塔式分层型人工珊瑚礁及其构建方法

1.本发明涉及海洋生态环境人工修复技术领域，尤其涉及一种用于修复珊瑚礁生态系统的塔式分层形珊瑚移植礁体，及其构建方法。


背景技术：

2.珊瑚礁生态系统作为海洋生态系统中重要组成之一，具有较高的生物多样性及丰富的资源。然而，近些年来，由于全球气候变化、环境污染加大等多重压力，严重干扰和破坏了珊瑚礁生态系统。在此背景下，针对受损的珊瑚礁生态系统，通过人为干预，构建适合珊瑚礁生态系统健康生长的稳固基底环境，投放适合珊瑚和造礁生物生长的礁体促进珊瑚礁生态系统的快速修复与可持续发展，已成为受损珊瑚礁生态系统修复的最新发展趋势。现下常用的珊瑚礁基多采用的是混凝土浇筑的简单几何体，投放的礁体大都存在着功能单一的问题。中国专利申请cn213961368u公开了一种促进珊瑚礁生态修复的梯形人工礁体，以及中国专利申请cn109169459b公开一种生态友好型人工拟态圆锥体形珊瑚礁体，台形类礁体上窄下宽的结构具有稳定性和海浪抵御性，但礁体空间异质性低，形态结构、材料材质与自然礁体存在较大差异，且多数珊瑚移植礁基为非架空结构，缺少其他生物生存空间，诱集生物群的功能不理想等问题，无法有效促进珊瑚礁生态系统的快速修复。现有的多数人工礁运用的对象主要以海参、鲍鱼等海珍品及鱼类为主，并不适用于以珊瑚及鱼类为主的增殖对象，不具备移植珊瑚的功能。且礁体的放置大都一投了之，没有生物控制技术和必要的监测与效果评价。
3.综上所述，为克服以上技术难点，所以提出了一种有针对性、高存活率、稳定性强、高抗腐蚀性、空间面积大、组装回收便利的塔式分层型人工珊瑚礁及其构建方法，用于缓解珊瑚礁生态系统退化问题。


技术实现要素：

4.以恢复区域珊瑚礁生态系统和解决上述现有技术存在问题为根本目的，本发明提供一种结构简单、组装方便、材料成本低、分层孔洞结构结合高抗压耐腐材料的塔式分层型人工珊瑚礁，适用于热带珊瑚礁区砂质底质的珊瑚礁生态修复工程。
5.本发明所解决技术问题采用的技术方案如下。
6.第一方面,本发明实施例提供一种塔式分层结构的人工珊瑚礁,包括：层板、支撑柱以及顶部椎体，其中，所述层板包括一层底板和至少两层平台层板；所述支撑柱固定在所述底板上，所述平台层板依次固定在支撑柱上，所述顶部椎体固定在所述支撑柱顶端。
7.作为优选,所述层板为正n边形或圆形，其中n≥4。
8.作为优选,所述人工珊瑚礁为分层塔型；所述支撑柱为实心的分节形圆柱，每一节的直径从下至上依次减小；所述平台层板的中心穿过支撑柱，并固定在所述支撑柱的各分节上，从下至上各层板的厚度及面积依次减小。
9.作为优选,所述顶部椎体为棱锥或圆锥。
10.作为优选,所述平台层板以及顶部椎体均开有多个上下贯穿的交流小孔，所述底板设有螺栓孔，可以通过螺栓孔将底板固定在海床上。
11.作为优选,所述人工珊瑚礁用于热带珊瑚礁区砂质底质。
12.第二方面, 本发明实施例提供一种塔式分层型人工珊瑚礁的构建方法,其特征在于：(1)礁体的底板和支撑柱为钢筋混凝土按模整体浇筑而成，混凝土强度等级的选用参照《混凝土结构设计规范》gb50010-2010，选用c35-c45强度级别，混凝土采用珊瑚礁砂混凝土，钢筋涂抹环氧树脂防腐防锈涂料。
13.(2)平台层板以及顶部椎体的制造，或通过环氧树脂将bfrp与混凝土粘结而成，并添加钙盐，其中，按无水状态计算钙盐含量不超过相应平台层板重量的1%；或采用环保不饱和树脂按模浇筑；或采用陶瓷、玻璃。
14.(3)在平台层板和顶部椎体的中心内部设置内螺纹，在支撑柱最顶端以及每一分节的底部设置相对应的外螺纹，由下到上将各平台层板以及顶部椎体组装到支撑柱上。
15.与现有技术相比,本发明有益效果是：1)本发明保证了礁体构件的运输、组装和投放过程切实可行，并确保投放安全;2)本发明具有良好的稳固性，由于底板具有一定的厚度和重量，且通过螺栓固定在海床上，使得礁体在海底的放置和运用可克服海流冲击力作用，考虑到台风、海啸等海洋气候引起的海洋内波对礁体的影响，以尽可能防止发生礁体坍塌、移动、侧翻等现象;3)本发明保证了良好的透空性，礁体内空隙的数量、大小和形状将影响礁体周围生物的种类和数量的多少。本发明的人工珊瑚礁体设计成多孔洞、缝隙、分层、塔体结构，使礁体结构有很好的透空性，增大生物生存空间，保证礁体内有充分的水体交换，使礁体的表面积得到有效利用，确保礁体表面固着生物的养料供给;4) 本发明的塔的分层结构增大了礁体的表面积和空间利用率，增强了诱集生物群的能力，可以有效促进珊瑚礁生态系统的快速修复。礁体表面积的大小直接关系到礁体上附着生物的数量，着生在礁体表面的海洋生物是鱼类的重要饵料之一，也是对珊瑚生长的有利因素，这对于高度较小的深水人工珊瑚礁尤其重要;5) 本发明具有良好的抗压、抗腐蚀性。投放于海水中的礁体考虑到海水压力以及海水的腐蚀性等因素，选择合适的材料使人工珊瑚礁具有高抗压性和良好的防腐性，能使礁体寿命更长，提高礁体回收率，便于进行必要的监测与效果评价。
附图说明
16.图1为实施例中塔式分层型人工珊瑚礁的整体结构图。
17.图2为实施例中塔式分层型人工珊瑚礁的支撑柱示意图。
18.图3为实施例中塔式分层型人工珊瑚礁的平台层板示意图。
19.附图中各数字标号所指代的部位名称如下：1—底板；2—一号平台层板；3—二号平台层板；4—三号平台层板；5—顶部圆锥体；6—支撑柱；7—交流小孔；8—螺栓固定孔；9—外螺纹；10—内螺纹。
具体实施方式
20.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本技术具体实施例及相应的附图对本技术技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例仅是本技术部分实施例,而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出
创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本技术保护的范围。
21.需要说明,本技术实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等,如果该特定姿态发生改变时,则该方向性指示也相应地随之改变。
22.实施例一。
23.图1是实施例中塔式分层型人工珊瑚礁的整体结构示意图，本发明实施例提供一种塔式分层型人工珊瑚礁的模型，如图1所示，包括：底板1、一号平台层板2、二号平台层板3、三号平台层板4、顶部圆锥体5和支撑柱6。所述底板1为正方形板，厚度为10mm，边长为200mm；如图2所示，支撑柱6为实心的分节形圆柱，最下面一节直径为40mm，相邻节之间横截面圆直径差值为5mm，支撑柱6位于底板1的中心，两者利用混凝土一体浇筑。所述底板1、一号平台层板2、二号平台层板3、三号平台层板4均为正方形，且厚度依次减小2mm，边长依次减小40mm，四个层板之间的净间距为36mm；顶部圆锥体5底面半径为30mm，高度为30mm。支撑柱6每节的最下端，以及柱体最上端设置有外螺纹9，如图3所示，一号平台层板2、二号平台层板3、三号平台层板4以及顶部圆锥体5的中心分别设置有圆孔，圆孔里面有内螺纹10。通过所述内螺纹10和外螺纹9，将三个平台层板和顶部圆锥体5依次安装在支撑柱上，安装好的人工珊瑚礁为正四棱锥，且为塔式分层形状。所述塔式分层型人工珊瑚礁实际投放入海中时，按照其模型等比例放大10倍。
24.在本技术实施例中,所述三个平台层板以及顶部圆锥体均通过环氧树脂将bfrp与混凝土粘结而制成，并在各平台层板添加不同含量的钙盐，各层板的钙盐含量为对应平台层板总重量的1%。每层平台层板和顶部圆锥体中心内部和中间支撑柱均有对应的内外螺纹，组装时由下到上，底板与支撑柱为一体浇筑安置，再将各号平台层板安置在支撑柱相应位置上，其余层板以此类推直至顶锥，安装便利且材料成本低。
25.在本技术实施例中,所述人工珊瑚礁投放入海中的实际大小按模型大小的10倍比例放大。
26.实施例二：本发明实施例还提供一种塔式分层型人工珊瑚礁的构建方法，该方法包括下步骤。(1)礁体的底板和支撑柱为钢筋混凝土按模整体浇筑而成，混凝土强度等级的选用参照《混凝土结构设计规范》gb50010-2010，选用c35-c45强度级别，混凝土采用珊瑚礁砂混凝土，钢筋涂抹环氧树脂防腐防锈涂料。
27.(2)平台层板以及顶部椎体的制造，或通过环氧树脂将bfrp与混凝土粘结而成，并添加钙盐，其中，按无水状态计算钙盐含量不超过相应平台层板重量的1%；或采用环保不饱和树脂按模浇筑；或采用陶瓷、玻璃。
28.(3)在平台层板和顶部椎体的中心内部设置内螺纹，在支撑柱最顶端以及每一分节的底部设置相对应的外螺纹，由下到上将各平台层板以及顶部椎体组装到支撑柱上。
29.最后,需要注意的是,以上列举的仅是本发明的具体实施例。显然,本发明不限以上实施例,还可以有很多拓展变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容中直接导出或联想到的所有变形,均应认为是本发明的保护范围。