水产养殖水温环境模型
养殖水体生态学.ppt
根据天气变化来判断密度流，预测浮头方法
白天晴天、风力小、但上半夜风力增强，气温 下降迅速
白天晴天、傍晚下雷阵雨 白天晴天、风力小，夜间风力小，气温下降慢 白天晴天、风力小，到夜间天气闷热、无风，
气温下降极为缓慢。
二、养殖水域的化学特性
2.1溶解氧 1、补给与消耗 2、池塘溶解氧变化规律 水平变化 垂直变化 昼夜变化 季节变化
四、养殖水体水质控制
水体物 质循环
A 气体交换 G 生长 R 呼吸作用 B 生物分解 M 死亡 S 沉淀 C 化学平衡 P 光合作用 H 捕捞 E 排泄
4.1、养殖水体污染来源
工业污染 生活污水污染 农业污染 自身养殖污染
浙江省各海域经济贝类污染状况比较图
2004年浙江省海域海水污染状况分布示意图
降低物质循环。 抑制鱼类新陈代谢
三、水体的生物环境
浮游植物
硅藻
甲藻
蓝藻
金藻
浮游动物
象鼻溞属
底栖生物
环节动物、软体动物、甲壳动物
微生物
细菌、酵母菌、霉菌等
池塘生物特点
细菌数量多，以异养菌为主 水体中以浮游生物为主 浮游生物中以浮游植物为主 浮游生物优势种极为显著，种类少、生物量大 生物变动量大
热带和亚热带性鱼类温水性Βιβλιοθήκη 类冷水性鱼类3、水色
水色由水中的溶解物质、悬浮颗粒、浮游生物、天 空、和水质以及周围环境等因素综合而形成。 根据水色来判断水质优劣： 1、看水色（黄褐色、绿色） 2、看下风处油膜 3、看水色变化
4、看是否有水花
4、水体运动
池塘水体运动规律 注排水、增氧机、风力、密度流 池水对流对鱼类生长和生存的影响 1、加速池塘物质循环，提高池塘生产力 2、造成池塘缺氧，引起鱼类浮头
凡纳滨对虾养殖池塘水温预测模型研究
凡纳滨对虾（ｉｐ ｎ ｅｓｖｎ ａ ｅ ， Ｌｔ ｅａ ｕ ａｎ ｍ ｉ 又称南美 ｏ ） 白对虾为热带虾种， 水温对其摄食 、 生长 、 存活 、 繁 育有 重要的影响【 】 ｊ ．目前 ， 五 慈溪市有凡纳滨对虾 池塘养殖面积近 ３ ３ ｈ ２ 水产大棚养殖发展初 ３ ｍ ， ３ Ｉ ３ 具规模 ． 因池塘水温变化会 引起对虾浮头 、 泛塘以 及疫病 等灾害，因此 掌握 池塘水温 变化规律对指
温 与 气 温的相 关 关 系及 水 温 滞后 效应 分 别 建立 了大棚 内、 大棚 外池塘 日最 高和 最低 水 温 自回归 模 型，经 Ｄｕｂｎｈ 验及 广义差 分 法 消除 自相 关，对部 分 回 归模 型进 行 了修 正，各模 型的 回 归效 ｒｉ— 检
果达到 了显著水平， 平均相对误差均在 ５ ％以 内． ． ０ 经验证各模 型预测精度较高， 具有较好的可
导凡纳滨对虾养殖生产至关重要．目 前对水体温度 的研究， 多集中在海洋【、湖泊【、水库 ＿ ３ Ｊ ４ ］ ５ ］ 等大型水
体或流动水体【 对养殖池塘水体的研究较少『 １ ６ 】 ， ７ ， ＿ 有关养殖大棚池塘与露 天池塘温度特征 的比较 尚 未见报道 ． 笔者通过凡纳滨对虾 养殖大棚 内外池 塘水温与气 温的同步监测，比较分 析了大棚池塘
溪市新江渔业合作社 的凡纳滨对虾养殖池塘及大 棚 中进行． 每个池塘经标准化改造， 符合宁波市地 方标准 Ｄ ３ ２ －０ ７ 水产养殖池塘改造建设规 Ｂ３０ ／ ２０ （ Ｔ （
范 》， 池塘面积 ４ ｍ×１０ ， ０ ５ ｍ 水深 １ ｍ． ． 池塘均 ５ 配备增氧设备， 试验阶段为防止池塘缺氧， 每天不
凡纳滨对虾养殖池塘水温预测模型研究
岑伯明 ，胡 洲 ，陈汉春
大水面生态渔业技术模式
影响扩大，湖泊水库生态系统完整性丧失、渔业资源严重衰退、水体富营养化程度加剧，湖泊水库渔业潜力和资源可持续利用受到很大影响，传统湖泊水库渔业已经无法适应现代发展的需求，亟需大力发展大水面生态渔业，走出一条水域生态保护和渔业生产相协调的大水面生态渔业高质量绿色发展道路。
二、主要任务（一）开展大水面资源环境评估、功能定位与预警对全国5000亩以上的大型天然宜渔水体开展自然环境、渔业资源、渔业方式等调查，分析渔业资源变动的主要驱动机制和受控因素，建立大水面生境和渔业资源多元评价体系。
根据水域生态环境状况、渔业资源禀赋、水域承载力、产业发展基础和市场需求，对不同湖泊水库渔业明确功能定位和理清发展思路。
建立和完善大水面渔业资源环境智能化监测和预警预报体系，为湖泊水库渔业资源的养护和利用提供科学指导。
（二）研究渔业资源增殖与水生生物资源养护技术在满足湖泊水库水域功能区划要求的基础上，依据食物网模型、生物能量学模型、网箱养殖条件和网箱养殖容量评估方法，开展大水面增养殖容量评估和网箱养殖容量评估，发展大水面渔业资源增养殖。
开展湖泊水库水生生物资源及其栖息生境调查，建立湖泊水库水生生物物种、基因资源库和信息数据库。
通过多生态位种类人工放流、多营养级渔获定额捕捞、珍稀土著鱼类人工繁育与栖息地修复、外来物种防控等技术手段，调整优化鱼类群落，恢复大水面生物多样性和完整性，实现水生生物资源养护。
（三）研究水域水质调控与生态修复技术根据湖泊水库水域渔业功能定位，按照水域承载力开展适宜的放养种类、放养量、放养比例、捕捞时间和捕捞量技术研发和试验示范，实现以渔抑藻、以渔净水。
开展典型湖泊水库水域主要经济性鱼类和珍稀土著鱼类生境需求及选择策略研究，实施“三场一通道”生态环境动态监测，阐明生境受损和资源衰退主控因素，研发渔业水域人工生境营造与人工鱼巢构建技术。
合理布局网箱网围区，定量研究养殖生物的运动、集群、摄食、排泄等行为生态特征，推进网箱残饵粪便收集等环保设施升级改造。
课件-(7水环境数学模型及预测)
人类活动的热排放
主要为火力发电厂、冶炼厂等冷却水的排放，可按随水 流迁移的热交换公式进行计算
6
5.1.2水体与大气的热交换
A R E C
辐射热通量
R I RI G RG S I G S
I为入射的太阳短波辐射通量；RI为被水面反射的太阳辐 射通量；G为入射的大气长波辐射通量；RG为G被水面反 射的大气辐射通量；S为水面发出的长波辐射热通量，单 位均为J/(m2.h)
12
5.1.3河流水温模型
程序步骤如下：
（1）计算上断面的初始水温。进入上断面的热量有干流 来水和支流来水带来的热量及排污热量，与水流充分混 合后，得到从上断面流入本河段的起始水温T0
W q T0 TI Tx TI QC p Q
热污染源引起 的水温变化 支流引起的水 温变化
9
5.1.3河流水温模型
类似于一维水质基本方程，可以写出河流 纵向一维水温迁移转化基本方程：
T T 2T u E 2 ST t x x
E为热量在水中的扩散、离散系数；ST为微元河段关于水 温的源漏项。一般河流中的扩离散作用远小于移流作用， 可忽略不计，则上式可简化为
T T u ST t x
20
5.2.2 QUAL - Ⅱ河流水质综合模型
各水质变量之间的相互关系
1-大气复氧作用；2-河底生物的耗氧；3-碳化合物BOD耗氧；4-光合 作用产氧；5-氨氮氧化耗氧；6-亚硝酸盐氮氧化耗氧；7-碳化合物 BOD的沉淀；8-浮游植物对硝酸盐氮的吸收；9-浮游植物对磷酸盐磷 的吸收；10-浮游植物代谢产生磷酸盐磷；11-浮游植物的死亡和沉淀； 12-浮游植物代谢产生氨氮；13-底泥释放氨氮；14-氨氮转化为亚硝 21 酸盐氮；15-亚硝酸盐转化为硝酸盐；16-底泥释放磷
课件-(7水环境数学模型及预测)
27
5.2.3 水环境模型的多参数同时优 化估算法
水质模型多参数同时优化估算的基本原理及步骤
(3)由实测序列值和模型模拟序列值之差的某一范数构成 一目标函数，例如
对于BOD
对于DO
Jb K
h
J b
n i 1 n i b n r i 1 j 1 n r
1 1 f
18
5.2.1 河流一维BOD-DO模型
托马斯BOD-DO模型
在S-P模型的基础上考虑了一项因悬浮物沉淀与上浮对 BOD速率变化的影响，增加了一个沉浮系数K3.
多宾斯-坎普 BOD-DO模型
在托马斯模型的基础上，进一步考虑底泥释放和地表径 流作用，其作用变化率为R；藻类光合作用及呼吸作用耗 氧引起的DO变化，其作用变化率以P表示。
5.2.2 QUAL - Ⅱ河流水质综合模型
河流系统的概化
先分段，然后再分节，节的长度即为空间步长。这样就把一个河流 系统概化为由一系列节、段连接和组成系统。节与节之间通过对流 扩散作用联系在一起
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5.2.2 QUAL - Ⅱ河流水质综合模型
模型方程
C C QC Sint Sext EA t Ax x Ax
E为河流纵向离散系数；Sint为水质变量C的内部源汇项（如生化反应 等）；Sext为外部的源汇项（如支流入汇等）。源汇项的具体计算， 须结合实际情况确定。
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5.2.2 QUAL - Ⅱ河流水质综合模型
水力学计算
Q qx i x i
qx为第i个计算单元的单位河长旁侧入流流量，于是可求得各河段的流量。 流速u和水深H可用经验公式得到：
淡水养殖池塘水华发生及池水净化处理数学建模论文
淡水养殖池塘水华发生及池水净化处理摘要随着社会的的发展，越来越多的人加入到水产养殖行业，而其中池塘养殖产量约占淡水养殖的70%。
但是随着淡水生态系统水体污染和富营养化进程的加剧，经常导致有害蓝藻、轮虫等常见的浮游生物高密度发生，很容易诱发大面积水华。
水华造成严重的环境污染及水体污染，对养殖业是一个严重的打击。
本文主要采用了MATLAB程序中的相关系数分析，模糊综合评价，单侧检验等方法对淡水养殖池塘水华发生及池水净化处理的相关问题进行了分析，建立相关模型。
针对问题一，首先将题目中要进行分析的量给找出来，同时将他们运用MATLAB进行相关系数分析，在此基础上分析水体、底泥与间隙水中常见主要理化因子之间的关系，并分析原因。
分析水体、底泥与间隙水中常见主要理化因子之间的关系，并分析原因。
针对问题二，建立模糊综合评价。
首先，对数据指标进行归一化处理，并利用层次分析法和因子分析法确定各指标因素的权重，最后利用确定的权重，建立池塘水体质量的综合评价模型，对池塘水体质量进行分级。
针对问题三，建立单侧检验相关性模型。
首先，运用SPSS软件分析理化因子与水华发生的相关性；然后进一步分析，得出结论。
针对问题四，利用MATLAB建立鱼类生长周期体重模型，运用二次函数建立关于体重与生长周期的拟合方程。
建立浮游植物密度与时间的关系模型并得到图像。
针对问题五，通过网上查阅资料结合附件资料分析，可以得到有利于池水养殖池塘水体的自净化的方法，并据此提供建立生态养殖模式的方案。
关键词：单侧检验相关系数分析回归分析综合评价一、问题重述目前在我国水产养殖中，池塘养殖产量约占淡水养殖的70%。
近年来，随着淡水生态系统水体污染和富营养化进程的加剧，经常导致有害蓝藻、轮虫等常见的浮游生物高密度发生，很容易诱发大面积水华。
水华造成严重的环境污染及水体污染，对养殖业是一个严重的打击。
水华的发生不仅直接影响了养殖对象的正常生长发育，严重时大量排泄废水造成淡水资源污染，还会破坏养殖生态系统的平衡，导致养殖对象的不同程度死亡，造成巨大经济损失。
养殖渔业工作中的养殖场水体温度控制技术
养殖渔业工作中的养殖场水体温度控制技术养殖渔业是一个重要的农业产业，它为人们提供了各种丰富的水产品。
在养殖场中，水体温度控制是保证水产品健康生长的关键因素之一。
本文将介绍养殖渔业工作中常见的养殖场水体温度控制技术，以及其在水产品养殖中的重要性。
一、传统温度控制技术在养殖渔业工作中，常用的传统温度控制技术包括水体自然冷却、人工通风和水体加热等方法。
水体自然冷却是指通过水体的自然流动和散热来降低水温的方法。
这种方法成本低廉，但对外界环境的条件有一定要求，且调节速度较慢，难以满足高效养殖的需求。
人工通风是通过安装风机或空调设备等来加强空气对水体的散热作用，以调节水温。
这种方法在一定程度上可以提高温度调节的速度，但需要较高的能源消耗，增加了生产成本。
水体加热是在冬季或寒冷地区采用的一种传统温度控制技术。
通过加热水体来提高水温，保证水产品在低温环境中正常生长。
然而，这种方法不仅能源消耗大，还容易造成水体的不平衡，影响水质。
二、先进温度控制技术随着科技的不断发展，养殖渔业工作中出现了一些先进的温度控制技术，使得水体温度控制更加精确和高效。
1. 水循环系统水循环系统是一种通过水泵将水体引入养殖池中，经过过滤和降温处理后再回流到原池的技术。
这种方法能够实现水体的循环利用，保持水质清洁和稳定，有效控制水温。
2. 人工智能控制系统人工智能控制系统通过传感器、温度控制器和自动执行器等设备，实现对养殖池中水温的智能控制。
系统可以根据预设的温度范围自动调整水温，避免温度过高或过低对水产品生长的不良影响。
3. 太阳能温室太阳能温室是利用太阳能将光能转化为热能，通过太阳能集热器将热能输入到养殖池中，以提高水温的技术。
这种技术不仅能够节约能源，还能保持水质稳定，促进水产品的健康生长。
三、水体温度控制的重要性合理控制养殖场水体温度对于水产品的生长发育和养殖效益至关重要。
1. 影响生长发育水温是影响水产品生长发育的重要环境因素之一。
鱼塘饲养鱼的数学模型
鱼塘饲养鱼的求解数学模型王波沈文平田平摘要本篇论文主要针对在鱼塘饲养鱼的过程中伴随着各种人为因素以及无可避免的环境因素的影响而分别建立的对鱼的尾数甚至每尾鱼重微分方程模型进而求解的问题。
首先在求解鱼的尾数这个相对简单的问题的时候，我们不再考虑出时间以外的变量对方程或者结果造成的影响，因为从题中我们已经获得了一个固定已知量即相对减少率，而它正是由于鱼在成长过程中受各方面约束所产生的，所以我们只需要根据鱼的尾数随时间的增加而减少的关系建立微分方程，然后根据简单的数学知识即可对此微分方程求解。
当然在对每尾鱼重求解时，我们依然像上个问题一样着重从鱼成长的关键因素“净增长率”出发，与之不同的是鱼重的改变是受到了人为因素和自身因素的综合影响，而鱼本身的增长率与自身的表面积存在正比关系，这也是鱼本身由于损耗而不可忽视的减少率鱼本身重量存在的关系，最后我们融入最关键的时间变量，就建立出了表面积和每尾鱼重分别与时间的函数关系，而这三者之间有共同有一个函数关系，即随着时间的加大，表面积增加，重量增加，所以于表面积有关的减少率增大，这就引起了净增长率的减小，于是这一大串的函数关系便共同联合成了微分方程，便得到这个模型的结果。
求解完成，我们根据题意与现实中综合因素的结合可分析出此模型切实可行。
问题重述在鱼塘中投放0n 尾鱼苗，随着时间的增大，尾数将减少，而每尾的重量将增加，设尾数)(t n 的相对减少率n n 为常数；由于喂养引起的每尾鱼量的增加率与鱼的表面积成正比，由于消耗引起的每尾鱼量的减少率与鱼重量成正比，分别建立尾数和每尾鱼重的微分方程，并求解。
符号说明t ：为所有模型中的通用变量时间变量表示投入鱼苗过后的天数 n0：为模型中的已知量表示投入的鱼苗尾数t0：表示刚投入鱼苗的当天n ：投入鱼苗后第t 天鱼的尾数的相对减少率为一常数n （t ）：表示投入育苗后第t 天鱼的尾数g （t ）：投入鱼苗后第t 天每尾鱼的重量s （t ）：投入鱼苗后第t 天每尾鱼的表面积p （t ）：投入鱼苗后第t 天由于喂养引起的每尾鱼量的增加率 q （t ）：投入鱼苗后第t 天由于消耗引起的减少率r （t ）：投入鱼苗后第t 天的每尾鱼量的净增加率k1：p(t)与s （t ）由于正比例函数的系数k2：q （t ）与g （t ）由于正比例函数的系数△ t ：某段时间的变化量dn（t）：表示鱼的尾数在某段时间的变化量dt：即为△t模型的基本假设1、鱼的尾数的相对减少率已经将各方面可能对其造成影响的因素考虑在内2、鱼量的增加率与减少率均是在考虑所有因素后所得出的函数关系3、模型中所涉及到的比例系数均为已知固定量4、鱼的尾数与每尾鱼量并无较大的影响关系5、变量n（t）、g（t）、s(t)、p(t)、q(t)、r(t)均为随时间变化的连续性变量问题一的数学模型一、对问题一的分析此题是根据已知最初鱼苗的尾数和鱼的尾数的相对减少率对未来某一天鱼的尾数用相应的微分方程表示出来并作出求解进而实现鱼的尾数变化的相关预测，而应此得到它的变化规律。
水环境数学模型PPT演示课件
0
Z
dx
式中：
d
和 0
dZ
d
分别叫做状态变量 0
和目标函数的一阶灵敏度系数，它反映了系统的 灵敏度特征。
25
• 例：BOD降解规律为：L L0ekdt ，若已知起
点 BOD5 浓度 L0 ＝ 15mg/L ，BOD衰减速度 常数 kd=0.1d-1 ， kd 的变化幅度在± 10 ％， 试求 t=2 d 处的 BOD5 值及其变化幅度。
– 状态对参数的灵敏度：
Sx
x x
0
x
0
x
– 目标对参数的灵敏度
SZ
Z Z
0
Z
0
Z
24
当Δθ 0 时，可忽略高阶微分项，得：
Sx
dx
d
0
0
x
Sz
dZ
d
0
维）
37
x0
x1
x0
x1
x0
x1
a.推流迁移
b.推流迁移＋分散 c.推流迁移＋分散＋衰减
a=A,x1=x0
a=A,x1>x0
a<A,x1>x0
（x表示污染物分布的空间范围；A和a表示污染物总量）
推流迁移、分散、衰减作用示意图
38
费希尔（H.B.Fischer)公式
按有边界限制水流中污染源对流扩散公式； 断面最小浓度和最大浓度之差在5%以内作为
物随水流的推移与混合，受泥沙颗粒和底岸的 吸附与解吸、沉淀与再悬浮，底泥中污染物的 输送等作用过程。 水中有机污染物降解与转化 污水生化反应动力学
水产养殖中的养殖水体温度管理
水产养殖中的养殖水体温度管理水产养殖是一种重要的农业养殖方式，对于确保水产养殖的生产效益和水产物品质的提升起着关键作用。
而在水产养殖中，养殖水体温度的管理是十分重要的，对鱼类生长发育、养殖密度等因素有着直接影响。
本文将从温度选择、调控和监测等方面来探讨水产养殖中的养殖水体温度管理。
一、温度选择在水产养殖中，合适的水体温度是鱼类的正常生长所必需的。
由于不同种类的鱼类具有不同的生长温度要求，因此温度的选择需要根据具体的养殖对象进行调整。
一般而言，一些热带鱼类需要更高的水体温度，而一些淡水鱼类则需要较低的水体温度。
因此，在进行水产养殖之前，需要对所养殖的鱼类的生理生态特点进行充分了解，并根据其生长温度的要求来选择合适的水体温度。
二、温度调控在水产养殖中，温度调控是确保水体温度保持在适宜范围内的关键环节。
一般而言，温度调控可以通过以下几种方式进行：1. 采用加热装置：在水产养殖中，可以通过使用加热装置来提高水体温度。
例如，可以使用电加热器、太阳能加热器等设备，根据所需的温度要求进行调控。
2. 采用降温装置：在某些情况下，养殖水体温度过高可能会对鱼类的生长产生不利影响。
因此，在需要降温时，可以通过使用降温装置来降低水体温度。
例如，可以使用水冷器、通风设备等进行降温处理。
3. 合理利用自然条件：在一些地区，自然条件可以提供适宜的水体温度。
在这种情况下，可以合理利用自然条件，如地下水、溪流等。
通过合理引用这些水源，可以有效控制养殖水体的温度。
三、温度监测在水产养殖中，温度监测是确保温度管理的重要手段。
通过持续监测水体温度，可以及时发现温度异常，采取相应的调控措施，保障养殖效果。
温度监测可以采用以下几种方式：1. 温度计监测：使用温度计对养殖水体进行定时监测，确保温度变化及时掌握。
2. 远程监控系统：通过安装远程监控系统，可以实时获取养殖水体的温度信息，并进行远程调控。
这种方式可以帮助养殖人员随时掌握水体温度的变化情况，及时采取相应的措施。
基于神经网络的水产养殖水质预测模型研究
基于神经网络的水产养殖水质预测模型研究作者：袁琦，黄建清，符新，等来源：《湖北农业科学》 2013年第1期袁琦１，黄建清２，符新１，翁绍捷１（１．海南大学机电工程学院，海口５７０２２８；２．华南农业大学工程学院，广州５１０６４２）摘要：水产养殖池塘是一个多变量、非线性和大时延系统，很难用传统方法建立水质预测的精确模型。
神经网络具有良好的非线性函数逼近能力，非常适合处理水质预测等复杂问题。
利用ＢＰ神经网络模型，通过自适应的动态学习方法和模型优化，采用ＭＡＴＬＡＢ神经网络工具箱建立了水产养殖水环境因子ｐＨ值预测模型。
在预测模型中输入测试样本，将预测结果与实测值进行比较，平均相对误差小于１％。
结果表明，所构建的基于自适应ＢＰ算法的水产养殖水质预测模型具有良好的精确性和准确性，能有效地预测养殖池塘的水质状况。
关键词：神经网络；自适应ＢＰ算法；预测模型；ｐＨ；水产养殖；水质中图分类号：ＴＰ１８３文献标识码：Ａ文章编号：0439－８114（２０13）01－0143-04随着水产养殖业的迅速发展，温度、ｐＨ值、溶解氧等水质参数作为养殖水域必控的水环境因子越来越受到重视［１］。
通过在养殖池塘内安装多路检测相关参数的传感器，养殖人员可以实时观测到温度、ｐＨ值、溶解氧等水质参数的变化，以便采取相应的措施来控制水质参数使其满足鱼类生长的需要。
然而，由于检测现场环境的影响，传感器等仪器设备出现故障引起测量数据偏差或完全错误，从而不能准确反映水质参数的变化。
因此，必须采取某种可靠的算法校正检测过程中出现的失真数据，以保证测量结果的完整性和准确性。
由于养殖环境各因子之间既相互联系又相互作用，属多变量非线性问题［２］，应用人工神经网络（Ａｒｔｉｆｉｃｉａｌｎｅｕｒａｌｎｅｔｗｏｒｋ，ＡＮＮ）建立各环境因子预测模型对其进行预测是很好的解决方案。
目前，在ＡＮＮ的实际应用中，极大多数的ＡＮＮ模型是采用前馈反向传播网络（Ｂａｃｋ－pｒｏｐａｇａｔｉｏｎ nｅｕｒａｌ nｅｔｗｏｒｋ，简称ＢＰ网络）或它的变化形式。
海参养殖水温预测预警系统研究
分类号： 单位代码：10019密 级： 学 号：S0*******学位论文海参养殖水温预测预警系统研究Water Temperature Forecasting and Early Warning System for Aquaculture of Sea cucumber研究生：陈迹指导教师：杜尚丰教授合作指导教师：李道亮教授申请学位门类级别：工学硕士专业名称：农业电气化与自动化研究方向：信息与通信技术在农业中的应用所在学院：信息与电气工程学院2011 年 5月独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国农业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。
与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。
研究生签名： 时间： 年 月 日关于论文使用授权的说明本人完全了解中国农业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。
同意中国农业大学可以用不同方式在不同媒体上发表、传播学位论文的全部或部分内容。
（保密的学位论文在解密后应遵守此协议）研究生签名： 时间： 年 月 日导师签名： 时间： 年 月 日中国农业大学硕士学位论文 摘要摘要在海参养殖的生产管理过程中，水质因素是海参健康生长最为关键的因素。
其中，水温不仅对海参的生长发育起着重要作用，还直接或间接地影响着其他水质因子，因此，水温在很大程度上决定了海参养殖的成败。
为了解决海参养殖场因水温导致的养殖风险问题，本文在大量文献分析以及对海参养殖现场进行调研的基础上，建立了基于RBF神经网络的水温预测模型和基于规则的水温预警模型，并在海参养殖水质无线监测系统的远程服务器上开发了一套海参养殖水温预测预警系统。
养殖水产品的适宜水温pH值和溶解氧要求
养殖水产品的适宜水温pH值和溶解氧要求养殖水产品的健康生长和繁殖，需要提供适宜的水温、pH值和溶解氧水平。
本文将介绍养殖水产品常见种类的适宜水温、pH值和溶解氧要求，并探讨这些参数对养殖的影响。
一、淡水鱼类养殖1. 适宜水温范围：淡水鱼类对水温有较高的适应性，不同种类适宜的水温范围也有所不同。
一般而言，常见淡水鱼类的适宜水温范围约在18℃至28℃之间。
例如，鲤鱼适宜水温为20℃至28℃，罗非鱼适宜水温为26℃至32℃。
2. 适宜pH值范围：淡水鱼类对pH值的要求也存在差异。
一般而言，适宜的pH值范围为6.5至8.5之间。
例如，鲤鱼对pH值要求不严格，适应范围较宽，而蓝非鱼对pH值要求较严，适宜范围为6.5至7.5。
3. 适宜溶解氧水平：淡水鱼类需要足够的溶解氧来满足其呼吸需求。
一般而言，适宜的溶解氧水平应在5mg/L至8mg/L之间。
超过这个范围，溶解氧过多或过少都会对淡水鱼类的生长产生不利影响。
二、海水养殖1. 适宜水温范围：海水养殖一般需要维持较稳定的水温，以满足海水生物的需求。
适宜的水温范围因养殖的海水生物种类而异。
例如，对于养殖虾类和蟹类来说，适宜的水温范围约为22℃至28℃之间。
2. 适宜pH值范围：海水的pH值范围相对稳定，大约在7.8至8.5之间。
养殖海水生物时，应尽量保持水质的稳定，避免pH值的大幅波动。
3. 适宜溶解氧水平：海水中的溶解氧水平同样对海水生物的生长和繁殖至关重要。
适宜的溶解氧水平一般要保持在5mg/L至8mg/L之间，以满足海水生物的呼吸需求。
三、虾类养殖1. 适宜水温范围：虾类对水温的要求较高，适宜的水温范围一般在25℃至30℃之间。
超出这个范围，虾类的生长和免疫能力都会受到影响。
2. 适宜pH值范围：虾类对pH值的要求相对宽松，适宜的pH值范围为7.0至8.5之间。
超过或低于这个范围，都可能对虾类的生长和健康产生负面影响。
3. 适宜溶解氧水平：虾类对溶解氧水平要求较高，适宜的溶解氧水平一般要保持在6mg/L至8mg/L之间。
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水产养殖水温环境模型
文章介绍了水产养殖池塘的热分层模型，指出池塘的主要热损失为对流换热、层层之间的扩散传热和水面与天空的辐射换热，减少这三方面的热流密度可以维持水温稳定。
对水产养殖池塘进行试验，模拟结果显示，池塘在一天内产生明显的热分层。
了解水温的分布情况，对水产养殖池塘水温的控制具有一定的指导意义。
标签：分层；温度；水产养殖
引言
在高温和低风速情况下，水产养殖池塘经常经历热的竖直分层与混合的过程。
了解水温的竖直分布情况非常重要，因为水温对于水生生物的生长、繁殖和存活率有十分重要的影响。
为了保持全年较高的出产率，水温必须控制在一定的合理范围内。
目前提出的水产养殖水温模型都是将水池作为整体处理，将水体作为混合均匀的整体的假设会导致对研究结果的错误解释。
温度梯度是由于短波太阳辐射在水中衰减产生的水层之间温差导致的结果，光的衰减限制了进一步加热深层水。
由于光的衰减与水池的浑浊度有关，大部分时间水产养殖池塘是高度混浊的，所以温度梯度经常发生。
由于分层作用的存在，水体中热分层引起的密度分层的发展导致其他水体参数的分层，如溶解氧、pH 和导热率等。
1 建立模型
对于第一层，水表面与空气界面有对流换热、蒸发换热以及水表面的热辐射发生，首层与下一层之间有向下的热传递现象。
首层的热流包括太阳辐射RS1、对流换热QWi、水面与天空之间的热辐射RWC以及蒸发换热EVa，层与层之间有热扩散G1，2。
对于内部的水层，热流包括来自上层传递的热量Gi-1，i和吸收的太阳辐射RSi，还有对下层的热扩散Gi，i+1。
而最底层的热流包含太阳辐射RSn，来自上层的热量Gn-1，n，水底部的水平对流换热Qbw，加热设备的热量Qbw。
所有水层的能量方程[1]：
2 太阳辐射
太阳光穿过水层时，水层会吸收太阳辐射能，并消耗一部分太阳光。
太阳光在水层中的衰减规律服从Lambert-Beer定律，消光系数没有考虑水层吸收的太阳辐射能。
所以每一层储存的太阳辐射能按下式计算[1]：
其中？茁表示水表面对太阳辐射吸收率，取值范围0.4-0.5之间，本文取0.45；？籽表示水表面对太阳辐射的反射率，本文取0.2；？着为消光系数取值范围2.5-12m-1。
3 对流换热
水表面与空气每时每刻进行对流换热。
计算对流换热的关键是确定对流换热系数，对流换热系数与风速有关，故本文根据边界层理论计算对流换热：
其中努赛尔数根据Monteith和Unsworth提供标准进行计算[2]。
4 蒸发换热
由传热学知识，对流换热与对流传质系数的Le关系。
由此可以计算蒸发换热
上式中R为水蒸气的气体常数（J/（kg K）），取461J/（kg K），Pst是水温下的饱和蒸汽压（Pa），Pair是空气的蒸汽压（Pa），T是边界层的平均温度（℃）。
5 热辐射
由于水温与天空之间有温差，则它们之间存在辐射换热。
水面与天空之间的热辐射Rwsky[2]：
6 热扩散
层与层之间存在分子运动和紊流运动，为了简化计算，将分子扩散系数和紊流扩散系数合并为有效扩散系数。
研究发现，有效扩散系数与水表面的风速、水体深度和密度梯度有关。
Henderson-Sellers提出的计算公式如下[2]：
但是Henderson-Sellers的计算公式并未考虑密度梯度对扩散系数的影响。
Sundaram和Rehm运用Richardson数对有效扩散系数计算公式修正，建立有效扩散系数与密度梯度之间的关系式，如下：
其中EZ是深度为Z时得有效扩散系数，Riz是Richardson数。
层与层之间的热扩散按下式计算：
对于分层模型，准确的热扩散系数对于分层的模拟结果有至关重要的作用。
7 模型验证
为了验证模型的准确性，本文对北京一处水产养殖池塘进行试验。
养殖池塘为东西走向，长度为32m，宽度为18m，池塘深度为1.2m。
取5月21日的数据进行分析，此时水产养殖池塘内有鱼苗，预测的时间步长为1h。
供热系统没有运行，即Qin=0。
图1模拟水温的结果显示，水温在19.6-34.1℃之间变化，产生明显的分层现象，主要是由于大部分太阳辐射被水表面吸收，导致水表面温度升高，温度随着水深的增加而降低。
不同的鱼类对温度的要求不同。
图1 模拟水温的结果
图2 一天中各热流密度平均值
图2为水产养殖中池塘的热损失比较，主要热损失为对流换热Qwi，水表面与天空的辐射换热Rwc以及层层之间的热扩散G。
其中各个热损失分别占30%、22%和39.4%，蒸发潜热损失仅占8.6%。
由以上分析可得，对于水产养殖池塘只有原则上减少以上三种主要热损失，维持养殖池塘水温的稳定。
8 结束语
（1）本文讨论的分层模型很好的模拟了水产养殖池塘温度的竖直分布情况，模拟结果显示水温在一天内其变化范围从19.6℃到34.1℃。
（2）比较了水产养殖池塘主要的热损失的三种方式，即对流换热（30%）、水面与天空的辐射换热（22%）和层层之间的扩散换热（39.4%）。
（3）本文提出的分层模型对水温的调控具有一定的指导意义，为了保持水温在一定的合理范围内，可以选择时段的进行供热。
参考文献
[1]Losordo T M，Piedrahita R H. Modelling temperature variation and thermal stratification in shallow aquaculture ponds[J]. Ecological Modelling，1991，54 （3）：189-226.
[2]Monteith J L，Unsworth M H. Principles of environmental physics[M]. Great Britain，Hodder and Stoughton Limited，1990.
[3]章熙民，任泽霈，梅飞鸣.传热学[M].北京，中国建筑工业出版社，2007.
作者简介：胡彭超，在读研究生。