人工鱼礁开口比和迎流面形状对流场效应影响的双因素方差分析

采用基于计算流体动力学模型的方法对人工鱼礁流场效应进行数值模拟,选取单体人工鱼礁模拟近岸海域的鱼礁流场,对其附近流场进行三维数值模拟,在此基础上应用双因素方差分析法分析了人工鱼礁开口比和迎流面形状对流场效应的影响。结果表明：人工鱼礁开口比是鱼礁流场效应的主要影响因素,开口比越小,水流受鱼礁阻隔程度越大,礁前上升流流速越大,背涡流紊流区域越明显,背涡流区域就越长;鱼礁迎流面形状对流场效应的影响次之。     

开口比变化对人工鱼礁流场效应影响的评价

针对人工鱼礁周围复杂的流场效应进行的研究已经较为成熟,然而对于不同开口比的人工鱼礁对流场效应影响的系统评价并未提出。针对一组不同开口比的人工鱼礁进行数值模拟,提出关于人工鱼礁流场效应影响的评价体系,并对不同开口比的人工鱼礁的流场效应进行全面评价。评价结果认为开口单体人工鱼礁优于不开口的实心鱼礁,但开口不应过大,在单孔鱼礁情形下,开口比为0.04时流场效应最优。     

珠海外伶仃人工鱼礁对鱼类资源养护效果初步评估

【目的】探索珠海外伶仃人工鱼礁海域鱼类资源增殖效果及礁区生境动态变化,为人工鱼礁的合理建设和规划提供科学依据。【方法】分别于2006年8月及2009年8月、2016年5月,采用拖网调查方式对珠海外伶仃人工鱼礁区附近海域进行本底和跟踪调查,分析游泳生物种类组成、鱼类资源密度和丰度变化,确定优势种和群落特征指数,并通过礁区和对比区生态能质变动趋势分析礁区生态效应和结构稳定性。【结果】调查共采集游泳生物71种,经鉴定隶属于8目34科46属,其中鱼类36种,占50.70%;甲壳类32种,占45.07%;软体类3种,占4.23%。礁区鱼类占比从39.13%提高到63.89%。珠海外伶仃人工鱼礁区附近海域鱼类资源密度和丰度在投礁后明显增加,礁体的投放吸引了中下层鱼类聚集。根据优势种分析结果可知,中下层鱼类为人工鱼礁区附近海域主要优势类群。短吻鲾和二长棘鲷等鱼类成为礁区及其临近海域的绝对优势种类,本底调查中的优势种如黄斑蓝子鱼等大鳞舌鳎等优势度降低。群落特征指数T检验结果表明,礁区与对比区丰富度指数为极显著差异（P<0.01）;礁区生态能质值显著高于对比区（P<0.05）。【结论】人工鱼礁区建设对有效影响范围内鱼类资源恢复具有明显促进作用,以人工鱼礁为基础、资源修复为关键的海洋牧场建设,是未来发展的趋势和重点方向。     

不同材料人工鱼礁应用效果评价

综述了天然材料、废弃物材料、建筑材料、综合型材料等多种人工鱼礁材料的不同应用效果,指出不同材料人工鱼礁的应用效果差异显著,同时展望了人工鱼礁应用材料的研究方向。     

双层十字翼型人工鱼礁流场效应的数值模拟

本文基于Ansys Fluent平台，采用湍流模型中的大涡模拟方法（large eddy simulation, LES）对双层十字翼型人工鱼礁四种子礁的流场效应进行了数值模拟，采用比混凝土体积法分析其背涡流体积、上升流体积、向上水体输运通量等流场效应数据，得到双层十字翼型鱼礁的最优礁体构造，以期为人工鱼礁的设计和选型提供科学依据。结果表明：双层十字翼型鱼礁加顶板对流场效应并无增益，上升流和背涡流相对体积变小；侧板结构对礁体的上升流和背涡流效应有明显的增益，上升流和背涡流相对体积逐渐变大，全侧板D型礁体的上升流和背涡流效应最强，上升流相对体积可达无侧板B型礁体的13.50~25.48倍，背涡流相对体积达1.40~1.61倍；向上水体输运通量约在一倍礁高处达到最大值，约在两倍礁高处降为最大值的1/2左右。迎流角度的改变，对D型礁体流场效应的影响无显著差异，表明本型礁体对自然海域的潮流流向有很好的适应性。     

沉降对多孔方型人工鱼礁流场效应影响的数值模拟

礁体沉降作为人工鱼礁投放后普遍产生的现象,对人工鱼礁周围流场会产生影响。为研究多孔方型人工鱼礁不同沉降情况下流场效应的变化,采用计算流体动力学(Computational fluid dynamics,CFD)技术,利用Fluent软件模拟在固定来流流速为0.8 m/s时,5种不同沉降程度下单体鱼礁周围的流场情况。结果显示:与无沉降时(初始状态)相比,在沉降程度为20%时,上升流最大高度降低约1.0 m,最大上升流流速增大约0.015 m/s,侧向流速增大区域(大于来流速度)扩大至1.5倍左右,同时礁体背流面透水区域增大,背涡流区域沿水流方向移动约2 m,礁体周围流场情况一定程度上变得更加复杂;在沉降程度为40%时,上升流流速最大值与初始状态相比减少约为0.010 m/s,侧向流增大区域基本一致,此时礁体背流面透水区变化较大,有形成一个逆时针涡旋的趋势;当沉降程度达到60%时,礁体周围流场效应开始明显下降,上升流最大高度相较于初始状态降低约3.2 m,上升流最大流速降低约0.600 m/s,侧向流速增大区域与壁面间距缩短约0.4 m,背涡流区域有消失的迹象;在沉降程度达到80%时,礁体流场效应基本丧失。研究表明,对于多孔方型人工鱼礁,在沉降程度40%以内,人工鱼礁仍然能够发挥着较好的流场效应;礁体在沉降程度达到60%时,礁体周围流场复杂程度相较于初始状态有明显损失,之后随着沉降深度增加,礁体流场效应逐渐消失。     

广东省澄海莱芜拟建礁区建礁可行性研究

根据2003年5月广东省澄海菜芜拟建人工鱼礁区海域和对比区海域本底调查所获资料,从水文、水质、底质、生物环境等方面分析了在拟建礁区建礁的优越性。结果表明,莱芜拟建人工鱼礁区海域水深8.5-11.0m,海面波高小于1m,拟建礁区相对于对比I墨具有明显的建礁优越性：流速较平缓,投礁后礁体所受到的波流影响较小、稳定性较强;拟建礁区的海水透明度高于对比区,更适合营光合作用的浮游生物和礁体附着生物生长;各站位pH值的平面分布和垂直分布都比较均匀;海水质量基本达到国家二类海水水质标准;表层沉积物类型主要为细砂、粘土-砂质粉砂、粉砂质砂和粘土质粉砂,属于硬质底质泥沙底,可减缓礁体投放下沉时的冲击力,投礁后礁体稳定性较强;浮游植物、浮游动物和底栖生物的栖息密度和生物多样性均高于同期调查的对比区;拟建礁区游泳生物的栖息密度明显比对比区高;鱼卵仔鱼数量较多;拟建礁海域以前是良好的渔场,附近无工业废水排放。因此,在澄海菜芜拟建礁区建礁是可行的。     

C3D测深侧扫声呐系统在人工鱼礁建设中的应用

长期以来将多波束测深数据和侧扫声呐图像进行融合叠加,一直是水下测绘领域的研究难题,而美国Benthos公司近年推出的C3D测深侧扫声呐系统,采用了多阵列换能器,CAATI专利算法,可同步获得高分辨率的侧扫图像和高质量的测深数据。本文着重研究:(1)在鱼礁区的设计阶段,C3D系统提供三维的水下地形、等深线等数据,进行三维可视化的鱼礁礁址的选择和布设方案设计;提供高分辨率的水下地貌图像,进行海底地质的分类,也可直观判断水下的各种地貌和障碍物等。(2)在鱼礁施工阶段,利用C3D水下图像对鱼礁的位置和状态进行评估,改进投放方法和工艺,确保设计方案的实施到位。(3)在鱼礁竣工后的监测阶段,利用不同时期的C3D高分辨率图像及水深数据进行比对,以判断鱼礁区的地形地貌变化,鱼礁的稳定性、掩埋损坏等情况。实验表明,C3D是一款性能优越的水下声呐探测系统,可为人工鱼礁方案设计提供详细的海底地形和底质信息,可对人工鱼礁建设的过程和结果进行科学的评估,将为各地人工鱼礁工程的顺利实施和效果保障发挥重要作用。     

惠东大星山人工鱼礁区渔业资源评价

为了对惠东人工鱼礁的投放进行评估以及观察对渔业资源的生物聚集效果,分别于2008年5月和2011年6月对惠东大星山人工鱼礁区进行了拖网和刺网的本底调查和跟踪调查。采用生物资源密度指数(D)、Margalef种类丰度指数(R)、Shannon-Winener多样性指数(H')、Pileou均匀度指数(J')来研究水域生物种群的多样性和资源密度。拖网调查结果表明,投礁后礁区游泳生物种类数、总资源密度、种类丰度指数、多样性指数均有明显的增加,分别为投礁前的1.321倍、2.070倍、1.012倍、1.084倍。刺网调查结果表明,投礁后礁区游泳生物种类数、总资源密度、种类丰度指数、多样性指数,分别为投礁前的2.571倍、7.976倍、2.399倍、2.667倍。投礁后礁区鱼蟹类成为主要的优势类群。这表明鱼礁投放后,对鱼类等的诱集效果显著,群落结构明显优化,礁区水域环境,明显改善。惠东大星山礁区的人工鱼礁增殖体系已基本形成。     

铅直二维定常流中人工鱼礁流场效应的数值实验

以定常来流海域为例,利用数值实验方法,定量探讨了具有自由水面的海域中人工鱼礁单体对流场的影响。考虑嵊泗鱼礁投放区的流速、水深的调查结果,来流速度Uin、水深H分别取为0.7 m/s、20 m。在鱼礁为实心方体的情况下,在渔礁迎流面产生上升流背流面产生涡流;上升流域的规模、强度随着礁高增大而增大,而上升流面积的平均产量与边际产量随礁高先增后减,在礁高水深比r=0.1时上升流效应最佳;背涡流域的规模也随着礁高增大而增大,其面积的平均产量随礁高先增后减,在r=0.1时达到极值。