圆台型人工鱼礁单体流场效应的数值模拟

应用CFD软件FLUENT开展了圆台型人工鱼礁单体流场效应的数值计算,对比分析了圆台型人工鱼礁与金字塔型、三棱柱型、方型人工鱼礁的上升流最大高度、最大速度、平均速度等参数,讨论了圆台型礁的背涡区尺寸和流态。研究显示,圆台型礁的上升流最大高度可达礁体高度的2.14~2.17倍,上升流最大速度可达来流速度的0.76倍,上升流平均速度可达来流速度的0.125倍;背涡区长度约为礁体高度的2.3倍。研究结果表明,圆台型人工鱼礁流场流态的大部分指标优于其它4种常见礁型的流场流态,且背涡区漩涡多变、流态复杂,具有较好的应用前景。     

荣成俚岛人工鱼礁区生态系统健康的评价

根据人工鱼礁区生态环境效应、生物群落效应和生态系统功能效应特征,构建北方资源增殖型人工鱼礁区生态系统评价指标体系。采用层次分析法确定各指标的权重,通过综合指数法构建生态系统健康评价模型,分析人工鱼礁区生态系统的健康状况。基于2010—2011年荣成俚岛人工鱼礁区和对照区每月生态环境的调查数据,运用构建的生态系统健康评价模型对荣成俚岛人工鱼礁区生态系统的健康状况进行评价。结果显示:人工鱼礁区与对照区的年平均生态系统的健康综合指数分别为0.647和0.614,二者不存在明显差异,均为健康状况良好的生态系统。综合分析认为,荣成俚岛人工鱼礁区生物群落仍处于发展阶段,需对该礁区进行长期连续的调查监测,以进一步了解人工鱼礁的投放对海洋生态系统和渔业资源增殖的影响。     

不同材料人工鱼礁生物诱集效果的比较

参考相关资料对比水泥类、油井类、舰船类及其他类型人工鱼礁对海洋生物诱集效果,探讨不同材料人工鱼礁在诱集效果上的差异.结果表明,人工鱼礁区生物诱集效果高出天然礁区(对照区)的比率达68.75％.不同材料类型人工鱼礁的生物诱集效果存在差异:水泥类人工鱼礁生物诱集效果高于天然礁区的比率为71.43％;油井类人工鱼礁生物诱集效果高于天然礁区的比率为50.00％;舰船类人工鱼礁生物诱集效果高于天然礁区的比率为100.00％;其他类人工鱼礁生物诱集效果高于天然礁区的比率为80.00％.研究资料分析表明人工鱼礁的建设,需要更多地结合海洋物理、海洋化学、海洋生物等方面的知识,以提高人工鱼礁对海洋生物的增殖效果,促进其生态效益、经济效益和社会效益共同提高.     

中山人工鱼礁区渔获物调查

使用刺网、手抛网和虾笼等渔具,分别于丰水期和枯水期对中山人工鱼礁区进行渔获物调查。丰水期调查表明,所选规划礁区位置是合理的,已试验1a的试验浮礁集鱼和保护幼鱼幼虾的效果明显;枯水期调查表明,首期礁区集鱼和保护幼鱼幼虾的效果更明显;首期礁区已成为良好的索饵场和隐蔽场所,成为附近海域渔业资源的摇篮和种苗库。大面积的人工鱼礁已取得明显的保护渔业资源和海洋生态的效果。     

海州湾海洋牧场人工鱼礁区建设前后海洋环境变化分析

为研究连云港海洋牧场人工鱼礁区建设前后的水动力环境变化,利用DHI MIKE水动力模块模拟2002年和2016年人工渔礁区建设前后的水动力环境,并分析人工鱼礁区潮流为SE方向时顺流方向纵断面流速和流向的空间变化规律以及工程前后鱼礁区内水质和水生物的变化情况。结果表明:人工鱼礁区建成后,工程海域垂向流速和流向变化较大,水平流速和流向变化较小;由于附着在人工鱼礁上大型藻类的生长,水质逐年变好,且水生物量也逐年增加。     

日照前三岛人工鱼礁对渔业资源影响的初步评价

为了解日照前三岛海域人工鱼礁的投放对其附近海域渔业资源的影响,于2012年9月—2013年8月利用三重定置刺网对日照前三岛人工鱼礁投放海域及其临近海域开展了4个季度的渔业资源调查。根据调查结果分析比较了人工鱼礁区与对照区的渔业物种、优势种的组成;采用Margalef物种丰富度指数D、Shannon-Wiener多样性指数H′和Pielou均匀度指数J′对比了人工鱼礁区与对照区的生物群落多样性;采用刺网单位捕捞努力量渔获量(CPUE)比较了人工鱼礁区与对照区的渔业资源密度。结果表明,鱼礁区的渔业资源总种数是对照区的1.71倍,人工鱼礁区鱼类种数是对照区的2.38倍,虾类、蟹类、棘皮类、头足类鱼礁区都比对照区多;人工鱼礁区不论是渔业物种数量还是丰富度指数、多样性指数都要好于对照区,并且人工鱼礁区优势种更稳定,CPUE高于对照区,资源密度更大。说明日照前三岛人工鱼礁的投放对所在海域聚集海洋生物、改善生物群落结构及增加生物多样性有显著作用,尤其对鱼类的诱集和养护更为明显。本文的研究结果可为人工鱼礁建设和效果评估提供理论支撑。     

方型人工鱼礁水动力性能试验研究

人工鱼礁水动力性能的研究对于鱼礁的设计、礁区布局具有非常重要的意义。本研究设计2种方型人工鱼礁模型,在回流水槽中测量不同水流速度下的鱼礁阻力,并计算阻力系数(Cd)与雷诺数(Re)。结果表明:无盖礁体模型正面迎流时(θ=0(°)),当Re超过7.5×104时,Cd为1.64,其自动模型区域为Re>7.5×104;45(°)方向(θ=45(°))迎流时,当Re超过6.36×104时,Cd为1.3,其自动模型区域为Re>6.36×104。有盖礁体模型正面迎流时,当Re超过6×104时,Cd为1.69,其自动模型区域为Re>6×104;45(°)方向迎流时,当Re超过8.48×104时,Cd为1.43,其自动模型区域为Re>8.5×104。1种礁体模型在不同迎流方式下所受的阻力不同,45(°)方向迎流比正面迎流时的阻力大。在相同的迎流方式下,有盖礁体所受的阻力比无盖礁体大。     

三种放流方式对许氏平鲉分布模式的影响

由于海洋环境污染及过度捕捞造成渔业资源不断衰退,人工增殖放流已成为修复水生生物资源的重要途径。安全有效的放流方式对增殖放流实践的成功与否起着至关重要的作用。本文采用行为学方法,对体长(4.5±0.5)cm,体重(3.5±0.5)g的许氏平鲉(Sebastes schlegelii)在实验室水槽的行为特性进行观察,分别记录了在无礁(对照组)和有礁条件下,保护装置、滑道和直接放流三种方式对许氏平鲉分布模式的影响。实验发现,在保护装置放流方式下许氏平鲉在放流有效区的数量显著多于滑道和直接放流两种方式。有人工鱼礁时,许氏平鲉幼鱼在放流有效区的分布率明显高于对照组。实验结果表明,保护装置放流方式对许氏平鲉的应激性最小,结合人工鱼礁的生态效应,能够有效地提高增殖放流效果。     

人工鱼礁建设对福建霞浦海域营养盐输运的影响

根据2012年—2013年对霞浦人工鱼礁海域调查所获得的实验数据,应用CFD软件,对礁区投放的三类不同结构单位的鱼礁组合在非定常流作用下的三维流场进行了数值模拟试验,分析了各鱼礁组合之间的流场差异,并估算了诸营养盐垂直输送通量。研究表明:三种鱼礁迎流面上升流最大高度为礁高的2.27~3.73倍,上升流最大速度与来流速度之比为0.40~0.72,上升流平均速度与来流速度之比为0.10~0.17;计算域内单位鱼礁组合上升流平均速度为10–2 cm/s量级,三种单位鱼礁组合区域营养盐垂直通量大小关系为:方型鱼礁船礁梯形台鱼礁,方型鱼礁区4PO??-P、3NO?-N、3Si O??-Si的平均垂直通量分别为438.3 mg/(m2·d)、2212.5 mg/(m2·d)、7288.3 mg/(m2·d),鱼礁投放会改善该海域的水动力环境,形成典型的上升流区,海域初级生产力得以明显提升。     

威海近岸人工鱼礁布设对生物资源恢复效果

为了解人工鱼礁投放对区域内海洋生物资源恢复效果,于2013年3月至2014年1月在北黄海近岸人工鱼礁投放区进行调查。结果显示,该海区发现浮游动物53种,其中优势种为浮游桡足类。夏秋季底栖生物幼体成为季节性优势种。游泳动物共发现14种,主要为常见的礁区鱼类。底栖动物共12种,其中棘皮动物海燕为绝对优势种,为近岸养殖生物的主要敌害生物,主要的底栖资源优势种为虾蟹类与软体动物。投礁区的浮游动物与游泳动物物种数明显多于未投礁区,表明人工投礁有助于生物群落的恢复,提高生物多样性,改善区域生态系统。但该海域大型底栖藻类较少,还应进一步对大型底栖藻类增殖以提高海域初级生产。     

不同布设间距下方型人工鱼礁体的水动力特性数值研究

为研究方型人工鱼礁体水动力特性受礁体布设间距变化的影响,通过物模实验实测了开口比为0.3的方形开口双礁体在布设间距为1.0L、2.0L时周围特征点的流速及礁体受力,并利用Fluent软件模拟了双礁体在布设间距为0.5L、1.0L、2.0L、4.0L时的水动力场,通过分析得到了礁体上升流特性参数、阻力系数随布设间距的变化情况。研究结果表明:数值模拟结果与实验结果吻合较好,本文数值模拟方法是可行的;模拟工况下,随着布设间距的增加,双礁体产生的上升流区体积逐渐减小,阻力系数逐渐增大,流场效应较好的布设间距为0.5L、1.0L、2.0L。研究结果可为礁区布局方案的确定提供参考。     

海上退役平台改作鱼礁体的稳定性及流场效应研究

海洋油气平台在达到作业寿命后必须进行废弃处置,将海上退役平台改作人工鱼礁投放,对优化渔业资源、促进海洋经济持续发展具有重要意义。基于平台拆卸结构,共制作了箱状、管状、柱状、网状4种典型鱼礁实物模型,通过室内模拟试验和数值模拟研究,分析了不同鱼礁类型单体的稳定性和流场效应。结果表明：开口率0.1至0.8的箱状礁的稳定性均能满足要求,但开口率高于0.6的箱状礁难以形成连续的背涡流区域,设计时应使开口率低于0.6;管状礁应选择堆叠放置方式投放,且堆叠层数与稳定性和流场造成能力均呈正相关,在设计时尽量提高管状礁的堆叠层数;柱状礁设计时应尽量降低其重心,并减小迎流投影面的中空面积投放;基于平台的钻井架、火炬臂、栈桥设计的3种网状礁,均满足礁体稳定条件,且均能形成大范围的背涡流区域,可作为人工鱼礁投放。研究成果为平台造礁礁体结构设计提供了理论依据与实践基础,对海上退役平台的废弃处置具有一定的参考价值。     

波浪作用下三角型人工鱼礁水动力特性数值模拟与实验验证

人工鱼礁在波浪作用下水动力特性的研究对于人工鱼礁的工程安全与设计具有非常重要的意义。基于有限体积法,采用推板造波形式,通过利用VOF方法求解波面的方式建立了模拟人工鱼礁与波浪相互作用的三维数值波浪水槽。基于该数值模型研究了波浪作用下三角型镂空人工鱼礁的受力情况,并与物理模型实验结果进行比较,结果显示模拟得到的人工鱼礁受力和波浪形态均与实验结果吻合良好。根据数值模拟结果,拟合出波浪作用下人工鱼礁的水动力系数。单体三角型镂空人工鱼礁的速度力系数Cd随着Kc数、Re数的增加呈现减小的趋势;惯性力系数Cm则随着Kc数、Re数的增加呈现波动趋势。数值模拟结果显示在一个波浪周期内,人工鱼礁周围产生了较强的上升流和回流,其内部产生了明显的涡旋结构。研究结果为人工鱼礁的设计优化提供了理论依据。     

南沙群岛珊瑚礁岩体结构特征及工程地质分带

珊瑚礁是发育于海洋环境之中、由造礁珊瑚和生物历经生物和地质作用形成的地质体，是一种特殊的岩土介质类型。在南沙群岛珊瑚礁体上，水动力作用和沉积类型、地形地貌都具有成带分布的特点，因而岩体结构和工程地质性质亦具有分带性。在珊瑚礁海洋水动力环境分带的基础上．研究了南沙群岛珊瑚礁的剖面结构、内部结构和浅地层结构特征以及工程地质分层和岩性，将珊瑚礁岩体结构划分为4种类型和5个工程地质相带，并对各分带的工程特性及适宜性进行了评价。     

基于相位差测深声呐(PDBS)技术的莱州湾人工鱼礁探测

相位差测深声呐(Phase Differencing Bathymetric Sonar,PDBS),也被称作干涉式声呐(Interferometric Sonar),可以同步采集水深点云数据和双频侧扫声呐图像,完全适用于大范围的近海人工鱼礁探测。本文采用基于PDBS原理的Edge Tech 6205地形地貌一体化测量设备对莱州湾某海域海洋牧场投礁区进行全覆盖探测,获取了高精度水深数据以及双频侧扫声呐图像。对水深数据进行地形特征变量计算,精细刻画了研究区的微地形地貌特征,并结合侧扫声呐图像通过多数据融合实现了对鱼礁边界的精准识别。在此基础上利用地理信息系统中的空间分析方法对人工鱼礁的水下物理参数进行计算和统计,并探讨了研究区地形地貌的成因及其演化模式,最后论证了基于PDBS的近海人工鱼礁探测技术具有高效率、低成本、高精度等诸多优势。研究结果表明,研究区水深介于4.1~7.3 m,鱼礁分布区有较大的海底起伏且在礁体周围存在明显的沉降和冲刷现象;鱼礁总占地面积约占研究区的14.04%,总空方量共计2 528.22 m³,鱼礁高度介于1.26~3.63 m且呈正态分布。本研究为近海人工鱼礁探测提供了数据和技术支撑,具有较强的实践意义。     

天津大神堂海洋牧场影响新生牡蛎因素初探

海洋牧场是维持海洋生态平衡、促进海洋可持续发展,以及满足人类对海洋资源需求的一种新兴技术和产业,海域中投放的人工鱼礁可以为牡蛎生物提供理想的繁殖和栖息生境。天津大神堂海洋牧场中已发现大量新生的牡蛎生物体,然而牡蛎的空间分布并不均衡,存在异质性,其影响因素尚未明确,需进一步探索和研究。本文立足于天津大神堂海域国家级海洋牧场示范区,基于线性相关和逐步多元回归分析,量化了礁体与牡蛎分布之间的相关性,明确了牡蛎分布的影响因素并识别了主次关系。结果表明：区域水深、坐底时长、礁体密度、牡蛎礁距离均对牡蛎生物量有重要影响,其中,坐底时长、礁体密度与牡蛎生物量为正相关,区域水深、牡蛎礁距离与牡蛎生物量为负相关,坐底时长、礁体密度及牡蛎礁距离等3 个环境变量对牡蛎生物量影响更为显著。本文研究成果可以为海洋牧场的建设和牡蛎礁的修复提供重要的技术支持。     

试验水槽中多种人工鱼礁模型组合对紫红笛鲷幼鱼的诱集效果

摸清多种人工鱼礁模型组合对紫红笛鲷幼鱼的诱集效果,可为人工鱼礁礁体组合设计和礁区布局设计等方面提供科学依据.本研究参照深圳杨梅坑人工鱼礁区的实际建礁情况,制作并模拟4组三种模型礁体组合、4组四种模型礁体组合,在方形试验水槽中以鱼类行为学的方法研究了这8组模型礁体组合对紫红笛鲷的诱集效果.4组三礁组合礁体模型试验结果表明,FHJ三礁组合对紫红笛鲷的集鱼效果非常明显,BFH、BCG、CHJ三礁组合对紫红笛鲷的集鱼效果较为明显.其诱集效果排序为:FHJ组合礁(53.84%)>BFH组合礁(44.85%)>BCG组合礁(38.11%)>CHJ组合礁(36.01%).4组四礁组合礁体的试验结果表明,4组四礁组合礁体模型对紫红笛鲷均具有较强的诱集效果,其诱集效果排序为:BGHJ组合礁(52.27%)>CFHJ组合礁(51.26%)>BCGJ组合礁(50.01%)>BCGH组合礁(45.05%).总体上,四礁组合的诱集效果优于三礁组合,人工鱼礁建设的礁群配置以多礁组合为佳.     

南海珠江口盆地东沙隆起区生物礁演化模式

南海是西太平洋最大的边缘海,其在形成演化过程中出现了有利于生物礁生长发育的环境。东沙隆起在中新世时期属于浅海环境,远离物源区,温度、盐度和水深适宜生物礁的生长和发育。通过地震资料的解释、测井、岩心资料的综合分析,并与相对海平面变化曲线对比,认为东沙隆起发育大量规模不等的生物礁,且其发育演化与相对海平面变化曲线和区域构造演化阶段可以对应起来。相对海平面的旋回性变化和复杂的构造演化过程结合,使得研究区生物礁具有较好的孔渗性,可以成为有潜力的油气储层。