渤海湾典型人工鱼礁区域流场分布与海床泥沙起动特征

由于我国渤海湾近海环境的不同程度污染及渔业资源的过度捕捞,人工鱼礁的建设作为改善海洋生态环境、增加渔业产量的重要措施已受到了日益受到重视。本文以渤海湾辽东湾区觉华岛近海人工鱼礁区域为研究对象,通过实施9组室内水槽模拟实验,采用PIV测试技术,重点研究了不同流速及鱼礁间距条件下人工鱼礁区域上升流、背涡流及海床泥沙临界起动切应力的变化特点。结果表明:随着流速增加,在相同人工鱼礁群间距条件下上升流特征值均呈现增加趋势,背涡流特征值变化不大;在同一流速下,不同间距的人工鱼礁群上升流在扩大25%间距时各项特征值达到最大;首个分礁群后背涡流特征值随间距增加而有增大趋势,最大面积也出现在扩大25%间距鱼礁区域;另一方面,通过对比分析人工鱼礁投放前、后泥沙临界起动切应力变化特点,表明在投放人工鱼礁后,各个单体礁前后区域较未投放人工鱼礁群前海床泥沙更容易起动;对于相邻的单体礁,沿水流方向的前一个礁体前后的泥沙较后部礁体前后的泥沙更易起动。本项研究成果对渤海湾觉华岛等近海人工鱼礁优化布局与投放操作流程和渔业资源增产增收具有重要指导意义。

渤海辽东湾典型人工鱼礁区域水沙动力特征与格局优化探讨

人工鱼礁是改善海洋生态环境、提高渔业产量的有效措施之一,不同规模的人工鱼礁会产生不同的流场效应。本文以渤海辽东湾觉华岛人工鱼礁区拟投放的方形人工鱼礁区域为研究对象,采用PIV粒子图像测速技术,实施了20组室内水槽实验,模拟了不同流速条件下不同布设间距对单位礁流场的影响及紊动效应。结果表明:随着流速增加,同一间距下上升流和背涡流的高度、长度、面积等特征值均呈增加的趋势;背涡流特征值整体上呈现出随间距的增加先增大后减小的趋势,投放人工鱼礁后紊动强度较投放前要大,有利于泥沙及鱼饵等营养物质颗粒的起悬和生物资源的增产。在此基础上采用熵值法基于水动力学特性和经济成本对4种间距下的流场效应进行了评价,在考虑水动力指标情况下,流场效应综合得分从大到小表现为1.25L>1.00L>0.75L>1.50L;纳入成本指标后,综合得分表现为1.25L>1.00L>1.50L>0.75L,而且,在1.25L与1.00L之间差距很小,经精细化模拟在1.15L处达到相对极大值。因此,在实际投放方形鱼礁群时在原设计间距的基础上扩大15%为最优方案,可供人工鱼礁建设提供了参考依据。