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作者：黃思源傅偉忠單位：寧波市氣象網(wǎng)絡(luò)與裝備保障中心

浮臺(tái)式溫鹽觀測(cè)平臺(tái)

浮臺(tái)式溫鹽觀測(cè)平臺(tái)的面積為3．5×3．5m2，利用浮筒進(jìn)行組裝。這種組合模塊式浮動(dòng)平臺(tái)的材質(zhì)采用高分子量高密度合成塑料，具有抗腐、防凍、抗氧化、抗紫化線的強(qiáng)化材質(zhì)，不受海水、化學(xué)品、藥劑、油漬及水生物的侵蝕；無污染、不破壞環(huán)境的特性。由于韌性好，重量輕，價(jià)格低的優(yōu)點(diǎn)，因此抗沖擊性能優(yōu)異，便于安裝和搬運(yùn)，性價(jià)比明顯優(yōu)于鋼浮筒。筒體有較高承載力，每平方米的浮力可達(dá)350kg以上，使用壽命在15a以上。這樣的平臺(tái)，其觀測(cè)設(shè)備的安裝和日常維護(hù)也非常方便。

浮臺(tái)中間設(shè)計(jì)了一個(gè)觀測(cè)井，采用具有抗腐蝕耐用的高密度聚乙烯（HDPE）給水管改制，觀測(cè)井管道直徑0．5m，水下長度1．5m，水上部分0．5m。浸入水中部分四周和底部打孔，使得海水能夠順暢的流動(dòng)。為了減少海中雜物進(jìn)入到觀測(cè)井中，使透水孔的孔徑＜0．03m，且盡量多打一些孔。用錨和不銹鋼纜繩固定浮臺(tái)，使得平臺(tái)隨著海水的潮漲潮落能在一定范圍內(nèi)自由浮動(dòng)。

浮臺(tái)式溫鹽觀測(cè)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)和安裝符合《海濱觀測(cè)規(guī)范》。溫鹽井井筒內(nèi)徑為0．5m，符合規(guī)范不小于0．4m的要求。由于浮臺(tái)隨海水的漲落而變化，所以始終能保持傳感器離海面的深度基本不變。在觀測(cè)井的四周密布了透水孔，保證井內(nèi)外水體的自由交換。浮臺(tái)的觀測(cè)地點(diǎn)一般設(shè)置在網(wǎng)箱附近或圍塘的中央。用于海水觀測(cè)的傳感器安裝在溫鹽井內(nèi)，并始終保持在海面以下0．5m的高度（平臺(tái)吃水深度小于0．1m），隨海面升降。浮臺(tái)式溫鹽觀測(cè)平臺(tái)如圖1所示。

傳感器的選擇

溫鹽觀測(cè)的傳感器（CTD）的品種比較多，鹽度的觀測(cè)都是通過測(cè)量海水的電導(dǎo)率經(jīng)過推算而間接測(cè)得的，測(cè)量的精度能夠滿足實(shí)際需要。國外傳感器具有智能化程度高、性能穩(wěn)定、測(cè)量精度高、功耗低、信號(hào)輸出有標(biāo)準(zhǔn)接口、匹配通信設(shè)備比較方便等優(yōu)點(diǎn)。傳感器固定在不銹鋼支架上，尼龍繩懸掛在觀測(cè)井內(nèi)。支架邊緣有塑料泡沫覆蓋，與觀測(cè)井之間形成緩沖，防止傳感器撞擊觀測(cè)井。

本次選用的是一款小巧的高精度自動(dòng)測(cè)量溫度、電導(dǎo)的智能測(cè)量儀。它既能實(shí)時(shí)發(fā)送觀測(cè)數(shù)據(jù)，又能連續(xù)存儲(chǔ)測(cè)量數(shù)據(jù)，符合海上無線遙測(cè)要求。其數(shù)據(jù)采樣頻率為1Hz；塑料材料外殼抗壓深度為740m；時(shí)鐘精度到達(dá)±30s／a；固態(tài)存儲(chǔ)器容量8MB，可存儲(chǔ)400000組數(shù)據(jù)；通信采用RS－232串口，數(shù)據(jù)通信速率在：19．2～57．6KB；溫度測(cè)量范圍：－5～35℃，精度：±0．002℃；電導(dǎo)測(cè)量：0～70mS／cm精度：±0．003mS／cm，分辨率＜0．0001mS／cm。

觀測(cè)和記錄方法

根據(jù)《海濱觀測(cè)規(guī)范》的技術(shù)要求。觀測(cè)點(diǎn)應(yīng)與外海相通，傳感器離水面不小于1m，要避開陸地徑流和排水、排污管道、有河流和小溪的入海處以及受污染的海區(qū)。所謂表層海水溫度和鹽度指的是海水表面以下0．5m深處的海水溫度和海水鹽度。采樣頻率1次／s，連續(xù)采樣1min，計(jì)算樣本數(shù)據(jù)的平均值；整點(diǎn)前1min的平均值作為該整點(diǎn)的觀測(cè)值。如果需要加密觀測(cè)，可以通過遠(yuǎn)程發(fā)送指令，設(shè)定相應(yīng)的觀測(cè)間隔時(shí)間，如：1次／min或1次／10min。

鹽度計(jì)算

海水鹽度是海水含鹽量的量度，是海水最重要的理化特性之一。絕對(duì)鹽度是指海水中溶解物質(zhì)質(zhì)量與海水質(zhì)量的比值，直接測(cè)量非常困難。科學(xué)家通過多年的研究，利用海水的導(dǎo)電性能與海水鹽度相關(guān)的特性，將測(cè)量到的海水電導(dǎo)率通過換算得到海水的鹽度。具體計(jì)算方法如下。在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的15℃的環(huán)境溫度中，海水樣品與標(biāo)準(zhǔn)KCl溶液的電導(dǎo)比為：式中，C表示電導(dǎo)值。則該樣品的實(shí)用鹽度值精確地等于35，若K15≠1，則實(shí)用鹽度的表達(dá)式為：實(shí)際海水的電導(dǎo)率與鹽度、溫度、壓力這3個(gè)變量有關(guān)，對(duì)于海水表層的鹽度觀測(cè)可以近似地看作只受大氣壓力的作用，因此不進(jìn)行氣壓訂正。如果觀測(cè)深度增加，就需要進(jìn)行壓力訂正，從而得到更加準(zhǔn)確的鹽度數(shù)據(jù)。

溫鹽觀測(cè)站構(gòu)架

小型化的智能型溫鹽傳感器通過電纜連接到平臺(tái)上的GPRS無線通信模塊，觀測(cè)資料通過移動(dòng)通信發(fā)送到中心站接收平臺(tái)。觀測(cè)系統(tǒng)的供電采用太陽能電源。中心站數(shù)據(jù)接收平臺(tái)的軟件可以遠(yuǎn)程發(fā)送指令控制觀測(cè)時(shí)間間隔，調(diào)取設(shè)備狀態(tài)信息，并負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)接收和計(jì)算處理。把電導(dǎo)率轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的鹽度，將數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫。資料的顯示采用表格和曲線兩種形式通過網(wǎng)頁的方式展示在氣象業(yè)務(wù)平臺(tái)和養(yǎng)殖專業(yè)戶的網(wǎng)站上，提供實(shí)時(shí)的海水溫鹽監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，供相關(guān)人員使用。

結(jié)束語

在寧波市象山港海灣內(nèi)建立的浮臺(tái)式溫鹽觀測(cè)站運(yùn)行一年多，積累了豐富的溫鹽資料，為灣內(nèi)的網(wǎng)箱海水養(yǎng)殖提供了可靠的環(huán)境分析資料。通過海水養(yǎng)殖專用溫鹽觀測(cè)站設(shè)計(jì)得到以下幾點(diǎn)體會(huì)：（1）利用新型塑料浮筒組裝觀測(cè)平臺(tái)施工方便、快捷；平臺(tái)的承載力大，有較好的抗擊風(fēng)浪的能力；性價(jià)比明顯優(yōu)于鋼浮筒。（2）觀測(cè)平臺(tái)在海面潮漲潮落起伏大的地方，固定浮臺(tái)用的錨鏈長度要有一定余量，保證高潮位時(shí)平臺(tái)自由地漂浮在海面上。在網(wǎng)箱養(yǎng)殖區(qū)觀測(cè)時(shí)可以直接將浮臺(tái)固定在網(wǎng)箱外圍，省去錨鏈的固定。（3）海水觀測(cè)的智能傳感器種類較多，需要根據(jù)實(shí)際觀測(cè)要素的種類和精度選擇合適的海水觀測(cè)。有單要素傳感器，也有多要素一體化的傳感器，如：集成了溫度、電導(dǎo)率、溶解氧、pH值等。在海水養(yǎng)殖中溶解氧對(duì)于水生動(dòng)物有很大的影響，因此增加溶解氧和pH值的觀測(cè)是必要的。（4）針對(duì)的品種不同，可以增加不同深度的觀測(cè)項(xiàng)目，更好地反映養(yǎng)殖對(duì)象主要活動(dòng)區(qū)的海水物化特性。（5）要定期清理觀測(cè)井和觀測(cè)傳感器上的海生附著物，確保觀測(cè)井內(nèi)的海水與外界自由相同，傳感器與海水保持良好的接觸。