深圳杨梅坑人工鱼礁区礁体设计的水动力学研究

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1、上海海洋大学硕士学位论文深圳杨梅坑人工鱼礁区礁体设计的水动力学研究摘要人工鱼礁是人为设置在海中的构造物，可为鱼类等水生生物营造适宜的栖息、生长、繁育场所。近年来，包括广东省在内的我国大力推进人工鱼礁建设，但礁体的设计尚未形成成熟的技术体系，人工鱼礁建设未能发挥应有的效果。本文以深圳杨梅坑试点礁区所投放的8种钢筋混凝土制鱼礁单体为研究对象，通过水槽模型实验、鱼礁单体稳定性计算和CFD数值模拟等3种手段，对人工鱼礁礁体的稳定性问题和投放后流场流态变化等问题进行了对比分析，以期为人工鱼礁礁体的设计提供理论依据。通过水槽试验，测定了方型对角中连式水泥礁(

2、A)、方型对角板隔式水泥礁(B)、塔形横管架式水泥礁(C)、车叶型竖板式水泥礁(D)、方型回字三层横架式水泥礁(E)、圆柱型三层横架式水泥礁(F)、六面柱型罩式水泥礁(G)和六面锥型罩式水泥礁(H)等8种鱼礁在纯流作用下和波流共同作用下，单礁和双礁的受力情况。同时也对单礁的稳定性和双礁的抗滑移抗翻滚性能进行了判定计算。据此而得出各种礁体的受力状况和稳定情况：纯流工况下，D和E型礁体的阻力增长幅度随拖速的增长最为缓慢，其抗滑移抗翻滚性能在8种鱼礁单体中最好，其次是F和H型礁体模型，当拖速增大而发生滑移或翻滚时，F和H型礁将会先发生翻滚而失稳，D型礁

3、将会先发生滑移而失稳，E型礁先发生翻滚而失稳。波流共同作用下，同样也是D和E型礁的抗滑移抗翻滚性能最好。双礁的工况中，在120cm间距时，G型礁对水流或波浪的消弱作用最强，后方礁体所受水平阻力的变化幅度最小，抗滑移抗翻滚性能也较其他4种进行了双礁测定的礁体好；在80cm间距时，H、G和C等3种双礁组合中后方礁体的抗滑移抗翻滚性能较好。迎流面和礁体自重是礁体设计时应考虑的重要因素。礁体稳定性的计算结果表明，已投放在深圳杨梅坑人工鱼礁区的A、B、D和E等4种礁体的抗滑移抗翻滚性优良，在波浪条件突然改变的情况下不会发生翻滚或滑移，在台风来临时的抗滑移抗

4、翻滚系数大于1；其中D和E型礁的抗滑移抗翻滚性能比A和B型礁的好。人工鱼礁投放后，上升流和背涡流的造成范围是评价人工鱼礁生态效应的重要指标之一。本文应用CFD数值模拟方法，对不同礁高的方型和三角型两种礁体进行了3种来流方式下流场流态的二维数值模拟，结果显示：上升流和背涡流上海海洋大学硕士学位论文均与礁体的形状和大小有关。在人工鱼礁的礁体设计中，应首先进行礁体模型水槽试验，对礁体的稳定性进行计算，进一步通过CFD数值模拟对礁体造成的流场流态展开定量研究，并辅以生物诱集效应的研究，最终达到科学设计人工鱼礁的目的。关键词：人工鱼礁设计，水动力学，稳定性

5、，数值模拟，深圳杨梅坑人工鱼礁区Ⅱ上海海洋大学硕士学位论文HydrodynamicsResearchofArtificialReefinYang··MeikengAreaofShenZhenABSTRACTAnartificialreefisaman-made,underwaterstructure,typicallybuiltforthepurposeofpromotingmarinelifecommunitystructureandthehabitatenvironment，providingnewhabitatforsettlementan

6、dshelterforeggs，larvae,juveniles，favoringrecruitment，recoveringofqualityofenvironmentandfisheryresources．Inrecentyears，artificialreefprogramshavebeendevelopedrapidlyinChina．Butthelackofreefdesignsystemisstilltheimportantproblemtosolve．Inthisthesis，eightkindsofreefs，whichhaveb

7、eendeployedinYangmeikengreefareaofShenzhen,areinvestigatedbymodelexperiments，stabilitycomputationandCFDsimulation．Thestabilityandflowfieldofreefsareanalyzedtoimprovethereefdesigntectmology．Determinedcurrentresistanceandcalculatedoftheanti-rollingcoefficientandanti-slidecoeffi

8、cientofartificialreefthroughtheflumeexperiment．Alltheresultsshowedth