游洋，王萍，張華，曲曉玉，馮德軍，桂福坤

(1.浙江海洋大學(xué)國家海洋設(shè)施養(yǎng)殖工程技術(shù)研究中心，浙江舟山 316022；2.浙江海洋大學(xué)海洋科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，浙江舟山 316022；3.浙江海洋大學(xué)船舶與海運學(xué)院，浙江舟山 316022；4.浙江海洋大學(xué)水產(chǎn)學(xué)院，浙江舟山 316022)

大水面養(yǎng)殖是指利用海洋、湖泊、水庫等水域開展養(yǎng)殖的一種總稱。近年來國家出臺了《關(guān)于推進大水面生態(tài)漁業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見》，保障了大水面養(yǎng)殖的發(fā)展空間，推動了大水面漁業(yè)發(fā)展，促進了大水面養(yǎng)殖轉(zhuǎn)型升級。通過養(yǎng)殖而獲取的優(yōu)質(zhì)海產(chǎn)品正逐步成為人們餐桌上的主角，而“吃魚難”的問題也轉(zhuǎn)變成如何“吃好魚”，消費者更多地要求魚規(guī)格統(tǒng)一化，品質(zhì)不受損，鮮活程度高[1-2]?，F(xiàn)有的大水面養(yǎng)殖多使用圍網(wǎng)、刺網(wǎng)、張網(wǎng)等傳統(tǒng)捕撈模式進行起捕[3-5]，這些起捕模式都為大批量起捕，人工成本高且耗時多，在起捕過程中多使用網(wǎng)目密度高的網(wǎng)衣直接起捕，在提拉過程中網(wǎng)目會產(chǎn)生形變對魚體造成擦傷，使養(yǎng)殖戶難以根據(jù)市場需求進行定量、定規(guī)格捕撈；而釣捕、籠捕等小批量捕撈模式捕撈量少、無法分級捕撈。因此研發(fā)按需、定時、暫養(yǎng)、損傷小的起捕設(shè)備對大水面起捕具有重要意義。

目前常用的分級捕撈裝置精準(zhǔn)分級大都采用先起捕、后分級的模式，使用手動分級和機械式自動分級設(shè)備進行分級，整個捕撈過程中易使魚體損傷、易脫水造成魚體二次損傷，對品質(zhì)造成顯著影響[6-7]。國內(nèi)外學(xué)者對水中分級進行了研究，JOHNSONS,et al[8]設(shè)計了剛性的鋁制分級柵和“Flexi-Panel”的柔性分級柵，都是安裝在地拉網(wǎng)上用于分離魚，需要漁船牽引，操作復(fù)雜，不適合大水面養(yǎng)殖；魯偉等[9]研制的PVC管柔性格柵分級裝置應(yīng)用于網(wǎng)箱養(yǎng)殖，具有分級捕撈的作用，但這種設(shè)備綁在網(wǎng)衣上，分級區(qū)域較小，部分魚會從分級結(jié)構(gòu)的底部逃出；鄭國富等[10]設(shè)計出了一種剛性棱臺框架，分級柵格使用PVC 管制成，但是在分級過程中網(wǎng)衣易發(fā)生變形影響分級效率；陳曉龍等[11]針對大水面設(shè)計了一套通過改變網(wǎng)衣網(wǎng)孔大小逐級進行調(diào)控的起捕裝置，但依靠改變網(wǎng)孔進行分級，直接提拉網(wǎng)衣起捕，對魚易造成損傷。在已有的研究中，通過分級柵分級的效率明顯優(yōu)于網(wǎng)孔分級，但在分級柵間距的設(shè)計時通過擬合體重和體寬的關(guān)系，根據(jù)所需體重計算出體寬[12-13]，直接將體寬設(shè)計為分級柵間距，沒有對體寬和分級柵間距的關(guān)系進行系統(tǒng)的研究。此外，目前分級只能篩選大于某一規(guī)格的魚，無法精確篩選體寬為具體某一規(guī)格或者某一區(qū)間規(guī)格的魚[14-15]。

綜上所述，目前的研究及實際生產(chǎn)中，大水面養(yǎng)殖起捕存在起捕量難控制、魚體損傷難解決、漁獲物規(guī)格不一致等問題。本文根據(jù)大水面起捕的要求，設(shè)計了一套通過改變分級柵間距控制魚類體寬的起捕設(shè)備，可以起捕大于某一體寬的魚類。對起捕設(shè)備的結(jié)構(gòu)和工作原理進行了介紹，通過小尺寸試驗研究分級柵間距與鱸魚體寬的關(guān)系確定分級柵設(shè)計原則，針對分級柵無法篩選單一規(guī)格或某一區(qū)間規(guī)格的魚，提出了具有無級可調(diào)功能的雙層分級結(jié)構(gòu)，通過實驗室試驗驗證雙層結(jié)構(gòu)的可行性，為未來大水面養(yǎng)殖高端起捕提供參考。

1 結(jié)構(gòu)與工作原理

1.1 設(shè)備結(jié)構(gòu)

本研究設(shè)計的養(yǎng)殖精準(zhǔn)起捕設(shè)備主要由蓋網(wǎng)結(jié)構(gòu)(網(wǎng)蓋和蓋座)、分級結(jié)構(gòu)(分級柵)、取魚結(jié)構(gòu)(集魚箱)3 部分組成，圖1 為大水面養(yǎng)殖精準(zhǔn)起捕設(shè)備結(jié)構(gòu)圖，整個起捕設(shè)備具有按需、定時起捕，以及魚類暫養(yǎng)等功能。蓋網(wǎng)結(jié)構(gòu)由網(wǎng)蓋和蓋座組成，網(wǎng)蓋為圓形結(jié)構(gòu)，頂部設(shè)計吊耳與吊繩相連，單獨控制網(wǎng)蓋的升降。蓋座為圓臺形結(jié)構(gòu)，在捕撈過程中增大起捕設(shè)備的捕撈范圍，同時與網(wǎng)蓋更容易貼合；分級結(jié)構(gòu)為起捕設(shè)備的核心結(jié)構(gòu)，位于起捕設(shè)備的中部位置，為十二邊形結(jié)構(gòu)，頂部與蓋座相連，在連接位置設(shè)計起吊結(jié)構(gòu)控制起捕設(shè)備的升降，底部與集魚箱相連，經(jīng)過誘捕進入起捕設(shè)備的魚可以經(jīng)過分級結(jié)構(gòu)去小留大得到體寬大于某一尺寸的魚；取魚結(jié)構(gòu)在起捕設(shè)備的底部，均勻分布6 個集魚箱，當(dāng)有需求時不需要進入起捕設(shè)備，根據(jù)需求依次打開每個集魚箱即可取魚，縮短捕撈時間，減少對其余集魚箱內(nèi)魚類的影響，保證魚類品質(zhì)。在起捕設(shè)備底部設(shè)計底座結(jié)構(gòu)防止集魚箱沉入底質(zhì)中，影響集魚箱內(nèi)魚的存活率。

圖1 大水面養(yǎng)殖精準(zhǔn)起捕設(shè)備結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Diagram of structure of the precious harvesting equipment for large water bodies

1.2 工作原理

起捕設(shè)備工作主要分為誘集階段、提網(wǎng)階段、蓋網(wǎng)階段、暫養(yǎng)階段、取魚階段等5 個階段(圖2)，圖中藍色個體表示待捕的魚。在起捕前，將網(wǎng)蓋提升至水面之上，起捕設(shè)備潛于魚類適宜生活水深，并在其正上方水面拋灑飼料，誘集魚類集聚，在魚類攝食期間緩慢地將起捕設(shè)備提升至蓋座頂端露出水面，將魚限制在起捕網(wǎng)籠中。當(dāng)需要直接起捕時，應(yīng)將起捕設(shè)備靜止一段時間讓魚自由逃逸后再對籠內(nèi)留存的魚進行起捕。起捕過程中將起捕設(shè)備升至分級柵底部距水面約40 cm 以保證魚的存活，然后根據(jù)需求量打開集魚箱，從集魚箱中取魚，這一個過程中可以做到按需定量起捕，同時在捕撈中不會對其余取魚箱內(nèi)的魚類造成損傷。當(dāng)不需要直接起捕時或取魚完成后集魚箱內(nèi)還有魚時，則將網(wǎng)蓋下降封住起捕設(shè)備，隨后將起捕設(shè)備連同網(wǎng)蓋一并下潛至魚類適宜生活水深進入暫養(yǎng)階段。當(dāng)起捕設(shè)備內(nèi)魚全部捕撈完畢后，將起捕設(shè)備提升至水面，待有起捕需求時再次進行起捕作業(yè)。

圖2 大水面養(yǎng)殖精準(zhǔn)起捕設(shè)備工作示意圖Fig.2 The working diagram of the precision harvesting equipment for large water bodies

2 分級結(jié)構(gòu)設(shè)計與試驗

在大水面養(yǎng)殖精準(zhǔn)起捕設(shè)備結(jié)構(gòu)中，分級設(shè)備決定著起捕設(shè)備內(nèi)魚的規(guī)格，是實現(xiàn)定制捕撈的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)。本部分將通過對不同形式的分級柵進行小尺寸試驗，研究分級柵間距與魚體寬之間的關(guān)系，為起捕設(shè)備分級柵的設(shè)計和規(guī)格的確定提供參考。

2.1 試驗用魚預(yù)分級試驗

試驗時因購買的魚重量、體寬差距較大，為精準(zhǔn)測量分級柵分級效果，在試驗開始前根據(jù)體寬對試驗用魚進行粗略分級，通過隨機抽取體型差異較大的6 尾鱸魚進行體重體寬測量，將分級柵間距設(shè)計為15、17、19 mm 3 種規(guī)格，將鱸魚進行預(yù)分級。

試驗用魚預(yù)分級實驗在浙江海洋大學(xué)國家海洋設(shè)施養(yǎng)殖工程技術(shù)研究中心設(shè)施養(yǎng)殖工程技術(shù)實驗室跑道式試驗水槽中進行(圖4)，分級試驗在玻璃一側(cè)進行，方便觀察水槽內(nèi)魚的預(yù)分級試驗情況。此外，在實驗兩段放置隔板防止魚類穿過Ⅳ區(qū)通過水槽回到Ⅰ區(qū)。該分級柵主要由2 塊亞克力板材(圖3(b)(d))，多條PVC 管，多組亞克力插塊組成(圖3(c))。其中，頂部固定板兩端打有20 mm 的貫穿孔，PVC 管恰好穿過；底部固定板兩端也打有20 mm 的管貫穿穿孔，亞克力板材以及兩側(cè)的2 根PVC 管共同構(gòu)成了穩(wěn)固的分級柵主體框架；根據(jù)分級格柵設(shè)計的間距選取相應(yīng)尺寸的頂部和底部亞克力塊，起到固定分級柵尺寸的作用，分別將頂部和底部亞克力塊沿同一方向插入到頂部和底部分級柵中，相鄰的亞克力塊中間插入PVC管，保證PVC 管恰好卡在板材和亞克力塊中間不會移動，得到規(guī)格一致的柵格間距，保證分級柵間距的準(zhǔn)確性。當(dāng)最后一個柵格如果出現(xiàn)了不能滿足分級柵間距的情況，則需要額外增加1 根PVC 管，使分級柵間距小于設(shè)計的柵格間距。

圖3 試驗用魚預(yù)分級試驗分級柵Fig.3 Grading grid for the pre-grading of the fish

試驗裝置布置如圖4 所示，試驗時，從鱸魚暫養(yǎng)池中隨機選取一定尾數(shù)的鱸魚，放入跑道式水槽一側(cè)，開啟攝像設(shè)備，在前進方向一側(cè)開啟造流泵，利用鱸魚頂流前進特性讓鱸魚向前游動，分級柵根據(jù)試驗設(shè)計為15、17、19 mm，共3種。試驗開始后魚自由移動20 min，試驗結(jié)束后將游過不同分級柵的鱸魚從小到大分為Ⅰ級、Ⅱ級、Ⅲ級、Ⅳ級，對各區(qū)域內(nèi)的鱸魚數(shù)量及體重(g)、體寬(mm)進行統(tǒng)計。

圖4 試驗用魚預(yù)分級試驗布置Fig.4 Experimentalsetup forfish pre-grading

經(jīng)過試驗用魚預(yù)分級試驗，對165 尾鱸魚進行了分級，試驗后鱸魚穿越分級柵數(shù)量統(tǒng)計如表1 所示。

表1 試驗用魚預(yù)分級試驗結(jié)果匯總Tab.1 Results of the fish pre-grading test

2.2 分級設(shè)備分級效果研究

2.2.1 實驗室試驗

在試驗用魚預(yù)分級試驗后，將試驗用魚分成了4 級，為模擬起捕設(shè)備在起捕時的真實環(huán)境，驗證分級設(shè)備分級的準(zhǔn)確性和實際應(yīng)用效果，將圖1 的起捕設(shè)備進行簡化，根據(jù)起捕設(shè)備的分級柵設(shè)計分級結(jié)構(gòu)。

分級結(jié)構(gòu)設(shè)計時頂部固定結(jié)構(gòu)如圖5(a)所示，由外徑350 mm，厚度5 mm，高度25 mm 和外徑300 mm，厚度5 mm，高度25 mm 的亞克力標(biāo)準(zhǔn)圓管與4 個外徑350 mm，內(nèi)徑290 mm，圓心角為7.9°，厚度3 mm 的扇環(huán)狀亞克力片構(gòu)成，底部固定結(jié)構(gòu)如圖5(b)所示，由外徑350 mm，厚度5 mm，高度25 mm 和外徑300 mm，厚度5 mm，高度25 mm 的亞克力標(biāo)準(zhǔn)圓管與外徑350 mm，環(huán)寬30 mm，厚度3 mm 的圓環(huán)形亞克力片構(gòu)成。

圖5 亞克力管固定結(jié)構(gòu)設(shè)計圖Fig.5 Design drawing of fixed structure of acrylic tube

分級結(jié)構(gòu)實物如圖6 所示，由圓柱形分級框，2 組亞克力管固定結(jié)構(gòu)，多條PVC 管，多組亞克力管組成。根據(jù)分級格柵設(shè)計的間距選取相應(yīng)尺寸的頂部和底部亞克力管，因亞克力管固定結(jié)構(gòu)環(huán)寬為20 mm，因此當(dāng)分級柵間距大于20 mm 時應(yīng)選取單個直徑小于20 mm 的多個亞克力管控制間距，頂部亞克力管在上端位置進行打孔，在使用時通過鋼絲連接亞克力管，保證亞克力管不會掉落，分別將頂部亞克力管和底部亞克力管沿同一方向插入到頂部和底部固定結(jié)構(gòu)中，將PVC 管插入圓形可調(diào)式分級柵中，保證PVC 管恰好卡在板材和亞克力管中間不會移動，得到規(guī)格一致的柵格間距，實現(xiàn)控制柵格間距，當(dāng)最后一個柵格如果出現(xiàn)了不能滿足分級柵間距的情況，則需要額外增加1 根PVC 管，使分級柵間距小于設(shè)計的柵格間距。

圖6 分級結(jié)構(gòu)實物圖Fig.6 The photo of grading equipment

試驗時，隨機選取體寬17～19 mm 分級區(qū)域內(nèi)的鱸魚60 尾，分級柵間距為18 mm，共進行4 組試驗，每組試驗15 尾魚，將魚放置在分級框內(nèi)，讓魚自由游動20 min。分級完成后，對各區(qū)域內(nèi)的鱸魚數(shù)量和體質(zhì)量、體寬進行統(tǒng)計。試驗裝置布置如圖7 所示，試驗桶為內(nèi)徑2.1 m，深度為1.2 m 的暫養(yǎng)桶。

圖7 分級設(shè)備實用性驗證試驗布置圖Fig.7 Experimental setup for practicability verification test of grading equipment in laboratory

試驗過程如圖8 所示，通過觀察攝像設(shè)備可以發(fā)現(xiàn)鱸魚對于分級柵并沒有明顯的排斥，體寬小于分級柵的魚在穿過分級柵后可以正?；顒?，沒有受到分級柵的影響。

圖8 分級設(shè)備實用性驗證試驗過程Fig.8 The process practicability verification test of grading equipment

試驗結(jié)果如圖9 所示，60 尾鱸魚中，體寬小于18 mm 的有39 尾，大于18 mm 的有21 尾，實際穿過分級柵的有38 尾，體寬均小于18 mm，未穿過分級柵的有22 尾，其中21 尾體寬大于18 mm，1 尾體寬為17.88 mm。試驗結(jié)果表明，針對鱸魚在分級柵間距設(shè)計時只需要對需要起捕尺寸的魚體寬進行測量即可，不需要對分級柵間距進行增加或減小。由于鱸魚個體之間存在差異，個別鱸魚個體體寬較寬，體質(zhì)量較輕，這與每條鱸魚本身的生物學(xué)參數(shù)有關(guān)。

圖9 分級設(shè)備實用性驗證試驗結(jié)果Fig.9 The results of practicability verification test of grading equipment

2.2.2 大水面現(xiàn)場試驗

在對分級結(jié)構(gòu)進行了實驗室試驗確定了分級柵柵格間距的選擇依據(jù)后，設(shè)計了分級結(jié)構(gòu)大水面試驗裝置。通過試驗驗證分級結(jié)構(gòu)在大水面試驗時周圍環(huán)境對分級效果是否存在影響，分級是否具有可操作性，保證分級結(jié)構(gòu)在大水面養(yǎng)殖應(yīng)用時具有可行性。

分級結(jié)構(gòu)試驗裝置如圖10 所示，試驗裝置由不銹鋼方管一次成型，直徑1 m，高度1 m。裝置中間有1根不銹鋼方管，根據(jù)試驗要求可以設(shè)置0.5 m 和1 m 2 個高度的分級區(qū)，用于測試鱸魚在大水面中逃逸的效果。分級柵間距根據(jù)試驗要求進行設(shè)計；浮筒保證裝置在測試時一直浮于水面，防止鱸魚從頂部逃逸；防逃網(wǎng)用于留存穿過分級柵的鱸魚，以便試驗結(jié)束后對鱸魚的數(shù)量和生長指標(biāo)進行測量。

圖10 大水面試驗裝置Fig.10 Experimental set up of practicability verification test of grading equipment in large water bodies

選取舟山市長峙島一處池塘內(nèi)進行現(xiàn)場試驗(圖11)，試驗設(shè)計分級柵間距為20 mm。試驗中隨機選取23 尾鱸魚，在岸邊將其放置在分級裝置中，然后將試驗裝置慢慢推至遠(yuǎn)離岸邊處靜置30 min。試驗完成后將裝置拉回進行計數(shù)，觀察鱸魚逃逸情況，逃逸的鱸魚留存在防逃網(wǎng)中。試驗通過統(tǒng)計分級裝置內(nèi)和防逃網(wǎng)內(nèi)鱸魚的數(shù)量及測量鱸魚的體重、體寬來確定分級效果。

圖11 分級結(jié)構(gòu)大水面試驗場地Fig.11 The large water bodies test site for graded structures

試驗完成后對所有魚的體重體寬進行測量，試驗結(jié)果如圖12 所示。根據(jù)試驗結(jié)果，23 尾鱸魚中，體寬小于20 mm 的有19 尾，全部穿過分級柵，大于20 mm 的有4 尾，全部未穿過分級柵。試驗結(jié)果表明分級效果明顯，因此在實際應(yīng)用中可以使用該分級結(jié)構(gòu)對魚進行分級。

圖12 試驗逃逸情況Fig.12 The result of fish escapes in the filed test

3 分級柵優(yōu)化設(shè)計及試驗

在對分級結(jié)構(gòu)進行可行性驗證后，發(fā)現(xiàn)設(shè)計的分級捕撈裝置存在2 個問題：(1)在分級間距調(diào)整時不能根據(jù)需求進行動態(tài)調(diào)控，實現(xiàn)無級分級，例如在本試驗中使用的亞克力管及PVC 管在每次調(diào)整分級柵間距時都需要更換，耗時較多，浪費材料；(2)分級柵只能篩選大于某一規(guī)格的魚，無法進行單一規(guī)格或某一區(qū)間魚的篩選。結(jié)合目前市場所需的規(guī)格個性化訂制需求，對起捕設(shè)備分級柵進行了優(yōu)化，提出了具有無級可調(diào)功能的雙層分級柵設(shè)計(圖13)。雙層分級結(jié)構(gòu)設(shè)計為圓形，具有按需精準(zhǔn)捕撈、自動機械控制、自由無損逃逸、起捕防逃保護等功能，主要由分級柵結(jié)構(gòu)和控制結(jié)構(gòu)組成。其中分級柵結(jié)構(gòu)每層由不可移動結(jié)構(gòu)和可移動式結(jié)構(gòu)組成。不可移動結(jié)構(gòu)由2 組定尺寸固定框、多條柵桿、主動輪結(jié)構(gòu)和控制模塊組成，2 組定尺寸固定結(jié)構(gòu)相互連接，不可移動結(jié)構(gòu)為階梯狀，便于與可移動結(jié)構(gòu)配合，保證在柵桿間距調(diào)節(jié)時的準(zhǔn)確性。在制作前根據(jù)起捕規(guī)格確定最大柵桿間距，根據(jù)高度設(shè)計安裝柵桿，不可移動結(jié)構(gòu)如圖13(a)所示裝有主動輪結(jié)構(gòu)，與遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)進行連接，用于調(diào)節(jié)柵桿間距，精度可達0.01 mm；可移動結(jié)構(gòu)由2 組無級可調(diào)固定框、多條柵桿和從動輪組成?？梢苿咏Y(jié)構(gòu)為階梯狀，根據(jù)設(shè)計需求確定柵桿間距，當(dāng)無級可調(diào)固定框移動至不可移動結(jié)構(gòu)中間位置時為柵桿間距最小位置，裁截一定長度的柵桿使其長度恰好為無級可調(diào)式結(jié)構(gòu)之間的垂線距離，保證無級可調(diào)結(jié)構(gòu)可以卡在不可移動結(jié)構(gòu)上不滑落，從動輪結(jié)構(gòu)在主動輪的推動下進行運動。

在分級柵間距需要調(diào)節(jié)時，控制系統(tǒng)向兩級不可移動結(jié)構(gòu)分別發(fā)出指令，不可移動結(jié)構(gòu)中的主動輪得到響應(yīng)后開始轉(zhuǎn)動，可移動結(jié)構(gòu)中的從動輪結(jié)構(gòu)受主動輪作用開始反向移動。例如當(dāng)不可移動結(jié)構(gòu)發(fā)出順時針旋轉(zhuǎn)指令時，可移動結(jié)構(gòu)的從動輪隨不可移動結(jié)構(gòu)的主動輪逆時針旋轉(zhuǎn)，如圖13(c)所示。在間距調(diào)整時存在相鄰分級柵間距不一的情況，設(shè)計時以間距大的一側(cè)為設(shè)計間距，當(dāng)設(shè)計間距到達設(shè)定間距后主動輪停止運動，分級柵間距調(diào)節(jié)完畢。

圖13 雙層分級柵設(shè)計概念圖Fig.13 Conceptual diagram of double layergrading grid

針對設(shè)計的雙層分級柵，為驗證分級柵的性能，設(shè)計了實驗室模型進行驗證。在模型設(shè)計時簡化結(jié)構(gòu)，設(shè)計了長方形單側(cè)逃逸驗證分級效果，設(shè)計如圖14(c)所示。分級柵設(shè)計最大間距為20 mm，主要由不可移動和無級可調(diào)式結(jié)構(gòu)組成。不可移動結(jié)構(gòu)由2 塊階梯狀亞克力板材如圖14(a)，多條PVC 管(直徑20 mm壁厚2 mm)組成，亞克力板材孔距為62.5 mm。無級可調(diào)式結(jié)構(gòu)由2 塊階梯狀亞克力板材如圖14(b)，與不可移動結(jié)構(gòu)亞克力板材以中心對稱安裝，多條PVC 管(直徑20 mm 壁厚2 mm)組成，亞克力板材孔距為62.5 mm，PVC 管裁截長度為兩塊亞克力板材之間的垂線距離，保證PVC 管可以恰好卡在不可移動結(jié)構(gòu)上。分級柵只在一個側(cè)面設(shè)置，其余三面?zhèn)让婧偷酌孢M行布網(wǎng)，分級柵采用手動調(diào)節(jié)，距離通過游標(biāo)卡尺進行控制，精度為0.1 mm，調(diào)節(jié)完成后使用4 個長尾夾進行固定。

圖14 雙層分級柵試驗裝置Fig.14 Experimental setup of doublelayer grading grid test device

試驗時，選取體寬17～19 mm 分級區(qū)域內(nèi)的鱸魚80 尾，共進行4 組試驗，每組試驗20 尾魚。分級柵Ⅰ間距為18.0 mm，分級柵Ⅱ間距為17.5 mm，分級柵頂部放置在水面之上5 cm 處，防止魚跳出分級柵。試驗中將魚放入分級區(qū)Ⅰ內(nèi)，讓魚自由游動20 min。試驗完成后，對各區(qū)域內(nèi)的鱸魚數(shù)量和體質(zhì)量、體寬進行統(tǒng)計，結(jié)果如圖15 所示。根據(jù)試驗結(jié)果，80 尾鱸魚中，體寬大于18 mm 小于19 mm 的有38 尾，體寬大于17.5 mm 小于18 mm 的有14 尾，體寬大于17 mm 小于17.5 mm 的有29 尾。試驗結(jié)束后分級區(qū)Ⅰ內(nèi)的鱸魚有39 尾，其中體寬大于18 mm 的鱸魚36 尾，體寬小于18 mm 的鱸魚為17.96、17.96、17.99 mm 共3 尾；分級區(qū)Ⅱ內(nèi)的鱸魚有15 尾，其中體寬小于18 mm 大于17.5 mm 的鱸魚10 尾，體寬大于18 mm 的鱸魚為18.05 mm 共1 尾，體寬小于17.5 mm 的鱸魚為17.17、17.25、17.37、17.46 mm 共4 尾；穿過分級柵在暫養(yǎng)桶內(nèi)自由游動的鱸魚有26 尾，其中體寬小于17.5 mm 的鱸魚24 尾，體寬大于17.5 mm 的鱸魚為17.51、18.37 mm 共2 尾。試驗結(jié)果表明，雙層分級結(jié)構(gòu)分級效果較為明顯，可以在短時間內(nèi)達到分級的效果。在實際應(yīng)用時分級柵間距只需要對需要起捕尺寸的魚體寬進行測量，分級柵設(shè)計小于等于體寬，分級柵Ⅱ的間距應(yīng)大于分級柵Ⅰ。

圖15 雙層分級柵試驗結(jié)果Fig.15 Test results of doublelayer grading gridtest

4 結(jié)論

為解決大水面養(yǎng)殖中缺乏精準(zhǔn)起捕設(shè)備的問題，本文設(shè)計了一套依據(jù)魚類的體寬設(shè)計分級柵間距進而實現(xiàn)精準(zhǔn)捕撈的捕撈設(shè)備，通過小尺寸起捕設(shè)備開展了魚類體寬與分級柵間距關(guān)系的試驗，主要結(jié)論如下：

(1)通過實驗室試驗和現(xiàn)場試驗，確定了體寬與分級柵間距之間的關(guān)系，對于鱸魚而言分級設(shè)計具有可行性，在捕撈時分級柵間距應(yīng)小于等于體寬。

(2)在分級結(jié)構(gòu)研究的基礎(chǔ)上，設(shè)計出無級可調(diào)雙層分級結(jié)構(gòu)，并開展了實驗室試驗，試驗結(jié)果表明雙層分級結(jié)構(gòu)對鱸魚具有有效性，可以對鱸魚進行單一體寬或區(qū)間體寬分級。

本文設(shè)計了具有按需、定時、暫養(yǎng)、損傷小功能的起捕設(shè)備，主要對起捕設(shè)備的分級結(jié)構(gòu)進行了參數(shù)設(shè)計和試驗，并根據(jù)試驗結(jié)果對分級結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，有效解決了分級柵無法篩選單一規(guī)格或某一區(qū)間規(guī)格的魚的難題。但是目前只針對鱸魚進行了研究，以后需要對其他常見魚類進行相關(guān)試驗；無級可調(diào)雙層分級結(jié)構(gòu)尚未進行大水面養(yǎng)殖環(huán)境試驗，下一步將對雙層分級結(jié)構(gòu)的實地海域應(yīng)用效果進行驗證。