳,利用液压绞车及拖引装置实现连续拖网的方法,开发了一套池塘机械拖网捕鱼系统。试验结果为：拖网系统在规格为50 m×100 m池塘进行机械拖网试验,拖网速度为10 m/min,拖网人员由12人减少至5人,拖网捕鱼效率约64.8%。机械拖网大幅减少了作业人数,运行稳定,适用于各类矩形池塘的捕捞作业。