波浪高度及方向对桩柱式围网养殖系统网片水力特性的影响

浅海围网养殖是一种生态型养殖模式,桩柱式围网是其中最为典型的模式之一,主体由排桩和网片组成。围网网衣系统安全是决定围网工程安全的关键所在。针对桩柱式围网,采用数值模拟方法对其主要构成部件单元网片在波浪条件下的变形和受力等水力特性进行了研究,重点分析了波高(1、2、3、4、5 m)和波向(10°、30°、50°、70°、90°)条件下围网网片的网线张力分布、结节偏移和桩柱系缚点受力特性及影响关系。结果表明,桩柱式围网单元网片的网线最大张力部位主要出现在网片上端两侧位置,应用时建议强化顶部纲绳的设计考虑;波向为30°~70°时,网线最大张力有一段较小的增加量,而结节最大偏移随波向的增大而增大;网片与桩柱系缚点的最大受力呈现两端大中间小的现象,建议强化顶部和底部系缚点。以上研究结果可为桩柱式围网工程设计与安装提供参考。     

不同潜水埋深条件下微咸水灌溉的水盐运移规律及模拟研究

采用大型蒸渗仪研究不同地下水埋深条件下微咸水（咸水）灌溉对土壤水盐的影响,在此基础上,建立了BP神经网络水盐耦合模型。研究结果表明：土壤中盐分含量随地下水埋深的增加而减小,随灌溉水盐分水平的增加而增大。在地下水埋深为2 m,3 m,4 m的地区,采用矿化度小于4 g/L的水进行灌溉,在夏玉米整个生长周期的0～100 cm土层内不会形成积盐现象;拓扑结构为8∶2∶2的BP网络模型,能模拟不同地下水埋深条件下微咸水（咸水）灌溉的水盐运移,且精度较高。     

不同暗管布置下棉田排水的硝态氮流失量分析

为了研究不同暗管控制水深、暗管间距和暗管埋深条件下暗管排水中硝态氮流失量的变化规律,将暗管控制水深、暗管间距和暗管埋深的变化范围分别设为30～80cm、8～40m和80～120cm,采用通用旋转组合设计确定试验方案,并利用DRAINMOD模型对不同试验方案下暗管排水中硝态氮的流失量进行数值模拟。模拟结果表明:单一增加暗管出口控制水深或暗管埋深以及单一减小暗管间距都会使暗管排水中硝态氮流失量增加。暗管间距和暗管埋深对暗管排水中硝态氮流失量的影响要比暗管出口控制水深的影响大,当暗管出口控制水深小于40cm时,暗管埋深对其影响大于暗管间距;而当暗管出口控制水深大于70cm时,暗管间距对其影响大于暗管埋深。当暗管埋深不变时,增大暗管间距的同时减小暗管出口控制水深有助于减小暗管排水中的硝态氮流失量。     

不同潜水埋深条件下微咸水灌溉的水盐运移规律及模拟研究

采用大型蒸渗仪研究不同地下水埋深条件下微咸水(咸水)灌溉对土壤水盐的影响,在此基础上,建立了BP神经网络水盐耦合模型。研究结果表明:土壤中盐分含量随地下水埋深的增加而减小,随灌溉水盐分水平的增加而增大。在地下水埋深为2 m,3 m,4 m的地区,采用矿化度小于4 g/L的水进行灌溉,在夏玉米整个生长周期的0~100 cm土层内不会形成积盐现象;拓扑结构为8∶2∶2的BP网络模型,能模拟不同地下水埋深条件下微咸水(咸水)灌溉的水盐运移,且精度较高。     

相变混凝土能量桩热-力学特性的数值模拟与试验验证

为了获得热力耦合作用下相变混凝土能量桩的热-力学特性,建立了其三维数值模型,比较了传统和相变混凝土能量桩热-力学特性的差异,分析了埋管管腿间距及桩体长径比对相变混凝土能量桩热-力学特性的影响规律。结果表明,相变材料（Phase Change Material,PCM）的固液相变可使单位桩深换热量提高10.3%,且可降低桩身温度变化幅度,由温度变化所引起的桩身位移、轴力及侧摩阻力变化量也相应减小。随桩基埋管管腿间距增加,能量桩的换热量和土壤热影响范围增大,桩身轴力减小,桩身位移呈现先增大后减小趋势;加大桩体长径比会增加总换热量,但会导致单位桩深换热量降低及桩顶位移的增加,不利于桩基结构的稳定性。试验验证表明：所建能量桩数值模型可用于模拟相变混凝土能量桩的热-力学特性,其桩壁中点温度与桩顶位移的预测最大相对误差分别在5.1%与12%以内,平均相对误差分别为4.2%、9.9%。研究结论对于相变混凝土能量桩的优化设计与运行具有重要指导意义。     

贵州西部四种典型林地土壤水文特性研究

对贵州省西部地区桦木林、柳杉林、华山松林和杉木林4种典型林地土壤的物理性质和水文特性进行了初步研究。结果表明：4种林地土壤容重、毛管孔隙度、贮水深和毛管持水深均随土壤深度的增加而增大,总孔隙度、非毛管孔隙度、最大持水深和渗透性具有随土壤深度的增加而减小的趋势。综合评价4种典型林地土壤物理性质和水文特性,桦木林地土壤平均非毛管孔隙（16.29%）和渗透性（2.77mm/min）最大,表现出较强的蓄水能力;华山松林地土壤平均总孔隙度（66.70%）最大,表现出较大的持水深。     

和田绿洲地下水埋深的自然影响因素分析

采用灰色关联分析方法研究自然因素对和田绿洲地下水埋深的影响,并建立多元线性回归模型进行检验.结果表明,气温、蒸发是地下水埋深的两个最重要的影响因子,埋深随蒸发增加、气温升高而增大.出山口径流(主要为冰雪融水)对地下水埋深的影响仅次于气温和蒸发,埋深随径流增大而逐渐减小,约有1～2个月的滞时.风速、水温和湿度对地下水埋深的影响相对较小,降水与地下水埋深的关系不太明显.影响因子与埋深的多元线性回归模型的拟合精度较高,且通过了置信水平α=0.01的显著性检验.     

青贮饲料对青贮池墙体侧压力的试验研究

研究青贮饲料对青贮池墙体的侧压力对青贮池结构设计至关重要。为定量分析青贮饲料装填以及车辆碾压饲料时墙体的受力状态,以北京三元绿荷奶牛养殖中心半截河奶牛场青贮池为研究对象,在青贮池墙体上布置压力计,研究了侧压力大小及其变化规律。结果表明：装填青贮饲料时,自墙顶向下在深度为0.65～1.37 m时,侧压力平均值随深度增大而增大;在深度为1.37～2.05 m时,侧压力平均值随深度增加的幅度较小。推土机碾压饲料会增加墙体侧压力,并且侧压力值随推土机和墙体之间距离的变小而增大。侧压力增加值与压力计埋深无明显相关关系。     

沈乌灌域深度节水改造前后地下水环境时空变化规律

为探究河套灌区沈乌灌域在深度节水改造前后地下水环境的演变规律，针对地下水埋深、矿化度以及二者关系，通过区域布井、定位长期监测方式，采用经典地统计学理论，分析地下水埋深和矿化度的时空变化规律。结果表明：(1)深度节水改造后，沈乌灌域地下水埋深呈增大趋势，平均地下水埋深由节水改造前1.83 m增大到节水改造后3.36 m,增长率为83.9%。灌域中心和南部埋深偏大，局部产生漏斗，最大埋深至9.37 m,灌域北部埋深变化为0.6 m以下。(2)节水改造工程实施，使地下水矿化度显著增高，由节水改造前的1 296 mg/L增长为节水改造后的2 634 mg/L,增长103.47%。沈乌灌域地下水矿化度在东南、西北地区表现较高，而在中部地区则表现较低，随着节水改造工程的实施，淡水面积逐渐减少，微咸水面积逐渐增大。(3)研究区内地下水埋深和矿化度的变化呈指数关系，地下水矿化度随着地下水埋深的增大而减小，二者的决定系数为0.170 8。从空间上看，地下水埋深较小的地区，对应地下水矿化度大，地下水埋深大的区域对应矿化度小，摸清灌区地下水水位和水质变化规律，为土壤盐渍化防治提供科学依据。     

水深环境梯度下柽柳种群分布格局的分形分析

利用计盒维数和信息维数两种分形方法分析了黄河三角洲湿地柽柳种群的空间分布特征及其随水深梯度的变化。结果表明,不同水深梯度下柽柳种群分布格局的计盒维数均较大,随着水深的增大而逐渐减小,但变化幅度较小,反映了不同水深梯度下柽柳种群对水平空间的占据程度较大;信息维数总体上随水深的增大而减小,在水深低于-1．55m范围内,信息维数较大,柽柳种群的微观结构较为复杂,格局强度较高,水深高于-1．55m时,信息维数较小,柽柳种群的微观结构较为简单,格局强度较弱。水深-1．55m可能是黄河三角洲湿地柽柳种群分布格局的一个阅值。     

基于有限元的深水延绳式浮筏养殖装置抗风浪能力分析

由浮漂、网笼、主绳、桩绳以及锚固入海底的锚桩构成的延绳式深水浮筏养殖设施处于风大、浪高、流急的深水开放水域,受到复杂海况的作用,其结构的安全性与可靠性将直接影响到整个养殖生产的成败,在其结构设计时需要考虑海洋风浪流的影响,对其受力和运动特性进行研究,进而分析其抗风浪能力,为养殖设施结构的参数设计提供参考。该文基于有限元方法,通过对深水延绳式浮筏养殖装置的受力特性及其变形情况进行分析,建立筏架系统有限元分析模型,利用Broyden迭代法解有限元方程,计算了系统在不同浪级(即不同波高)海况下的筏架系统位移和桩绳的最大张力,对养殖装置的抗风浪能力进行了计算分析。以架设于獐子岛海域30 m水深的深水浮筏养殖设施为计算实例,结果显示,主绳长300 m的筏架系统在1.5 m/s流速的海域中,其桩绳最大张力为78.8 k N,横向最大位移为18.5 m,抗风浪能力为6~7级海浪(6 m波高);实测结果分别为72.7 k N、16.9 m,计算结果与实测值吻合良好。通过进一步的试验验证,该分析模型可为深水延绳式浮筏养殖设施的实际工程设计提供理论参考。     

深水养殖网箱浮架变形模拟及结构改进设计

由高密度聚乙烯材料制作的网箱浮架在波浪流冲击下具有明显的变形,过大变形甚至会导致浮架失效破坏。该研究介绍了一种用于模拟波流作用下网箱系统受力变形的有限元计算模型,并利用前人的研究结果对数值模型进行了验证。在此基础上,以中国南海区常用规格80 m周长的圆形网箱为研究对象,设定27种大浪强流条件,对各种规则波和水流组合条件下深水网箱浮架动力变形进行了数值模拟,给出了不同波流工况下浮架最大变形位置处的应变模拟结果。结果表明,浮架变形随着波高或流速的增加而增大,但随着波浪周期的增加变化很小,在波高7m、周期9s、流速1.5m/s条件下浮架发生屈服破坏的风险极大。为降低高海况下浮架局部屈服破坏风险,对浮架结构进行了改进,科学提出了一种能够有效增强网箱浮架结构安全的技术措施。     

波流复合工况下缝边式围栏网衣水动力特性

围栏养殖是一种发展迅速的新型生态养殖模式。网衣系统是围栏养殖设施的核心组成部分,与设施的安全密切相关。该研究针对缝边式围栏网衣系统,采用集中质量点法研究其在波流复合工况下的受力特性。研究结果表明：在波高4～6 m、流速1.0 m/s、入射角度0°时,纲绳最大受力出现在距水面下1～2.5 m处的第二、三根横向纲绳两端处;网线最大受力出现在水面下第二根横向纲绳与中间两根竖向纲绳连接处;网衣受力呈现对称分布,整片网衣的载荷主要来自上半部分网衣,约占总荷载的80%;随着入射角度的增大,纲绳和网线的最大受力以及网衣的最大偏移量逐渐减小;同等波高条件下,入射角度0°～40°时,围栏网衣受力及最大偏移量下降速率较慢,入射角度40°～80°时,下降速率较快;位于两侧桩柱上的系缚点的最大受力出现在水面下第二、三根横向纲绳两端处。在工程运用过程中,建议将以上最大受力部位进行加固处理,以提升围栏网衣抗破坏能力。该研究结果可为围栏实际工程建设和维护阶段提供技术支撑。     

沙障风荷载作用下嵌固端受力分析

该文应用大涡模拟方法研究不同孔隙度透过性沙障嵌固端受力变化及其周围流场结构特征。结果表明,非透过沙障在相同速度的促发气流下嵌固端受力远高于孔隙沙障,其嵌固端弯矩和剪力最大值分别为40%孔隙率沙障的2倍和1.5倍,为80%孔隙率沙障的16.5倍和14.45倍,沙障嵌固端最大弯矩和剪力值随孔隙率增大而逐渐减小。在持续风力作用下,沙障嵌固端所受弯矩和剪力大大降低,沙障孔隙率为0时,其最大弯矩和剪力值约为其平均值的9.4倍和6.9倍,而沙障孔隙率为80%时,最大弯矩和剪力值分别约为其平均值的2.3倍与2.5倍。沙障孔隙度在一定范围内变化时,其周围流场结构有一定的相似性,以50%孔隙率为分界点可以分为2组,每组沙障嵌固端受力各有其相似的变化特征。研究可为沙障设计插入深度提供理论支撑。     

系泊和压载方式对半潜式渔场平台动力特性的影响

为了解渔场平台的耐波性及稳性,为渔场平台主体结构设计和海上安装提供理论依据和数据支撑,该研究针对一种半潜式桁架结构渔场平台开展了模型比尺为1:30的波浪水池试验,通过试验分别研究了渔场平台在3种系泊方式(锚链长度2.67、5.34、5.34 m并悬挂200 g重块)、3种压载状态(空载、半载和满载)和6种波况(波高为16.7～23.3 cm,周期为1.64 s和2.01 s)条件下的动力响应情况,比较分析了不同条件下渔场平台系泊力、升沉、纵摇和横摇的试验结果。结果表明,选用5.34 m长度锚链并悬挂200 g重块的单点系泊系统,能够更好的降低渔场平台的系泊力。在所有波况条件下,渔场平台的各运动分量的峰值均比较小,最大升沉峰值为4.21 cm,仅占波高的约1/5,纵摇峰值仅为6.55°,横摇峰值仅为1.19°,表明渔场平台具有较好的稳性。比较3种不同压载状态,其中满载状态下渔场平台的系泊力、纵摇及横摇峰值最大,但在空载状态下渔场平台的升沉峰值最大。随着波高的增大,渔场平台的运动受力均有所增大。研究结果有助于为今后我国半潜式渔场平台发展提供一定的理论参考。     

南极磷虾拖网结构优化设计与网具性能试验

目前中国南极磷虾渔业缺乏专用捕捞网具,针对现有网具与渔船匹配性差、网口扩张较小的主要问题,通过分析多种现用南极磷虾拖网结构及性能,提出了缩短南极磷虾捕捞网具总长度和网身长度的优化方案,自主设计了TN01型4片式小网目南极磷虾拖网。实船海上生产测试结果表明:当曳纲长度小于230 m时,囊网部位后翘影响导鱼效果。当曳纲大于230 m后,随着作业水深增加,囊网所处水深增加,拖网网型展开良好,建议网具浮沉比配备为1:1.1;网口垂直扩张与曳纲收放长度关系无显著相关,拖网航速为1.542 m/s时试验网具网口高度为26~29 m,垂直扩张比达到0.11~0.12;随着曳纲长度由90 m放长到370 m,水平扩张也由14 m扩张到20 m,水平扩张比为0.22~0.32;渔获量对比分析表明,昼夜之间渔获量差异不大,白天平均网次产量为33 t,夜晚平均网次产量为28 t,平均每网次渔获产量为30 t,较同渔区作业渔船(平均每网次产量约20 t)提高约50%。试验网具达到设计预估性能、渔获效率理想,可为进一步自主研发南极磷虾捕捞网具提供参考依据。     

挪威大西洋鲑鱼工业化养殖现状及对中国的启示

挪威大西洋鲑鱼养殖起步于20世纪60年代,通过建立养殖许可证、最大生物许可量、环境信号灯等制度和规则,经过将近60 a的发展,目前已跃居成为全球大西洋鲑鱼第一大主产国。统计结果显示,2018年挪威养殖大西洋鲑鱼出口量110万t,出口额82.3亿美元;总销售量中Salmar、Cermaq、Marine Harvest等十大养殖企业占比63.9%;全国海上养殖场数量共986个,繁育和养殖从业人员共7499人。挪威大西洋鲑鱼养殖是陆海接力工业化生产的典型代表。从亲本产卵到规格苗种培育阶段主要采用循环水方式在陆基工厂化养殖车间内完成,然后转运至海上养殖场利用深水网箱进行养成。随着近岸水质和气候环境的变化以及对生产作业和管理更高的要求,挪威大西洋鲑养殖业正经历着从开放式网箱养殖向封闭式网箱、从近岸养殖朝深远海养殖发展的阶段。中国海水鱼养殖产业存在产业组织化程度低、养殖品种多样化、主养模式与产业技术亟待升级等问题。借鉴挪威大西洋鲑鱼养殖产业发展中碰到的问题和采取的对策,提出中国海水鱼养殖业发展应提高行业准入门槛,加强过程监督和环境影响评估;尽快建立针对不同养殖品种的市场发展策略,加快渔业结构升级转型;引进水产苗种工业化繁育技术体系;拓展深远海,建立陆海统筹的养殖新模式等建议。     

含砾石锥状工程堆积体侵蚀水动力学特性和细沟形态特征

采用人工模拟降雨的方法,以陕西关中地区的重质土壤和工程中常见的破口石为试验材料,模拟散乱锥状工程堆积体的堆积过程和堆积形态,研究了不同砾石质量含量(0,10%,20%,30%,40%)散乱锥状工程堆积体在不同降雨强度下(1.0,1.5,2.0,2.5mm/min)的侵蚀水动力学特性和细沟形态特征。结果表明:(1)流速和径流强度随雨强的增加而增大,随砾石含量的增加而减小,雨强和砾石对两者均有显著影响,其中雨强的影响较大,起控制性作用;(2)坡面径流处于层流、缓流的状态,雷诺数和弗劳德数随雨强的增加而增大,随砾石含量的增加而减小;(3)剥蚀率随雨强的增加呈指数型增大,相同降雨强度下,随砾石含量的增加线性减小,径流剪切力、水流功率、单位水流功率、过水断面单位能与剥蚀率显著相关且呈幂函数的关系,其中水流功率相关性最好,拟合优度最高,是描述侵蚀动力机制的最优因子;(4)随着降雨强度的增加,细沟出现的时间提前,沟宽、沟深、沟长和细沟密度逐渐增加,雨强相同时,随着砾石含量的增加,细沟出现的时间推迟,且逐渐变窄、变浅,细沟下切侵蚀减弱。     

仿生曲面在螺旋桩螺旋叶片上的应用研究

结合典型土壤动物表面减黏降阻特性,提出对防汛抢险螺旋桩螺旋叶片进行表面仿生处理。为了寻求仿生曲面在螺旋桩螺旋叶片上的降阻效果,该文首先以波纹型仿生曲面为研究对象进行台车牵引试验,包括正交试验以及与平板的对比试验;然后把试验结果应用于螺旋桩,进行了螺旋桩沉桩对比试验。波纹型仿生曲面台车牵引试验表明,在试验因素取值范围内,波纹型仿生曲面凸起宽度对减阻效果影响显著,而且随着波纹型仿生曲面凸起宽度的增大,减阻效果愈明显。螺旋桩沉桩对比试验表明在整个沉桩过程中仿生螺旋桩具有一定的减阻效果。