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作者：黃思源傅偉忠單位：寧波市氣象網(wǎng)絡與裝備保障中心

浮臺式溫鹽觀測平臺

浮臺式溫鹽觀測平臺的面積為3．5×3．5m2，利用浮筒進行組裝。這種組合模塊式浮動平臺的材質采用高分子量高密度合成塑料，具有抗腐、防凍、抗氧化、抗紫化線的強化材質，不受海水、化學品、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，價格低的優(yōu)點，因此抗沖擊性能優(yōu)異，便于安裝和搬運，性價比明顯優(yōu)于鋼浮筒。筒體有較高承載力，每平方米的浮力可達350kg以上，使用壽命在15a以上。這樣的平臺，其觀測設備的安裝和日常維護也非常方便。

浮臺中間設計了一個觀測井，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。為了減少海中雜物進入到觀測井中，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，使得平臺隨著海水的潮漲潮落能在一定范圍內自由浮動。

浮臺式溫鹽觀測平臺的結構和安裝符合《海濱觀測規(guī)范》。溫鹽井井筒內徑為0．5m，符合規(guī)范不小于0．4m的要求。由于浮臺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。在觀測井的四周密布了透水孔，保證井內外水體的自由交換。浮臺的觀測地點一般設置在網(wǎng)箱附近或圍塘的中央。用于海水觀測的傳感器安裝在溫鹽井內，并始終保持在海面以下0．5m的高度（平臺吃水深度小于0．1m），隨海面升降。浮臺式溫鹽觀測平臺如圖1所示。

傳感器的選擇

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

本次選用的是一款小巧的高精度自動測量溫度、電導的智能測量儀。它既能實時發(fā)送觀測數(shù)據(jù)，又能連續(xù)存儲測量數(shù)據(jù)，符合海上無線遙測要求。其數(shù)據(jù)采樣頻率為1Hz；塑料材料外殼抗壓深度為740m；時鐘精度到達±30s／a；固態(tài)存儲器容量8MB，可存儲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；溫度測量范圍：－5～35℃，精度：±0．002℃；電導測量：0～70mS／cm精度：±0．003mS／cm，分辨率＜0．0001mS／cm。

觀測和記錄方法

根據(jù)《海濱觀測規(guī)范》的技術要求。觀測點應與外海相通，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，計算樣本數(shù)據(jù)的平均值；整點前1min的平均值作為該整點的觀測值。如果需要加密觀測，可以通過遠程發(fā)送指令，設定相應的觀測間隔時間，如：1次／min或1次／10min。

鹽度計算

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。絕對鹽度是指海水中溶解物質質量與海水質量的比值，直接測量非常困難。科學家通過多年的研究，利用海水的導電性能與海水鹽度相關的特性，將測量到的海水電導率通過換算得到海水的鹽度。具體計算方法如下。在一個標準大氣壓下的15℃的環(huán)境溫度中，海水樣品與標準KCl溶液的電導比為：式中，C表示電導值。則該樣品的實用鹽度值精確地等于35，若K15≠1，則實用鹽度的表達式為：實際海水的電導率與鹽度、溫度、壓力這3個變量有關，對于海水表層的鹽度觀測可以近似地看作只受大氣壓力的作用，因此不進行氣壓訂正。如果觀測深度增加，就需要進行壓力訂正，從而得到更加準確的鹽度數(shù)據(jù)。

溫鹽觀測站構架

小型化的智能型溫鹽傳感器通過電纜連接到平臺上的GPRS無線通信模塊，觀測資料通過移動通信發(fā)送到中心站接收平臺。觀測系統(tǒng)的供電采用太陽能電源。中心站數(shù)據(jù)接收平臺的軟件可以遠程發(fā)送指令控制觀測時間間隔，調取設備狀態(tài)信息，并負責數(shù)據(jù)接收和計算處理。把電導率轉換為對應的鹽度，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)務平臺和養(yǎng)殖專業(yè)戶的網(wǎng)站上，提供實時的海水溫鹽監(jiān)測數(shù)據(jù)，供相關人員使用。

結束語

在寧波市象山港海灣內建立的浮臺式溫鹽觀測站運行一年多，積累了豐富的溫鹽資料，為灣內的網(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)殖專用溫鹽觀測站設計得到以下幾點體會：（1）利用新型塑料浮筒組裝觀測平臺施工方便、快捷；平臺的承載力大，有較好的抗擊風浪的能力；性價比明顯優(yōu)于鋼浮筒。（2）觀測平臺在海面潮漲潮落起伏大的地方，固定浮臺用的錨鏈長度要有一定余量，保證高潮位時平臺自由地漂浮在海面上。在網(wǎng)箱養(yǎng)殖區(qū)觀測時可以直接將浮臺固定在網(wǎng)箱外圍，省去錨鏈的固定。（3）海水觀測的智能傳感器種類較多，需要根據(jù)實際觀測要素的種類和精度選擇合適的海水觀測。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、電導率、溶解氧、pH值等。在海水養(yǎng)殖中溶解氧對于水生動物有很大的影響，因此增加溶解氧和pH值的觀測是必要的。（4）針對的品種不同，可以增加不同深度的觀測項目，更好地反映養(yǎng)殖對象主要活動區(qū)的海水物化特性。（5）要定期清理觀測井和觀測傳感器上的海生附著物，確保觀測井內的海水與外界自由相同，傳感器與海水保持良好的接觸。