人工鱼礁物理稳定性及其生态效应的研究进展

从物理环境、鱼礁材料和礁体投放冲击力等角度介绍了人工鱼礁物理稳定性研究的进展,探讨了物理环境与人工鱼礁的相互作用,并从物理环境、鱼礁结构和配置方案以及鱼礁材料等方面对人工鱼礁的生态效应研究进行了简要归纳。建议加强鱼礁的监测调查,加强现场调查和实验室研究的结合,加快人工鱼礁建设技术国家标准的制定。     

鱼礁模型波浪水槽试验

<正> 一、模型试验目的人工鱼礁在风浪中的稳定性如何,历来是鱼礁设计上十分重视的问题,了解鱼礁在海洋中所受的波浪力,不仅可以弄清鱼礁在风浪中的稳定性,而且为礁体结构设计提供外力荷载的依据。     

基于结构差异性正方体鱼礁的流场效应研究

人工鱼礁结构差异是影响流场规模效应的主要因素之一,本研究选择大字型、米字型、回字型、交叉型、框架型和实体型6种鱼礁单体,分析均匀布设模式下礁体自身结构特征对流场效应的影响规律,进一步建立结构差异性单位鱼礁的规模效应模型.基于流场效应规律提出礁体结构特征指标分别为鱼礁空方体积比、透空率和迎流面相对截面积,进一步得到上升流...     

日本建造人工鱼礁的历史

世界上许多国家和地区建造人工鱼礁,据文献记载,日本是世界上建造人工鱼礁的最早开拓者和倡导者,其次是美国。日本人工鱼礁建造传统历史约200年,后来,对人工鱼礁的结构设计、安装进行广泛试验,而美国游钓者使用人工鱼礁已超过100年历史。     

基于单位鱼礁规模的米字型人工鱼礁流场效应定量研究

流场效应是人工鱼礁发挥其生态效应的基础,流场效应强弱受单位鱼礁规模影响,同时是衡量人工鱼礁建设模式优劣与规划人工鱼礁建设模式的重要参考因素,流场体积是表征流场效应强弱的重要指标。本研究基于数值实验方法,分析米字型人工鱼礁在4种布设模式下28种单位鱼礁规模的流场体积变化规律,并建立上升流、背涡流流场体积与人工鱼礁建设规模指标的多元非线性模型。结果表明,单位鱼礁建设一级指标投放量(T_a)、布设间距(L_d)及目标速度比(R_u)与上升流体积分别呈线性、三次函数及幂函数关系,建立上升流体积回归模型为V_u=T_a×(0.002L_r~2-0.055L_r-2.429V_R×R_u+0.011R_u~(-1.833)+0.227L_d+0.437),回归拟合R~2为0.957,相对误差为18.61%。与背涡流体积分别呈幂函数、三次函数及指数函数关系;结合单位鱼礁建设二级指标相对边长(L_r)、容积率(V_R),背涡流体积回归模型为V_b=R_u×(-0.543L_r~2+2.388L_r)–51.779V_R~2+75.045V_R+1.449×10~(-4)T_a×e~(12.049 Ru)+1.620L_d×T_a,回归拟合R~2为0.938,相对误差为10.09%。该流场体积回归模型可用于规划指导均匀布设模式的人工鱼礁建设,为"减量增质提效"的人工鱼礁建设策略提供参考。     

中国常用人工鱼礁流场效应的比较分析

人工鱼礁是建设现代化海洋牧场的基础设施,为了研究在不同海域流速下,迎流角度对人工鱼礁的影响,实验基于Ansys-Fluent平台,采用RNG $ k - \\varepsilon $的湍流模型,进行数值水槽模拟,对结构边长为3 m的立方对角面开孔鱼礁在3种来流速度 (0.5、1.0和1.5 m/s)、4种迎流角度 (0°、15°、30°和45°)下的上升流体积、背涡流体积、阻力、倾覆力矩等水动力特性进行比较分析。结果显示,人工鱼礁内部和周围存在具有显著特征的上升流区域和背涡流区域;流场规模的大小基本不受来流速度的影响;流速是影响立方对角面开孔人工稳定性的主要因素,流速越大,作用在礁体上的阻力和倾覆力矩相应变大,礁体的稳定性越差;迎流角度是影响人工鱼礁流场效应的主要因素,鱼礁的流场效应规模在迎流角度为30°~45°时达到最优,礁体为45°迎流时上升流体积和背涡流体积都达到最大值。利用权重赋值法,引入人工鱼礁建设效果综合评价模型,通过综合评价分析,在不考虑海底底质淤积、风浪等条件下,投放人工鱼礁时宜选取最大流速不超过1 m/s的海域,且迎流角在30°至45°范围内,鱼礁的建设效果最佳。

     

人工鱼礁的流态效应

人工鱼礁投放到海底后对鱼类产生多种效应，如饵料效应、阴影效应、流态效应等。本仅就流态效应一项进行探讨，以供参考。     

人工鱼礁竖板不同方形孔径对黑鲷幼鱼诱集效果研究

建设人工鱼礁是修复海洋生境、养护渔业资源的重要措施.钢筋混凝土鱼礁是常用的人工鱼礁类型,鱼礁竖板(侧板、内部间板)方形开孔是钢筋混凝土鱼礁结构设计中主要设计参数,竖板方形孔径大小是影响鱼类诱集效果的重要因素.以人工鱼礁区常见的礁栖鱼类黑鲷(Sparus macrocephalus)幼鱼为研究对象,设计制作具有不同方形孔...     

基于上升流效应的单位鱼礁建设模式研究

人工鱼礁上升流是流场区水体垂向交换、混合、循环的主要驱动因素之一,是人工鱼礁环境功能实现的基本环节。该研究通过数值实验方法获得4种投放量、7种布设间距共28种建设模式下米字型鱼礁上升流流场数据,提取并分析了代表流场作用能力的3个性能指标来评估上升流流场效应并准确定位上升流区,包括上升流,强度,范围及位置参数,进而为合理规划单位人工鱼礁建设模式提供参考。结果表明,4种投放量在0～1.5倍鱼礁单体边长(S_(la))的布设间距下相对体积效率最佳,布设间距为0～1.5 S_(la)、投放量为432空m~3时上升流平均相对速度最高;0与1.5 S_(la)布设间距下单位体积贡献率较高;1.0～3.0 S_(la)布设间距的上升流相对面积较高,对应相对面积高度基本相同,为0.5～1.0。进一步以不同海域上升流作用形式差异为出发点,指出确定上升流区的新思路,并提出以上升流流场最佳效应为前提的最优单位人工鱼礁建设模式选择方法。     

人工鱼礁流场风洞实验与数值模拟对比验证

人工鱼礁增殖渔业资源的生态效益一定程度上取决于其产生的流场效应,因此流场效应的研究是人工鱼礁生态效益研究的关键.数值计算是研究人工鱼礁流场效应的新方法,但其可行性和准确度还没有得到广泛验证.本研究针对正方体、三棱柱及金字塔型人工鱼礁实体模型,根据流动相似性原理设定相对应的来流速度,分别利用风洞实验和数值模拟研究了人工鱼礁周围的流场,选择具有代表性测点的水平和垂直方向流速,无量纲化后进行对比.研究表明,两实验测点流速平均误差约8%,大多数测点的u*(x方向无量纲流速)差别甚微,且变化趋势基本相同,从而验证了数值计算模拟人工鱼礁流场的可行性和准确性.     

不同材料类型人工鱼礁建设的经济效益浅析

对不同人工鱼礁造礁材料的成本和投放成本的调查,从经济学成本管理的角度出发,对不同造礁材料的人工鱼礁产生的经济效益进行了初步的测算和分析,进一步阐明不同人工鱼礁造礁材料的优越性,为人工鱼礁建设事业的可持续健康发展提供依据。同时对人工鱼礁建设所面临的问题及解决问题的具体措施也作了简要的阐述。研究结果表明：钢筋混凝土鱼礁、石料鱼礁可以作为较好的增殖型鱼礁、渔获型鱼礁、游钓型鱼礁的建礁材料;工程塑料鱼礁可以作为浮鱼礁的建礁材料;钢制鱼礁可以将其作为石块或混凝土等鱼礁的钢制框架或筋材,做成增殖型鱼礁、渔获型鱼礁以及游钓型鱼礁;旧轮胎鱼礁建议不要作为鱼礁材料使用;木竹制鱼礁不建议大规模选用为建礁材料。     

澄海莱芜人工鱼礁集鱼效果初步评价

2003和2007年分别对澄海莱芜人工鱼礁区进行了投礁前的本底调查和投礁后的跟踪调查。结果表明,投礁后礁区海域游泳生物的资源密度明显比投礁前高,增加了25．63倍;礁区海域各类资源种类均比投礁前丰富,总种数由投礁前的23种增加至41种,比投礁前增加了0．78倍,其中,蟹类种数增加最多,增加了1．75倍;在本底调查中没有出现的经济种类龙头鱼Harpodon nehereus和红星梭子蟹Portunus sanguinolentus在跟踪调查中已成为主要优势种;Shannon—Wienver多样性指数（H’）在礁区和对比区均比投礁前有所增加。表明鱼礁投放后,鱼礁区集鱼效果和群落结构明显改善,人工鱼礁建设取得了明显的生态效益和经济效益。     

人工鱼礁工程技术进展研究

人工鱼礁是实现海洋牧场建设、海域生态调控和海洋生境修复的主要手段之一。人工鱼礁的聚鱼效果主要取决于礁体建造材料、结构造型、流体力学特征及礁体布局等因素。总结了国内外人工鱼礁工程技术的发展历程,阐述了我国人工鱼礁发展存在的问题。通过查阅文献资料,总结了礁体造型和设计方面的研究进展,主要包括:现有人工鱼礁礁体材料的优、缺点,新型复合材料应用空间等;主要礁体构型及现有设计方法;采用流体力学模型试验和数值计算,开展礁体水动力学行为研究的进展;人工诱导流场和人工鱼礁布局主要方法。结合我国人工鱼礁现状,提出人工鱼礁设计与应用的发展趋势和重点研究方向,以期为我国人工鱼礁建造和升级提供参考。     

规模化透水性人工鱼礁阻流效应的数值模拟

为在大尺度海洋模型中合理体现透水性人工鱼礁组合，基于海洋数值模式FVCOM（finite volume community ocean model）模拟了大陈岛拟建人工鱼礁区的水动力情况，比较了阻滞力法、实心礁法和附加底摩擦法在投礁前后的垂向流速、礁顶平面流速、水体向上输运通量和背涡流体积的差异，并根据投礁前后的流速差异，应用经验公式预测了投礁一年后底床泥沙冲淤情况。数值模拟结果表明，礁体组合迎流面产生上升流，礁体背流面流速减小，涨急时刻所形成缓流区长度在礁体组合长度20倍以上，年底床淤积厚度约0.05 m。阻滞力法以减少来流的动态功率密度来模拟礁体对水流的阻滞作用，可有效合理地实现对透水性人工鱼礁流场效应的模拟，避免了实心礁法在透水性鱼礁模拟中过高估计流场效应的问题，也没有附加底摩擦法只适用于低矮礁体的缺陷。阻滞力法可根据透水性礁体的造型、迎流面积、组合个数、布放方式和所处水层而设置各向和各水层的阻流参数，不仅适用于置底型透水性鱼礁，也适用于浮鱼礁。阻滞力法的建立、完善和应用对于今后的人工鱼礁水动力学和生态动力学研究具有重要意义。     

长江三峡库区铜锣峡江段人工鱼礁生态效果初步评估

为了研究长江三峡水库变动回水区人工鱼礁建设后的效果,分别于2019年8月和12月,采用渔业资源传统调查与水声学探测结合的方法,对铜锣峡江段开展了资源现状调查.结果显示:人工鱼礁区域鱼类组成共计70种,隶属于6目14科,其中长江上游特有鱼类10种;人工鱼礁区域鱼类分布以小个体为主,夏季和冬季体长超过6 cm的个体占比分别...     

东海区资源保护型人工鱼礁生态效果评价体系的初步研究

科学评价鱼礁生态效果对后续鱼礁建设具有重要现实意义。从鱼礁生态效果产生原理出发,以鱼礁的自然特征、流场效应、水质与底质、饵料生物、鱼类与大型无脊椎动物5方面作为评价准则,建立了2个评价层次共29个评价指标的指标体系。在查阅文献和分析调查资料基础上,确定了定量评价指标的模糊隶属函数和定性指标的评判依据以作为评价指标的评价标准。运用三标度层次分析法确定了评价指标的权重。对2个代表性资源保护型鱼礁的生态效果进行了评价。评价结果与实际调查情况基本吻合。评价方法可以作为有关鱼礁生态效果评价的依据。     

粤东柘林湾溜牛人工鱼礁建设选址生态基础评价

采用层次分析法,构建了基于生态系统效应的资源保护型人工鱼礁建设选址评价方法,通过选择水文、水质、底质和浮游生物、鱼卵仔鱼、大型底栖动物、游泳动物、初级生产力、潮间带大型底栖动物等30个海洋环境与海洋生物因子,建立了人工鱼礁建设选址生态评估模型;以柘林湾溜牛人工鱼礁区选址区域为例,对所选因子进行了春、夏、秋、冬4个季度的跟踪监测,探讨了该海区进行人工鱼 礁建设的适宜性,根据该模型计算得出各季度人工鱼礁建设选址生态基础评价指数分别为0.65、0.71、0.63、0.64,平均为 0.66,计算结果表明,该区域建礁生态基础良好,适宜选址开展人工鱼礁建设,其中生态基础最优的季节为夏季。     

塔型桁架人工鱼礁流场效应及稳定性

本研究利用物理模型试验和粒子图像测速技术,对塔型桁架人工鱼礁模型在6种换算流速0.031 m/s、0.063 m/s、0.095 m/s、0.126 m/s、0.158 m/s和0.190 m/s (实际流速0.2 m/s, 0.4 m/s, 0.6 m/s, 0.8 m/s, 1.0 m/s和1.2 m/s)下产生的流场效应与物理稳定性进行研究。结果表明,流速达到1.2m/s时,礁体不会发生漂移和倾覆,说明该礁型具有良好的稳定性。单体礁在45°和90°迎流方式下,最大上升流流速和上升流平均流速随来流速度增加而递增,90°摆放单体礁最大上升流流速为来流速度的15.6%～21.0%, 45°摆放单体礁最大上升流流速为来流速度的16.3%～23.5%;上升流面积和高度随来流速度的增大先增加后减小,均在来流速度为0.095 m/s时出现最大值;缓流区面积均随来流速度的增加而减小;在相同来流速度下, 45°迎流时礁体缓流区面积大于90°迎流;在45°和90°摆放方式下,缓流区长度与礁高比值均随来流速度的增加呈下降趋势,且下降趋势逐渐平缓;45°迎流时缓流区长度为礁体高度的13～24倍, 90°迎流时缓流区长度为礁体高度的11～22倍。塔型桁架人工鱼礁礁体前后没有涡流形成,但具有较好的缓流作用,在礁体后方形成了较大规模的缓流区。