叶超++钱卫国 陈峰

摘要：根据浙岭渔23391灯光围网渔船的集鱼灯布置参数，对该船的水中照度分布进行计算。结果表明，渔船集鱼灯总功率为344 kW时，10 lx的等照度曲线水平方向最远在80 m左右，水深方向不超过40 m；0.1 lx照度最深可至约70 m水深，最远为200 m左右；当总功率减为168 kW时，等照度曲线所在水层仅减少5 m左右。以0.01 lx为诱集的最低照度，增加1倍的集鱼灯功率，在水平方向上约能增加16.1%的有效诱集距离。从集鱼灯的安装配置情况来看，浙岭渔23391渔船目前的配置还是比较合适的。从集鱼灯总功率的配置来看，可以考虑将集鱼灯总功率下调到280 kW。

关键词：集鱼灯；水中照度；合理配置；围网渔船

中图分类号： S972.63+2文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2017）03-0195-05

收稿日期：2015-12-22

基金项目：海洋渔业科技示范推广新建项目（编号：浙财农[2014]214号）。

作者简介：叶超（1991—），男，江苏淮安人，硕士研究生，主要从事集鱼灯以及鱼类行为研究。E-mail：1121142109@qq.com。

通信作者：钱卫国，博士，副教授，主要从事鱼类行为以及集鱼灯研究。E-mail：wgqian@shou.edu.cn。

光诱围网渔业因其渔法简单、渔获质量好而得到大力推广，已成为我国当前最主要的渔业方式之一[1]。集鱼灯作为光诱渔业的重要诱鱼和集鱼装置，其灯光强度的大小、水中光强分布特点，以及集鱼灯种类的选择等都会影响到其捕捞效率[2-3]。国内外学者对大型专业光诱渔船的集鱼灯光照度分布及与捕捞对象适应性方面做了大量的研究工作[4-10]，而对灯光围网渔船集鱼灯的合理配置方面研究相对缺乏[11]。本研究根据“浙岭渔23391”灯光围网渔船的集鱼灯配置数据，结合其所用的4 kW型金属卤化物集鱼灯（下称4 kW型集鱼灯）的光强分布配光曲线，对渔船的水中照度分布及其合理配置（灯高、灯距）进行理论计算和研究。

1材料与方法

1.1光诱围网渔船及集鱼灯参数配置

浙岭渔23391灯光围网渔船参数：总长58 m，型宽 8.8 m，型深4.0 m；总质量498 t；主机功率440 kW，副机功率1 090 kW。浙岭渔23391的集鱼灯布置分内外两侧，内侧集鱼灯21盏×2列，其灯中心距海面高8.2 m，外侧集鱼灯22盏×2列，其灯中心距海面高8.7 m，内外侧水平间隔1.2 m。每盏灯功率均为4 kW，集鱼灯类型为4 kW直筒型金属卤化物灯，内外侧共计86盏集鱼灯（图1、表1）。

1.24 kW直筒型金属卤化物集鱼灯

4 kW直筒型金属卤化物灯基本参数见表2，在上海海洋大学集鱼灯测试实验室使用GO-2000分布光度计测定所得的配光曲线见图2，对该集鱼灯各个方向的发光强度进行拟合，得到配光曲线函数如下：

[JZ（]Iθ=-5 175.17+32 039.8×[KF（]sinθ[KF）]。[JZ）][JY]（1）

式中：I为发光强度（坎德拉，cd）；θ为方位角（弧度）。

[FK（W14][TPYC22.tif][FK）]

1.3计算方法

集鱼灯水中照度的计算方法采用叠加法照度计算模式计算集鱼灯在水中的照度分布[12-13]。根据光诱围网渔船的集鱼灯布置的相关数据，使用自主开发的“水上集鱼灯水下光场计算系统V1.0”（国家软件登记号：2010SR042147）进行理论计算[14]。计算内外侧2侧各自点亮以及内外侧同时点亮这3种情况在水下的照度分布数据。得出内侧总功率 168 kW 外侧176 kW以及内外侧共344 kW的3组数据并分别计算：（1）绘制船舷右侧中部不同总功率时的水中照度剖面图；（2）不同集鱼灯高度时的水中照度0.1 lx和10 lx水体体积变化趋势；（3）船舷右侧表层0.1 m水深处0～200 m水平范围的照度（计算步长5 m）；（4）近表层20 m水深处0～200 m范围的照度（计算步长5 m）。

使用Surfer 8.0軟件绘制等值曲线图。并将surfer绘制出的等值曲线细分为若干份，将每份近似看作直线，计算出每一份与坐标轴（横坐标代表海平面，纵坐标为水下深度）包围的梯形面积，累加得出等值曲线包围的总面积，截面积与船长乘积即为该光照范围包含的水体体积。计算水中照度分别为10 lx和0.01 lx时的水体体积，并将2个水体的差值作为有效诱集水体体积进行分析比较。

2水中照度分布

2.1不同总功率时的水中照度

在海水光学衰减系数为0.15时（以东海围网渔场透明度为11.3 m计算），计算获得集鱼灯内外侧水中照度的断面分布（图3）。图中虚线为浙岭渔23391渔船目前集鱼灯总功率344 kW、内侧21盏×2列、外侧22盏×2列时的照度分布；实线为若将内侧集鱼灯数量减少至10盏×2列、外侧集鱼灯数量减少至11盏×2列、总功率168 kW时的照度分布情况。由图3可知，水平方向离船40 m以内的照度值较高，多为100 lx以上，特别是离船30 m以内的近表层的水中照度可达500 lx以上。100 lx照度最深可至20 m以上，最远为 40 m 左右。10 lx照度最深可至40 m水深，最远为 80 m 左右。0.1 lx照度最深可至约70 m水深，最远大于 200 m，为250 m左右。但2种不同总功率时的水中照度相差不大，等照度曲线所在各水层相差仅5 m左右。在海表面，集鱼灯总功率344 kW时，0.01 lx照度离船的最大水平距离为500 m；集鱼灯总功率168 kW时，0.01 lx照度离船的最大水平距离为420 m。可见减少近一半的集鱼灯功率，有效水平诱集范围仅减少约16%。水下20 m时情形：集鱼灯总功率344 kW时，0.01 lx照度离船的最大水平距离为180 m；集鱼灯总功率168 kW时，0.01 lx照度离船的最大水平距离为 155 m；可见减少近一半的集鱼灯功率，有效水平诱集范围仅减少约14%。[FL）]

[FK（W14][TPYC33.tif][FK）]

为计算不同集鱼灯数量配置时的有效水体体积情况，在该船原有灯光配置的情况下，适当增加或减少每排集鱼灯灯数时（表3），即将总功率由488 kW逐步減少至168 kW，V10的水体体积从122 000 m3减小至85 000 m3，体积减少 37 000 m3，减少了30.3%；V0.1的水体体积从422 000 m3减小至330 000 m3，体积减少92 000 m3，减少了21.8%；V0.1-V10的水体体积从300 000 m3减小至240 000 m3，体积减少 60 000 m3，减少了20%（图4）。

浙岭渔23391渔船的装配功率为344 kW，灯数为86盏，若将灯数增加至122盏，V10、V0.1、V0.1-V10水下体积分别增加13.0%、8.8%、7.1%。若将灯数减少至42盏，V10、V0.1、V0.1-V10水下体积分别减少21.3%%、14.9%、14.3%。

由上述可知，增加集鱼灯的数量可在一定程度上增加有效诱集体积，但具体安装使用时，仍需考虑渔船的实际结构，以浙岭渔23391目前的情况来看，它可以安装集鱼灯的范围比较有限，它的灯间距为0.5～0.7 m，不适宜增加集鱼灯数量。而将其每列集鱼灯减少4盏，即集鱼灯总功率减少至280 kW时，其有效诱集水体体积从279 439.8 m3减少至 272 571.3 m3，也就是说减少64 kW集鱼灯总功率仅减少 2.5% 的有效诱集水体体积。

[TPYC44.tif][FK）]

2.2不同总功率时与船水平距离20 m处的断面照度

图5为集鱼灯总功率分别为344 kW和168 kW时，与船水平距离20 m处的断面照度分布情况。由图5可知，在集鱼灯功率为344 kW时，10 lx等照度曲线最深可达40 m左右，1 lx 等照度曲线约在55 m水深处，0.1 lx等照度曲线约在 70 m 水深处。

当集鱼灯功率为168 kW时，水深20 m以内的照度值与344 kW时相比，减少一半左右。例如，168 kW时的200 lx、100 lx等照度曲线分别与344 kW时的100 lx、50 lx等照度曲线，几乎完全重合。从等照度曲线所在的水层来看，随着深度的加大，两者的距离差不断缩小，并逐渐相近。例如，168 kW时，0.1 lx等照度曲线约在63～68 m水深处，与344 kW时相差仅约5 m（图5）。

2.3不同总功率时的水中照度分布

[CM（24]图6-A为集鱼灯总功率分别为172[KG*3]kW和84[KG*3]kW时海[CM）]

[FK（W25][TPYC55.tif][FK）]

水表面0.1 m处的照度分布情况。由图6-A可知，在集鱼灯功率为172 kW时，水平距离20 m以内的照度多大于 400 lx，距离30 m处的照度在100 lx左右，10 lx等照度线距离船约为 80 m，1 lx等照度线距离船约150 m。

而当集鱼灯功率为84 kW时，与172 kW时相比，相同照度的水平距离相差约10 m，如84 kW时1 000 lx最远约 10 m，172 kW时最远约20 m；84 kW时400 lx最远约20 m，172 kW时最远约30 m；从海平面等照度曲线来看，随着离船距离的加大，两者的距离差稍稍增大，但并不是成倍增加，光度强度降至1 lx时，距离相差才至20 m。

图6-B为集鱼灯总功率分别为172 kW和84 kW时水深20 m处的照度分布情况。由图6-B可知，在集鱼灯功率为 172 kW 时，水平距离60 m以内的照度均大于2 lx，距离 80 m 处的照度在0.5 lx左右，0.01 lx等照度线距离船约为180 m。

当集鱼灯功率为84 kW时，与172 kW时相比，相同照度的水平距离同样也相差约10 m，如84 kW时120 lx最远约 15 m，172 kW时最远约25 m；84 kW时80 lx最远约22 m，172 kW 时最远约32 m；从水深20 m处等照度曲线来看，随着离船距离的加大，两者的距离差也是稍稍增大，当光度强度降至0.01 lx时，距离相差才至25 m。

假设0.01 lx为诱集鱼的最佳照度[15-17]，则在水平方向上，2种不同总功率情况时，0.01 lx的最远距离分别为155 m和180 m，可见，增加1倍的集鱼灯功率，约能增加16.1%的有效距离。

[CM（24]由图6-B还可以看出，由于金属卤化物集鱼灯在水中[CM）]

[FK（W22][TPYC66.tif][FK）]

的衰减很快，水深20 m处的照度在数值上来看很小。当总功率为172 kW时，与船最相近的水域（离船约40 m，光线可达区域），其照度也仅为10 lx左右；离船40～70 m处的照度为0.5～10 lx。

2.4合理配置研究

对集鱼灯在不同安装情况下的有效水体体积进行计算和分析，这里主要改变集鱼灯的灯高和灯间距。当集鱼灯灯高分别为内侧7.4 m、外侧7.9 m，内侧8.2 m、外侧8.7 m，内侧9.0 m、外侧9.5 m时，灯距分别为0.63、0.67、0.71、0.75、079、0.83 m时，计算得渔船一侧0.1 lx 和10 lx等照度曲面所包含的水体体积V0.1和V10见表4。

由表4可知，当灯高为内侧7.4 m外侧7.9 m时，V10的水体体积为107 000～110 000 m3，V0.1的水体体积为 374 000～382 000 m3，V0.1-V10的水体体积为267 000～273 000 m3。当灯高为内8.2 m外8.7 m时，V10的水体体积为106 000～109 000 m3，V0.1的水体体积为381 000～385 000 m3，V0.1-V10的水体体积为273 000～278 000 m3。当灯高为内9.0 m外9.5 m时，V10的水体体积为107 000～109 000 m3，V0.1的水体[JP2]体积为386 000～391 000 m3，V0.1-V10的水体体积为278 000～[JP]283 000 m3。可见，随灯高的增大，各照度的水体体积均呈增加趋势。但在相同的灯高情况下，增大集鱼灯间距，并不一定总能增大各照度的水体体积。