生態(tài)混凝土魚礁的應(yīng)用及發(fā)展趨勢★

徐 丹 徐文祥 劉紅飛 洪劍濤 梁永華

(嘉興學(xué)院建筑工程學(xué)院，浙江 嘉興 314000)

0 引言

海洋是生命的搖籃，它有著豐富的資源，為生命的誕生和繁衍提供條件，而且有強(qiáng)大的自然凈化能力。但是隨著科學(xué)技術(shù)以及社會生產(chǎn)力的迅速發(fā)展和提高，人類也加大了對海洋的開發(fā)力度，隨之而來的就是日益嚴(yán)重的海洋污染問題。而海洋的自凈能力有限，當(dāng)海洋中的污染物質(zhì)超出海洋某個區(qū)域的自凈能力范圍，此區(qū)域就會被污染，水質(zhì)就會惡化，從而出現(xiàn)海洋富營養(yǎng)化的現(xiàn)象[1]。海洋富營養(yǎng)化給人類的生產(chǎn)生活帶來了很大損失，為防止海洋富營養(yǎng)化，投放生態(tài)混凝土魚礁已是形式所趨。黨的十九大報(bào)告中明確要求“加快建設(shè)海洋強(qiáng)國”，現(xiàn)下國家高度重視現(xiàn)代化海洋牧場建設(shè)，海洋牧場作為海洋經(jīng)濟(jì)十分重要的一環(huán)，迎來了新的機(jī)遇。

1 概念

1.1 生態(tài)混凝土的概念

生態(tài)混凝土是近年來受關(guān)注頗多的，通過選材、采用特殊工藝制造的具有特殊結(jié)構(gòu)與表面特性的新型混凝土材料，與我們所熟知的“綠色”混凝土概念類似。“綠色”偏重節(jié)約能源和資源，不污染環(huán)境，利于可持續(xù)發(fā)展；而“生態(tài)”更強(qiáng)調(diào)對生態(tài)環(huán)境的直接改善[2]。對生態(tài)混凝土的合理應(yīng)用，將大大減輕環(huán)境壓力，體現(xiàn)了人類積極解決環(huán)境問題的態(tài)度，最大程度地實(shí)現(xiàn)人類與生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。

1.2 生態(tài)混凝土魚礁的概念

人工魚礁是人為設(shè)置在海中的固定設(shè)施，其用材多種多樣，而生態(tài)混凝土魚礁則是一種新人工魚礁。

生態(tài)混凝土魚礁——是一種由生態(tài)混凝土制作而成的具有多孔結(jié)構(gòu)的新型混凝土魚礁。其多孔結(jié)構(gòu)使水和空氣在其連續(xù)孔洞內(nèi)通過或存在，從而增加魚類及各類海洋生物的附著地及生存空間[3]。生態(tài)混凝土魚礁的建設(shè)有利于改善海洋生態(tài)環(huán)境，維持海洋生態(tài)平衡，保護(hù)生物多樣性，促進(jìn)漁業(yè)增殖及海洋經(jīng)濟(jì)的發(fā)展[4]。

2 生態(tài)混凝土魚礁的意義

人工魚礁是海洋牧場的核心設(shè)施，其目的是改善海域生態(tài)環(huán)境，為魚類及海洋生物提供索餌、避敵、生長和繁殖的場所，營造良好的海洋棲息環(huán)境，促進(jìn)藻類等生物的生長，進(jìn)而吸引魚群前來覓食。但傳統(tǒng)的人工魚礁材料不能很好地滿足生態(tài)需求，甚至對海洋環(huán)境產(chǎn)生了一定污染。隨著社會的進(jìn)步和科技的發(fā)達(dá)，人類對保護(hù)環(huán)境和資源的意識逐漸增強(qiáng)，維持人類與生態(tài)環(huán)境的平衡刻不容緩。近年來，海洋生態(tài)環(huán)境問題的日益惡化和海洋漁業(yè)資源的急劇減少，對人類和生態(tài)環(huán)境的和諧發(fā)展產(chǎn)生了巨大的威脅，因此科學(xué)合理地發(fā)展、建設(shè)生態(tài)混凝土魚礁是我們所能做的，也是必須做到的。

相較于傳統(tǒng)人工魚礁而言，生態(tài)混凝土魚礁能更好地發(fā)揮其生態(tài)效益，在凈化水污染和擴(kuò)大生存空間等方面發(fā)揮著重要作用，實(shí)現(xiàn)人類與生態(tài)環(huán)境的和諧發(fā)展。有規(guī)劃地投放生態(tài)混凝土魚礁，使其形成一個生物保護(hù)圈，利于各類營養(yǎng)物質(zhì)自由循環(huán)流通，為海洋生物提供生存空間，從而形成和諧互利的生態(tài)環(huán)境，利于保護(hù)和維持生物的多樣性。具有多孔結(jié)構(gòu)的生態(tài)混凝土魚礁，能為各種生物提供棲息地及繁衍場所，從而形成天然的生態(tài)系統(tǒng)，做到在不破壞原有生態(tài)系統(tǒng)的前提下，改善和擴(kuò)展海洋生物的生存空間。因此，對生態(tài)混凝土魚礁的研究及應(yīng)用建設(shè)，是全人類為修復(fù)和改善海洋生態(tài)環(huán)境所做的努力，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義及深遠(yuǎn)的歷史意義。

3 生態(tài)混凝土魚礁的應(yīng)用現(xiàn)狀

3.1 國際生態(tài)混凝土魚礁的應(yīng)用現(xiàn)狀

20世紀(jì)，作為海洋漁業(yè)生態(tài)工程之一的人工魚礁建設(shè)工程興起[5]。20世紀(jì)60年代～70年代，大部分沿海國家在世界各地都相繼對人工魚礁建設(shè)展開研究。在亞洲地區(qū)，東南亞列國的建礁范圍不大，投放的魚礁質(zhì)料多為廢舊輪胎；而日本、韓國和我國臺灣的建礁歷史最早，對人工魚礁投入的資金量大、投放的魚礁數(shù)目至多。近年來，日本注重研究發(fā)展貝殼礁和高層魚礁，力求從材料角度升級和優(yōu)化魚礁。2000年，島根縣濱田市投放了被認(rèn)為是當(dāng)時(shí)世界上最高的人工魚礁——高40 m、體積3 558空方的高層魚礁，在材料和高度方面達(dá)到了突破。

在科技不斷發(fā)展的同時(shí)，人類也更加注重對生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，以維持生態(tài)平衡和生物多樣性。國際上，高效耐久型魚礁成為漁業(yè)發(fā)達(dá)的沿海國家及地區(qū)的研究應(yīng)用方向，各國圍繞生態(tài)環(huán)境修復(fù)及資源保護(hù)這一主題展開研究，旨在提高人工魚礁的耐久性[6]，將人工魚礁膠凝材料的堿度降低在合理范圍內(nèi)，以保證堿度適宜魚類及其他生物生存。目前，全球已有50多個國家和地區(qū)建設(shè)生態(tài)混凝土魚礁，并且生態(tài)混凝土魚礁在日本、韓國、俄羅斯、挪威等國家的生產(chǎn)與應(yīng)用已經(jīng)十分成熟。

3.2 我國生態(tài)混凝土魚礁的應(yīng)用現(xiàn)狀

我國真正意義上的人工魚礁建設(shè)始于20世紀(jì)70年代末，相較于許多國家而言起步較晚。1979年，廣西最先對人工魚礁進(jìn)行研究[7]；1981年，廣東和山東也相繼展開研究工作，并取得了初步成效。在20世紀(jì)80年代，更多的單位對人工魚礁開展相關(guān)研究，進(jìn)行小規(guī)模的人工魚礁試點(diǎn)扶植，并且在山東、遼寧、浙江、江蘇、福建、廣東、廣西、海南等沿海地區(qū)進(jìn)行生產(chǎn)與試點(diǎn)應(yīng)用，而且獲得了較好的效益。魚礁的制作材料多種多樣，先后使用過廢船、石材、混凝土、鋼材、玻璃鋼、木材等材料。山東作為最早建設(shè)海洋牧場的省份之一，在20世紀(jì)80年代，就將石材作為早期的人工魚礁礁體投入膠東沿海海底，實(shí)現(xiàn)海洋牧場的初步建設(shè)。2005年，山東開始實(shí)施“漁業(yè)資源修復(fù)行動計(jì)劃”，從資源補(bǔ)充、生態(tài)修復(fù)到海域保護(hù)，多措并舉以養(yǎng)護(hù)水生生物資源，自此山東海洋牧場進(jìn)入大規(guī)模建設(shè)階段。2002年，關(guān)于建設(shè)人工魚礁的議案通過后，廣東省才真正開始大規(guī)模地投入使用人工魚礁[8]。在之后的十幾年里，廣東省各個沿海地級市都有人工魚礁建設(shè)項(xiàng)目，山東和遼寧的發(fā)展也很迅速，規(guī)模逐漸擴(kuò)大。

2018年10月29日～31日，在大連舉行了2018中國國際海洋牧場大會。這是世界上第一個以“海洋牧場”為主題的國際性展覽會，也是規(guī)模最大的海洋牧場主題活動，得到了環(huán)球海洋相關(guān)行業(yè)的注目。專家和學(xué)者們匯聚一堂，共同研討海洋牧場的發(fā)展趨勢及海洋建設(shè)方面的新技術(shù)、新模式、新成果。此次大會以“生態(tài)、資源、綠色、共享”為主題，向?qū)＜液蛯W(xué)者們展現(xiàn)了國內(nèi)外海洋牧場的新技術(shù)、新方法、新成果，同時(shí)展開多項(xiàng)重要會議活動，這說明中國的海洋牧場已經(jīng)構(gòu)成了較大規(guī)模。由此可見，人們越來越重視對生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，并且逐步改善傳統(tǒng)人工魚礁的用材，研制生態(tài)型魚礁。而今，生態(tài)混凝土魚礁的應(yīng)用更加廣闊，全國已建成64個國家級海洋牧場示范區(qū)、233個海洋牧場，海洋面積跨越850 km2，投放魚礁6 094萬空立方米有余，其社會生態(tài)效益日趨明顯[9]。

4 生態(tài)混凝土魚礁的發(fā)展趨勢

傳統(tǒng)的人工魚礁用材，已無法滿足如今快速發(fā)展的社會環(huán)保需求。因此混凝土作為人工魚礁的制作材料，其生態(tài)化是傳統(tǒng)混凝土材料需要做出的改變和升級。生態(tài)混凝土魚礁的發(fā)展和應(yīng)用已然勢不可擋，為了保護(hù)海洋生態(tài)環(huán)境和維持經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展，我們就必須對傳統(tǒng)的人工魚礁材料進(jìn)行改善優(yōu)化。因而展開對人工魚礁生態(tài)性、堿度、耐久性的相關(guān)鉆研，并使其得以普遍應(yīng)用，是混凝土工藝成長的趨向。

近年來，已經(jīng)有相關(guān)研究對人工魚礁進(jìn)行了改良，從耐久性和堿度方面對混凝土進(jìn)行了改善。低堿度的混凝土比起傳統(tǒng)的硅酸鹽混凝土，更適合作為人工魚礁的材料，更益于保護(hù)生態(tài)環(huán)境。高效耐久型人工魚礁的投放，推動了海洋經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，有利于取得長期效益，節(jié)省投資。今后生態(tài)混凝土魚礁也必將朝著集系統(tǒng)化、規(guī)模化、集成化等多元化于一體的方向繼續(xù)前進(jìn)[10]。