海区水产养殖空间规划决策支持系统.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010455284.9 (22)申请日 2020.05.26 (71)申请人 中国水产科学研究院黄海水产研究 所 地址 266071 山东省青岛市市南区南京路 106号 申请人 中国科学院烟台海岸带研究所 自然资源部第二海洋研究所 (72)发明人 刘慧于良巨宣基亮蒋增杰 尚伟涛蔺凡姜晓鹏何宇晴 姜娓娓孙倩雯孙龙启 (74)专利代理机构 北京科家知识产权代理事务 所(普通合伙) 11427 代理人 梁正贤 (51)Int.Cl. G06Q 50/02(2012.01) (54。

2、)发明名称 一种海区水产养殖空间规划决策支持系统 (57)摘要 本发明提供了一种海区水产养殖空间规划 决策支持系统， 属于水产养殖管理技术领域， 所 述的系统包括数据查询模块、 适宜性评价模块、 个体生长模型模块、 养殖容量评估模块和经济效 益测算模块； 所述系统用于辅助水产养殖分区管 理和养殖场选址。 以使水产养殖活动不超出海区 的养殖承载力， 避免养殖用海冲突， 同时能够满 足经济效益最大化。 权利要求书2页 说明书22页 附图6页 CN 111445347 A 2020.07.24 CN 111445347 A 1.一种海区水产养殖空间规划决策支持系统， 其特征在于所述的系统包括数据查询。

3、模 块、 适宜性评价模块、 个体生长模型模块、 养殖容量评估模块和经济效益测算模块； 所述的数据查询模块为养殖区水质观测数据存储和图形展示， 所述模块有按照表格形 式存储与水产养殖相关的多年的环境调查数据， 包括水温、 盐度、 溶解氧、 浮游生物、 溶解性 无机营养盐和颗粒物； 水动力环境方面包括定点锚系观测数据， 以及基于高分辨率准确地 形和岸线构建的水动力预测模式， 按月份模拟的整个海湾的海水流速变化情况， 以动图的 形式展示； 所述的养殖区水质参数化和图形展示是基于高分辨率水动力模式的养殖海区水质模 型， 利用连续观测得到的水温、 盐度和海流数据作为强制函数， 通过模拟运算得到氮营养 盐。

4、、 叶绿素、 浮游动物和有机物的分布规律的方法， 按月份模拟的整个海湾的水质变化情 况， 以动图的形式在该模块中展示； 所述的适宜性评价模块包括养殖区划分和环境适宜性评价两个子模块， 所述的养殖区 划分： 以国家和地区海洋功能区划为基础， 根据不同区域是否兼容水产养殖， 对海区及其邻 近海域进行分区： 将适宜养殖海域划定为养殖区； 将部分离岸较近的、 对海洋生态环境和城 市建设有影响的区域划定为限养区； 将不与水产养殖兼容的包括港口航道在内的区域， 以 及近岸旅游岸线的海域划为禁养区； 所述的环境适宜性评价： 根据养殖生物生理生态学特点， 并结合海区地理和水环境特 点， 筛选影响养殖生物生长的。

5、主要因素， 包括光照、 温度、 流速、 无机氮、 盐度和深度， 作为环 境因素的评价指标； 以海区周年大面调查数据为依据， 根据这些环境因子的量值是否能够 满足养殖生物生长的需要， 对海域不同区域是否适合开展养殖活动进行评分； 在评分的基 础上将研究海区及临近海域划分为最适宜、 中等适宜、 一般适宜和不适宜养殖区四个等级； 所述的个体生长模型模块： 将海区的主要养殖品种建立动态能量收支模型， 用来预测 每种生物的生长规律； 以海区周年大面调查数据为环境变量， 运算得到养殖生物在一个养 殖周期内的生长曲线， 通过生长曲线， 可以观察生物在不同生长阶段的重量或/和长度的变 化情况， 并对即将收获的。

6、养殖产品的个体大小进行预判； 所述的养殖容量评估模块： 首先根据水动力条件， 将所研究的海区进行分区， 并分析海 区营养物质补充的途径， 以水动力模型和养殖生物个体生长模型为基础， 针对每个分区建 立基于物质交换的生态系统模型； 利用生态系统模型， 模拟不同区域内不同密度条件下养 殖生物的生长情况和环境变化情况， 模拟生物个体的动态生长情况、 单位面积的产量， 并得 到单位面积最适养殖密度； 所述的养殖经济效益测算模块： 基于养殖产量、 产品规格大小、 市场价格、 人工和生产 成本， 对一个养殖场的总投入、 毛收入、 投入产出比和净利润进行估算； 将经济效益模型整 合到养殖空间规划系统当中， 。

7、帮助养殖企业制定生产计划、 适当设置养殖密度、 控制成本、 提高收益。 2.根据权利要求1所述的一种海区水产养殖空间规划决策支持系统， 所述养殖容量评 估模块所采用的方法如下： (1)研究水域分区模型箱的划分 根据水文环境和养殖布局的相似性， 将研究海域进行分区， 每个海区为一个模型箱， 在 模型箱内和每个模型箱的边界处， 以及与海湾外的相邻海域之间， 都存在主要营养盐包括 权利要求书 1/2 页 2 CN 111445347 A 2 溶解的无机氮、 浮游植物和悬浮有机质的交换； (2)建立子模型 研究海区的主养殖动物和养殖植物， 通过个体生长模型模拟滤食性养殖动物和营养盐 消耗型养殖植物种群。

8、的一般生长过程； 使用动态能量收支理论构建子模型， 模拟单个养殖 生物的生长， 同时模拟营养盐消耗型养殖植物种群基于每日最大生长率的指数型生长过 程， 种群动态取决于养殖活动和自然死亡率， 在养殖期结束时， 收获养殖生物并将其从生态 系统模型中移除； (3)构建生态系统模型 用无机氮作为生态系统模型中的基本通量描述每个营养基团之间的相互作用； 建立基 于养殖生态系统动力学模型的养殖容量动态评估方法， 所采用的生态系统模型以箱式模型 为基本计算单元， 在模型中包含了营养盐、 浮游植物、 浮游动物、 碎屑、 贝类等模块并离线耦 合水动力模型： (4)通过实地采样并进行生理实验获得模型中的相关参数，。

9、 代入步骤(2)、 (3)所构建的 模型， 获得最佳养殖生态容量。 权利要求书 2/2 页 3 CN 111445347 A 3 一种海区水产养殖空间规划决策支持系统 技术领域 0001 本发明属于水产养殖管理技术领域， 具体涉及一种海区水产养殖空间规划决策支 持系统。 背景技术 0002 中国是世界水产养殖第一大国， 养殖总产量占全球产量的60以上。 多年来， 中国 的水产养殖不断发展， 涉及的养殖生物种类、 养殖模式、 地域和水体越来越多元化； 养殖区 与城市发展、 旅游业、 工业和港口航道等其他水域和空间利用方式的冲突也越来越突出。 与 此同时， 超高密度养殖的情况也比较多见， 有时会导。

10、致病害传播和缺氧、 水质恶化等问题， 甚至直接造成养殖生物死亡和生产利润下降。 0003 目前， 我国在水产养殖空间划分与管理方面还没有一个科学、 实用的工具和方便 快捷的方法。 养殖企业对于水产养殖场的选址、 渔业管理部门开展水产养殖分区(适养区、 限养区和禁养区)规划， 都需要针对适宜的环境条件来选择养殖品种、 布设养殖设施和设置 养殖密度。 由于环境数据难以获取， 并且科学调查数据一般都很不直观、 也不太容易理解， 所以企业和管理部门在水产养殖空间管理决策过程中往往较为主观、 随意和缺乏科学依 据。 这样做的结果， 可能导致养殖生物生长受限、 养殖产量和经济效益达不到预期水平， 并 且养。

11、殖业与其他行业的空间竞争也越来越突出。 发明内容 0004 本发明要解决的技术问题是提供一种海区水产养殖空间规划决策支持系统， 所述 系统用于辅助水产养殖分区管理和养殖场选址。 以使水产养殖活动不超出海区的养殖承载 力， 避免养殖用海冲突， 同时能够满足经济效益最大化。 0005 本发明是通过如下技术方案实现的： 0006 一种海区水产养殖空间规划决策系统， 包括数据查询模块、 适宜性评价模块、 个体 生长模型模块、 养殖容量评估模块和经济效益测算模块； 0007 所述的数据查询模块为养殖区水质参数化和图形展示， 所述模块有按照表格形式 存储与水产养殖相关的多年的环境调查数据， 包括水温、 盐。

12、度、 溶解氧、 浮游生物、 溶解性无 机营养盐和颗粒物； 水动力环境方面包括定点锚系观测数据， 以及基于高分辨率准确地形 和岸线构建的水动力预测模式， 按月份模拟的整个海湾的海水流速变化情况， 以动图的形 式展示； 0008 所述的养殖区水质参数化和图形展示是基于高分辨率水动力模式(FVCOM)的养殖 海区水质模型， 利用连续观测得到的水温、 盐度和海流数据作为强制函数， 通过模拟运算得 到氮营养盐、 叶绿素、 浮游动物和有机物的分布规律的方法， 按月份模拟的整个海湾的水质 变化情况， 以动图的形式在该模块中展示； 0009 所述的适宜性评价模块包括养殖区划分和环境适宜性评价两个子模块， 所述。

13、的养 殖区划分： 以国家和地区海洋功能区划为基础， 根据不同区域是否兼容水产养殖， 对海区及 说明书 1/22 页 4 CN 111445347 A 4 其邻近海域进行分区： 将适宜养殖海域划定为养殖区； 将部分离岸较近的、 对海洋生态环境 和城市建设有影响的区域划定为限养区； 将不与水产养殖兼容的包括港口航道在内的区 域， 以及近岸旅游岸线的海域划为禁养区； 0010 所述的环境适宜性评价： 根据养殖生物(以海带为例)生理生态学特点， 并结合海 区地理和水环境特点， 筛选影响养殖生物生长的主要因素， 包括光照、 温度、 流速、 无机氮、 盐度和深度， 作为环境因素的评价指标； 以海区周年大面。

14、调查数据为依据， 根据这些环境因 子的量值是否能够满足养殖生物生长的需要， 对海域不同区域是否适合开展养殖活动进行 评分； 在评分的基础上将研究海区及临近海域划分为最适宜、 中等适宜、 一般适宜和不适宜 养殖区四个等级； 0011 所述的个体生长模型模块： 将海区的主要养殖品种建立动态能量收支模型(DEB)， 用来预测每种生物的生长规律； 以海区周年大面调查数据为环境变量， 运算得到养殖生物 在一个养殖周期内的生长曲线， 通过生长曲线， 可以观察生物在不同生长阶段的重量或/和 长度的变化情况， 并对即将收获的养殖产品的个体大小进行预判； 0012 所述的养殖容量评估模块： 首先根据水动力条件，。

15、 将所研究的海区进行分区， 并分 析海区营养物质补充的途径， 以水动力模型和养殖生物个体生长模型为基础， 针对每个分 区建立基于物质交换的生态系统模型； 利用生态系统模型， 模拟不同区域内不同密度条件 下养殖生物的生长情况和环境变化情况， 模拟生物个体的动态生长情况、 单位面积(千克/ 公顷)的产量， 并得到单位面积最适养殖密度； 0013 所述的养殖经济效益测算模块： 基于养殖产量、 产品规格大小、 市场价格、 人工和 生产成本， 对一个养殖场的总投入、 毛收入、 投入产出比和净利润进行估算； 将经济效益模 型整合到养殖空间规划系统当中， 帮助养殖企业制定生产计划、 适当设置养殖密度、 控制。

16、成 本、 提高收益。 0014 进一步， 养殖容量评估模块， 所采用的方法如下： 0015 (1)研究水域分区模型箱的划分 0016 根据水文环境和养殖布局的相似性， 将研究海域进行分区， 每个海区为一个模型 箱， 在模型箱内和每个模型箱的边界处， 以及与海湾外的相邻海域之间， 都存在主要营养盐 包括溶解的无机氮、 浮游植物和悬浮有机质的交换； 0017 (2)建立子模型 0018 研究海区的主养殖动物和养殖植物， 通过养殖动物个体生长模型和营养盐消耗型 养殖植物种群的一般生长过程； 使用动态能量收支理论构建子模型， 模拟单个养殖生物的 生长， 同时模拟营养盐消耗型养殖植物种群基于每日最大生长。

17、率的指数型生长过程， 种群 动态取决于养殖活动和自然死亡率， 在养殖期结束时， 收获养殖生物并将其从生态系统模 型中移除； 0019 (3)构建生态系统模型 0020 用无机氮作为生态系统模型中的基本通量描述每个营养基团之间的相互作用； 建 立基于养殖生态系统动力学模型的养殖容量动态评估方法， 所采用的生态系统模型以箱式 模型为基本计算单元， 在模型中包含了营养盐、 浮游植物、 浮游动物、 碎屑、 贝类等模块并离 线耦合水动力模型： 0021 (4)通过实地采样并进行生理实验获得模型中的相关参数， 代入步骤(2)、 (3)所构 说明书 2/22 页 5 CN 111445347 A 5 建的模。

18、型， 获得最佳养殖生态容量。 0022 本发明的主要原理： 水产养殖空间规划管理是一个需要全面评估政策合规性、 环 境承载力、 环境条件适宜性、 养殖生物本身的生理生态学特点， 以及养殖成本收益的综合性 系统性问题。 本发明把多种模型嵌入到水产养殖空间规划决策支持系统中， 通过集成上述 诸多问题的判定依据、 模拟运算和结果展示， 能方便快捷地向管理部门和企业用户明确呈 现有关水产养殖分区管理的判定标准和依据， 或展示判定结果， 从而帮助用户针对水产养 殖区划分、 养殖场设置、 养殖品种选择、 养殖布局和密度设定等问题做出安排和决策。 0023 本发明与现有技术相比的有益效果： 0024 本发明。

19、从水产养殖空间管理入手， 集成现有的科学认知和科学调查数据， 方便快 捷地帮助管理者和企业对水产养殖空间管理做出判断和决策， 从而科学、 合理地管理水产 养殖活动。 本发明是基于计算机的软件和数据库， 预置了数据查询模块、 适宜性评价模块、 个体生长模型模块、 养殖容量评估模块和经济效益测算模块， 用户只需简单操作， 就能获取 所需要的信息和结果。 利用本发明提供的信息和评估结果来进行水产养殖空间规划和管 理， 有利于规范水产养殖活动， 提高水产养殖业的经济效益， 促进水产养殖可持续发展。 附图说明 0025 图1为水产养殖空间规划决策支持系统总体框架； 0026 图2系统功能桑沟湾高分辨率水。

20、质因子模拟； 0027 图3系统功能基于协同用海准则的桑沟湾水产养殖分区方案； 0028 图4系统功能水产养殖(海带)适宜性评价； 0029 图5系统功能通过数值模型预测一个养殖周期内海带个体生长 0030 图6系统功能桑沟湾四个区域的牡蛎养殖容量估算 0031 图7系统功能水产养殖经济效益核算， 包括参数输入页面(上)和结果输出页 面(下)。 具体实施方式 0032 下面通过实施例来对本发明的技术方案做进一步解释， 但本发明的保护范围不受 实施例任何形式上的限制。 0033 实施例1 0034 本实施例以山东省荣成市桑沟湾作为目标水域， 一次性集成水产养殖空间规划有 关的环境条件、 海区进行。

21、划分养殖品种和成本收益等数据信息， 结合数值模型的运算， 快速 给出水产养殖分区和养殖场选择所需要的全部必要信息。 在有充足数据和信息支持的前提 下， 本发明可应用到全国沿海水域， 不受地域限制， 为任何养殖区的规划和空间管理提供科 学支持。 0035 一种海区水产养殖空间规划决策支持系统， ， 所述系统包括环境调查数据存储和 展示、 养殖区划分、 环境适宜性评价、 养殖生物个体生长预测、 养殖容量评估、 养殖经济效益 测算； 以桑沟湾为例进行了全面应用， 各个模块的建立过程如下： 0036 步骤1.环境调查数据存储 0037 按照Excel表格形式存储与水产养殖相关的环境调查数据， 包括水温。

22、、 盐度、 溶解 说明书 3/22 页 6 CN 111445347 A 6 氧、 浮游生物、 溶解性无机营养盐、 颗粒物等。 水动力环境是以FVCOM和ROMS数值模式为基 础， 基于高分辨率准确地形和岸线构建的水动力预测模式， 按月份模拟整个海湾的海水流 速变化情况， 并以动图的形式展示。 0038 步骤2.基于高分辨率水动力模式的水质模拟 0039 利用高分辨率水动力模式(FVCOM)模拟得到的温度、 盐度和海流资料， 构建桑沟湾 水质模型； 所述水质模型考虑了溶解态无机营养盐N， 浮游植物P， 食植性浮游动物Z和有机 碎屑D之间的生物过程(图2)。 0040 浮游植物吸收营养盐为Mic。

23、haeliMenten关系， 营养盐限制函数取氮、 磷两者限 制因子的最小值kn， kp分别为氮、 磷相应的半饱和常数； 式中的n、 p分别为营养盐中的总氮和总磷； 0041光对浮游植物生长的限制函数为其中II0e-kz， I0表示 海表面处光强， 光强削减系数k4.1， z为深度； 根据Liebig最小限制定律， 光和营养盐对浮 游植物生长的限制取二者的最小值fN， Lmin(fN， fL)， 海水温度影响浮游植物的生长为指数 函数T表示水温 ， 因此 ， 浮游植物的光合作用生长函数PG表达式为 ： 0042浮游植物的呼吸作用消耗函数PR表达式为式中P代表浮游植物 总量； 浮游动物对浮游植物。

24、的摄食函数ZG表达式为Z代 表食植性浮游动物总量； 有机碎屑沉降函数为Ws为有机碎屑的沉降速率， z为深度； 其它关于浮游植物的死亡和浮游动物的排泄、 死亡以及有机碎屑再矿化在内的函数与相应 的变量呈简单的线性关系为： 0043 0044 0045 0046 0047 式中P代表浮游植物总量， Z代表食植性浮游动物总量， D代表有机碎屑总量， N代表 溶解态无机营养盐总量， 式中算子 0048 u,v,w流速； Ax,Ay为水平涡动扩散系数； Km为垂直涡动扩散系数； 0049 上述浮游植物， 食植性浮游动物， 有机碎屑和溶解态无机营养盐方程中参数的取 值以及含义见表1； 说明书 4/22 页。

25、 7 CN 111445347 A 7 0050 表1.水质模型参数设置 0051 说明书 5/22 页 8 CN 111445347 A 8 0052 0053 利用高分辨率水动力模式模拟得到的温度、 盐度和海流资料， 将表1中的参数代入 水质模型， 分析得到桑沟湾包括营养盐、 浮游植物叶绿素、 浮游动物和有机物在内的水质因 子的三维空间分布情况及其随时间连续变化的过程。 0054 利用MTLAB软件自带的movie函数绘制水质模拟动图， 并将动图集成到决策支持系 统数据库当中， 方便用户读取和在系统前端界面展示。 0055 步骤3.水产养殖区划分 0056 以威海市海洋功能区划为依据， 根。

26、据不同区域是否兼容水产养殖， 对桑沟湾及其 邻近海域进行水产养殖分区： 将适宜养殖海域划定为养殖区； 将部分离岸较近的、 对海洋生 态环境和城市建设有影响的区域划定为限养区； 将法规规定的禁止发展养殖的区域以及近 岸旅游岸线的海域划为禁养区(孙倩雯， 2019)(图3)。 说明书 6/22 页 9 CN 111445347 A 9 0057 步骤4.环境适宜性评价 0058 根据养殖生物(以海带为例)生理生态学特点， 并结合桑沟湾养殖区地理和水环境 特点， 筛选影响海带生长的主要因素， 包括光照、 温度、 流速、 无机氮、 盐度、 深度等， 作为环 境因素的评价指标。 以桑沟湾周年大面调查数据。

27、为依据， 根据这些环境因子的量值是否能 够满足海带生长的需要， 对桑沟湾不同区域是否适合海带养殖进行评分(孙倩雯， 2020)(图 4)。 0059 步骤5.养殖生物个体生长预测 0060 针对桑沟湾主要养殖品种海带(蔡碧莹等， 2019)、 扇贝、 牡蛎和鲍建立动态能量学 模型(DEB)。 双壳贝类的个体生长模型的方程和参数主要根据已发表的文章， 其中扇贝参考 Jiang等(2020)， 牡蛎主要参考Ren等(2008)、 Pouvreau等(2006)两篇文章的模型方程和参 数， 同时根据我们针对桑沟湾养殖牡蛎的实验结果， 校准了 “牡蛎对浮游植物摄取的半饱和 常数(FH)” ， 为3.7。

28、5 g/L。 鲍的个体生长模型建立过程如下： 0061 1.模型概念及相关函数方程 0062 根据DEB理论以及van Haren等(1993)、 van derVeer等(2006)、 Rico(2010)对双壳 贝类DEB模型参数和方程的研究， 建立皱纹盘鲍生长模型的方程， 其中方程中参数的字母和 符号规则如下： 0063 (1)方程中变量由大写字母和小写字母表示； 0064 (2)变量的方括号 表示单位体积； 大括号表示有壳生物的单位表面积， 例如， E代表单位体积的储能(J cm-3)，代表单位体表面积最大吸收效率(J cm-2d-1)； 0065(3)速率上方有点， 表示每次的变化，。

29、 例如代表同化能量的速率(Jd-1)。 0066 依据DEB理论将皱纹盘鲍的生长和繁殖由三种状态的微分方程来表达： 能量储备 (energy reserves， E)、 结构物质体积所需的能量(structural body volume， EV)和繁殖储 备能量(energy allocated to development and reproduction， ER)。 0067 皱纹盘鲍是狭温性贝类， 因此温度变化对其生长有较大的影响。 温度主要通过影 响鲍的同化率和维持率进一步影响其生长， 温度函数用阿伦纽斯方程表示， 主要反映随外 界水温的变化鲍的生理反应速率相对于参考温度的变化情况：。

30、 0068 0069 其中， K(T)是温度依赖函数， TA是阿伦纽斯温度(热力学温度单位， 开尔文， K)， T0是 参考温度(K)， TL是耐受温度下限(K)， TH是耐受温度上限(K)， TAL是生理代谢率下降的阿伦 纽斯温度下限(K)， TAH是生理代谢率下降的阿伦纽斯温度上限(K)。 0070 同化是指生物体将从环境中获得的食物和营养转化为自身的结构物质或储存能 量的过程。 鲍这一过程的发生有食物的摄入， 本研究以摄食量输入， 同时受温度K(T)的影响 公式如下： 0071 0072其中是同化能量的速率(J d-1)， X是食物转化系数(本文指鲜海带含有的能 量， 17大卡/100g。

31、)， JX是摄食量(海带湿重， g d-1)， AE是吸收效率()， 不同温度下皱纹盘鲍 对食物的吸收效率不同。 说明书 7/22 页 10 CN 111445347 A 10 0073 代谢作用是摄入生物体内的营养物质由酶的作用而引起的物质代谢和能量代谢 的变化。 鲍体内的能量每天释放、 转移和储存的量即为代谢率(J d-1)， 公式是 Kooijman(2000)中对多种生物回归得到： 0074 0075 式中E代表单位体积的储能(J cm-3)， EG代表形成单位体积结构物质所需的能 量(J cm-3)，代表单位体表面积最大吸收效率(J cm-2d-1)， Em代表最大单位体积储 能(J。

32、 cm-3)，代表单位体积维持耗能率(J cm-3d-1)， V代表体积(cm3)。 0076鲍体内储备能量的速率的量是同化能量速率与代谢率之差： 0077 0078 储备能量有一部分将用于皱纹盘鲍体积的增长， 包括软体部重量的增加和壳长的 增长， 体积增长的能量(EV)公式如下： 0079 0080 0081式中是体积的维持率(J d-1)， 是能量分配系数。 0082 体积V(cm3)由体积增长的能量和形成单位体积结构物质所需的能量EG(J cm-3) 转换得到： 0083 0084 幼体发育和成体的繁殖对应个体生活史上两个不同阶段。 DEB理论中将结构物质 体积VP作为阈值， 标志能量在。

33、体内全部用于生长(幼体发育阶段)和部分用于生长、 部分用 于繁殖储备的分界点。 0085 0086其中是繁育维持率(J d-1)， VP是结构物质体积(cm3)。 0087 能量储备的另一部分将储存在生殖腺内用于繁殖， 达到产卵的阈值时， 这一部分 能量将会转移到生殖细胞内。 繁殖储能变化公式： 0088 0089 皱纹盘鲍对能量的吸收和储存最终都是个体的生长， 软组织干重(DW)包括三部分 的重量： 存储能量E转化为重量体积增长的重量V 和用于性腺发育的能量转换 0090 说明书 8/22 页 11 CN 111445347 A 11 0091 式中， E是储备能量的含量(J g-1)， R。

34、是固定在性腺中的生殖储备比例， 是单位 体积软组织干重(gcm-3)。 0092 壳长L根据形状系数 m得到： 0093 0094 以桑沟湾周年大面调查数据为环境变量， 通过系统自动运算得到养殖生物在一个 养殖周期内的生长曲线。 通过生长曲线， 可以观察生物在不同生长阶段的重量或/和长度的 变化情况(图5)。 0095 步骤6.养殖容量评估 0096 养殖容量评估的原理是： 由水流带来的物质交换是营养物质(包括海带生长需要 的氮元素和牡蛎生长需要的浮游植物)补充的最主要途径。 根据时空范围和水环境特征， 将 桑沟湾划分为4个大的区域， 针对每个分区建立基于物质交换的生态系统模型。 以主要养殖 。

35、品种牡蛎和海带为例， 设置不同的养殖密度(个/平方米)。 桑沟湾养殖容量评估方法如下： 0097 (1)研究水域分区模型箱的划分 0098 根据水文环境和养殖布局的相似性， 对桑沟湾海域分为4个区， 即4个箱： box 1， box 2， box 3和box 4； 在模型箱内和每个模型箱的边界处， 以及与海湾外的相邻海域之间， 都存在主要营养盐、 浮游植物和悬浮有机质的交换； 0099 桑沟湾的水产养殖活动集中发生在box 2， box 3和box 4， 由于box 1水深较浅， 只 能进行非常有限的水产养殖活动， 因此在模型中忽略了在box 1的养殖活动； 0100 (2)子模型构建 010。

36、1 以太平洋牡蛎作为代表的滤食性养殖生物种群， 以及以海带为代表的营养盐消耗 型养殖植物种群的一般生长过程； 使用动态能量收支(DEB)理论构建牡蛎和海带的个体生 长模型， 模拟单个养殖牡蛎的生长， 同时模拟养殖海带和浮游植物基于每日最大生长率的 指数型生长过程； 0102 (3)模型方程与参数 0103 生态系统模型涉及的方程见表2； 表3则描述了生态系统方程中的各种生物学过 程。 0104 表2模型方程 0105牡蛎个体生长方程 0106 方程定义 dE/dtpA-pC储备能量(j) dER/dt(1- )pC-pJ繁殖能量(j) dV/dt( pC-pM)+/EG体积生长(cm3) dN。

37、/dt-( r+ h)N种群动力学(No.) 0107海带个体生长方程 说明书 9/22 页 12 CN 111445347 A 12 0108 0109生态系统模型方程 0110 0111 0112 注:(x)+定义为： 当x0时， x+x， 当x0时， x+0 0113 表3各生物过程的参数化方程 说明书 10/22 页 13 CN 111445347 A 13 0114 说明书 11/22 页 14 CN 111445347 A 14 0115 0116 注:(x)+定义为： 当x0时， x+x， 当x0时， x+0 0117 (4)通过实地采样并进行生理实验获得相关参数见表4， 代入步。

38、骤(2)(3)所构建的 模型， 获得最佳养殖生态容量； 0118 表4生态系统模型中用到的参数 0119 说明书 12/22 页 15 CN 111445347 A 15 0120 说明书 13/22 页 16 CN 111445347 A 16 0121 说明书 14/22 页 17 CN 111445347 A 17 0122 0123 利用生态系统模型， 模拟不同区域内不同密度条件下养殖生物的生长情况和环境 变化情况。 模拟生物个体的动态生长情况、 单位面积(千克/公顷)的产量。 例如， 当牡蛎养殖 密度由目前的70个/m2降低到50个/m2(降低30)， 产量由1800kg/ha增加到。

39、2150kg/ha(去 壳牡蛎肉湿重)， 产量提高了近20， 为 “减量增收” 理念提供了理论依据(图6)。 0124 步骤7.养殖经济效益测算 0125 是水产养殖成本收益的快速核算方法， 融合了养殖生物特征参数与各类养殖成 本， 可快速完成全部养殖投入与产出的分类核算， 提高了养殖经济管理的快捷度和准确性， 具有较高的应用价值。 具体是通过如下技术方案实现的： 0126 1.成本分类核算与总成本 0127 1)材料设备费： 包括浅海养殖所需要的陆基厂房、 筏架、 养殖笼、 养殖运输工具(养 殖车、 船)和其他用具。 这些费用之和， 乘以每年的折旧率， 就是养殖一年的材料设备成本。 0128。

40、 材料费(陆基厂房建设成本+筏架成本+养殖笼价格+养殖运输工具价格+其他用 具合计价格)材料折旧率 0129 2)海区承包费： 是企业租赁或承包全民和集体所有制海域， 每年需要交纳的海域 说明书 15/22 页 18 CN 111445347 A 18 使用金和租金。 系统默认筏式养殖海域使用金为450元/公顷年 0130 海区承包费单位面积海域使用金(元/公顷年)养殖水面(公顷) 0131 3)苗种费： 是企业投放到养殖海区的特定品种的苗种， 总费用与苗种单价、 养殖密 度、 养殖面积和养殖成活率有关。 0132 苗种费苗种价格(单价： 元/尾、 粒、 株)养殖密度(尾、 粒、 株/公顷)养。

41、殖面积 (公顷)/成活率() 0133 4)饵料费： 对于需要投喂饵料或者饲料的养殖品种， 饵料费可以占到总养殖成本 的一半以上。 饵料费为每天 0134 0135 式中， n为养殖周期(天数)。 由于每天的投喂量数据难以准确统计， 也可简化运算： 0136 饵料费料单价(元/斤)平均日投喂量(斤/养殖笼天)养殖周期(天数) 0137 5)人工费： 即养殖过程中的人工成本， 一般工人工资按月计算。 0138 人工费用工人数月工资养殖周期(月) 0139 6)能源费： 为整个养殖周期内消耗的电费和燃油费， 可以按照单位时间(天或者 月)消耗量进行累计。 0140 能源费(单位时间耗电+燃油)能源。

42、价格养殖周期 0141 7)总成本： 一个养殖周期内， 企业为养殖特定品种的全部投入， 为上述各项成本之 和。 0142 总成本设施设备费+材料费+海区承包费+苗种费+饵料费+人工费+能源费 0143 2.收益， 包括毛收入与净收入 0144 8)毛收入： 养殖产品的总价值， 有三种计算方法： 0145以单位面积产量和产品平均价格计算产值： 0146 毛收入单产(斤/公顷)养殖面积(公顷)单价(元/斤) 0147以养殖生物个体平均重量和养殖密度计算产值： 0148 毛收入个体平均重量(斤)养殖密度(个/公顷)养殖面积(公顷)单价(元/ 斤) 0149以养殖生物个体规格分布、 规格分类产量和价格。

43、计算产值： 0150 0151 其中， 养殖产品共有n个不同(个体大小)规格， 每个规格售价不同。 个体重量分级 可作为单价的计算依据。 0152 3.计算结果输出与显示： 包括单项分类成本和养殖收益两部分。 0153 9)单项成本的显示方式： 按照7)的公式列出总成本的分项， 分别给出计算结果。 0154 10)养殖收益： 包括毛收入、 利润和投入产出比三项。 其中， 0155 利润(元)毛收入-总成本 0156 投入产出比总成本/毛收入 0157 4.水产养殖成本相关变量输入， 具体数据项和计算机软件用户界面的数据输入页 (图1)相对应。 0158 用户输入的成本数据主要包括(但不限于)构。

44、成养殖成本的分类项， 如设施设备 说明书 16/22 页 19 CN 111445347 A 19 费、 材料费、 海区承包费、 苗种费、 饵料费、 人工费、 能源费等， 由企业根据实际情况输入。 0159 (1)陆基厂房及配套设施建设成本(元) 0160 (2)设施租赁/折旧率() 0161 (3)筏架成本(元) 0162 (4)养殖笼价格(元) 0163 (5)养殖运输工具价格(元) 0164 (6)其他用具合计价格(元) 0165 (7)筏架、 养殖笼等材料， 以及养殖运输工具折旧率() 0166 (8)筏式养殖海域使用金(默认450元/公顷年) 0167 (9)养殖水面(公顷) 016。

45、8 (10)苗种价格(单价： 尾、 粒、 株/元) 0169 (11)养殖密度(尾、 粒、 株/公顷) 0170 (12)成活率() 0171 (13)饵料价格(元/斤) 0172 *不同养殖品种的饵料来源及价格不同： 鲍投喂海带或龙须菜， 鱼类投喂饲料， 海 带和其他贝类不投饵 0173 (14)投喂量/频次(斤/天) 0174 (15)养殖周期(天) 0175 (16)用工人数(人) 0176 (17)工人月工资(元/月) 0177 (18)养殖周期(月) 0178 (19)单位时间耗电(度/月) 0179 (20)单位时间消耗燃油(吨/月) 0180 (21)电价(元/度) 0181 (。

46、22)油价(元/吨) 0182 (23)单产(斤/亩) 0183 (24)养殖生物个体重量(斤)， 或者按照 “一斤多少个” 的说法养殖生物个体重量 (斤)1/1斤多少个 0184 (25)养殖密度(个/公顷、 个/笼) 0185 (26)养殖面积(公顷) 0186 系统自动输入的成本数据默认值： 0187 (1)设施租赁/折旧率()(路基厂房寿命20年) 0188 (2)筏架成本(元)(约5000元/海亩) 0189 (3)养殖笼价格(元)(北方鲍笼， 约100元/个) 0190 (4)养殖运输工具价格(元)(5小船+1拖头+1拖拉机/队， 约19万/队) 0191 (5)筏架、 养殖笼等材。

47、料， 以及养殖运输工具折旧率()(均为10年换新) 0192 (6)筏式养殖海域使用金(默认450元/公顷年) 0193 (7)养殖水面(公顷)(80海亩/队， 共3队， 共240海亩) 0194 (8)苗种价格(单价： 尾、 粒、 株/元)(1.2元/粒， 2018年价格) 说明书 17/22 页 20 CN 111445347 A 20 0195 (9)养殖密度(尾、 粒、 株/公顷)(平均1.4万粒/海亩) 0196 (10)成活率()(约80， 养殖一年) 0197 (11)饵料价格(元/斤)(0.3-0.5元/斤) 0198 *以鲍投喂海带或龙须菜为例 0199 (12)投喂量/频次。

48、(斤/天)(4-5天/次， 约8-10斤/笼) 0200 (13)养殖周期(天)(购买6月龄的苗种， 养殖365天后开始销售) 0201 (14)用工人数(人)(12人/队) 0202 (15)工人月工资(元/月)(5万/年) 0203 (16)养殖周期(月)(购买6月龄的苗种， 养殖12个月后开始销售) 0204 (17)单位时间耗电(度/月)(未知) 0205 (18)单位时间消耗燃油(吨/月)(400-500L柴油/(月) 0206 (19)电价(元/度)(0.98元/度) 0207 (20)油价(元/吨)(6.75元柴油/升) 0208 (21)单产(斤/亩)(约3000斤/海亩) 0。

49、209 (22)养殖生物个体重量(斤)， 或者按照 “一斤多少个” 的说法1/多少个(斤)(见 27) 0210 (23)养殖密度(个/亩、 个/笼)(平均1.4万粒/海亩， 平均110-120个/笼) 0211 (24)养殖面积(公顷或亩)(80海亩/队， 共3队， 共240海亩) 0212 养殖生物相关的默认值设置， 以养殖皱纹盘鲍为例： 0213 默认规格(斤/个)默认价格(2018年价格， 元/斤) 0.25110-120 0.2105-110 0.1795-100 0.1480-85 0.12570-75 0.1160-65 0.150-55 0.0935-45 0214 综上所述，。

50、 本实施例所述的水产养殖空间规划就是有关水产养殖品种、 选址、 布局 等方面的决策； 所述决策支持系统为用户制定相关决策提供全方位的信息和数据支持， 能 显著提高水产养殖管理的科学性与合理性。 0215 实施例2 0216 本实施例根据实施例1的步骤方法， 开发成一个软件系统， 本实施例软件以GIS软 件为基础， 采用C/S(Client/Server)+B/S(Browser/Server)混合模式进行开发， 利用 Python语言编写个体生长模型和养殖容量评估模型， 利用图形展示水产养殖分区、 养殖适 宜性评价方案， 利用动图展示水动力和水质模型模拟结果。 该软件适用于各种生态类型的 近海。