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基于水槽模型试验的人工鱼礁局部冲淤研究

王佳美 丁玲 唐振朝 贾晓平 张钟哲

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基于水槽模型试验的人工鱼礁局部冲淤研究

    作者简介: 王佳美 (1994—),女,硕士研究生,研究方向为人工鱼礁物理模型试验。E-mail:1322155435@qq.com;
    通讯作者: 唐振朝, tangzhenzhao@scsfri.ac.cn
  • 中图分类号: S 953.1

Study on local scour of artificial reef based on flume test

    Corresponding author: Zhenzhao TANG, tangzhenzhao@scsfri.ac.cn ;
  • CLC number: S 953.1

  • 摘要: 为提高人工鱼礁建设选址和礁体设计的科学性,基于试验水槽对两种人工鱼礁在粉砂黏土上的局部冲淤情况进行了物理模型试验,通过地形测量和理论分析,研究了不同流速下 (5组) 不同礁体结构 (2种) 人工鱼礁的局部冲淤情况。结果表明,在粉砂黏土底质上,当流速小于0.22 m·s−1时,泥沙扰动小,两种礁体的周围局部冲刷小,冲淤形态以礁体底板附近浮沙堆积为主,且随速度增大而增高;当流速大于0.22 m·s−1时,洗掘现象较为明显,鱼礁周围冲刷坑范围及深度随流速的增大而增大,而礁体周围泥沙堆积高度随速度增大而减小。支撑结构较为复杂的A礁冲淤现象显著且复杂,冲刷坑深度最大值位于礁体中间底部为−15 mm,且在礁后1倍礁高处出现长尾状泥沙堆积,其在0.27 m·s−1流速时达到最大值5 mm;而B礁冲淤现象不显著,仅在底板附近出现少量堆积与冲刷坑,但由于底板开口比较大导致B礁发生沉降。因此在今后的研究中应结合建设选址海域的底质及水文特征对礁体支撑结构和底板进行优化设计并进行模型试验及数值模拟,以避免礁体冲淤严重引起的沉降、掩埋等现象出现影响鱼礁建设效果。
  • 图 3  试验沙粒径级配曲线

    Figure 3.  Grain-size distribution curve

    图 2  试验区域

    Figure 2.  Test area

    图 4  测点分布

    Figure 4.  Measuring points distribution

    图 5  礁体侧面冲刷形态

    Figure 5.  Scouring pattern at reef corner

    图 6  礁后尾迹现象示意图

    Figure 6.  Wake pattern behind reef

    图 7  礁体侧面测点 (a)、中间测点 (b)、后方测点 (c) 和“尾巴”测点 (d) 的冲刷形态变化

    Figure 7.  Measured values of side measuring point (a), middle measuring point (b), rear measuring point (c) and "tail" measuring point (d) of reef

    图 8  流速为0.11 m·s−1 (a)、0.22 m·s−1 (b) 和0.34 m·s−1 (c) 时礁体周边冲刷形态及测点分布 (d)

    Figure 8.  Scouring pattern at velocities of 0.11 m·s−1 (a), 0.22 m·s−1 (b), 0.34 m·s−1 (c) and measuring points distribution

    图 9  礁体周围测点冲刷形态变化

    Figure 9.  Scouring pattern at measuring point around reef

    图 1  A礁与B礁礁体模型

    Figure 1.  Reef models of Reef A and Reef B

    表 1  礁体原型与礁体模型参数

    Table 1.  Prototype and model parameters of reefs

    礁体
    Reef
    原型 Prototype 模型 Model
    几何尺寸
    Geometry size/m
    质量
    Mass/t
    几何尺寸
    Geometry size/m
    质量
    Mass/t
    A礁 Reef A 3.6×3.0×5.5 15.55 0.18×0.15×0.275 2.0×10−3
    B礁 Reef B 4.0×3.6×6.0 21.02 0.20×0.18×0.30 2.56×10−3
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  • [1] 杨玉峰, 梁浩亮, 刘锦荣, 等. 国外人工鱼礁研究动向及对我国的启示[J]. 海洋开发与管理, 2019, 36(5): 19-25. doi:  10.3969/j.issn.1005-9857.2019.05.004
    [2] 杨吝, 刘同渝, 黄汝堪. 人工鱼礁的起源和历史[J]. 现代渔业信息, 2005, 20(12): 5-8.
    [3] 丁玲. 人工鱼礁设计优化的试验与仿真研究[D]. 大连: 大连海洋大学, 2018: 1-50.
    [4] 赖明贤. 台湾西南海域人工鱼礁礁体工程行为分析[D]. 高雄: 中山大学, 2000: 1-142.
    [5] 唐衍力, 唐璐璐, 孙利元, 等. 添加牡蛎壳粉对混凝土鱼礁性能的影响[J]. 中国海洋大学学报 (自然科学版), 2019, 49(S1): 1-8.
    [6] 王宏, 戴媛媛, 高燕, 等. 人工鱼礁在自然海水条件下的腐蚀寿命研究[J]. 海洋湖沼通报, 2018(2): 118-124.
    [7] 郑德斌, 栾凯, 刘克奉, 等. 四种方形鱼礁对黑鲪和大陇六线鱼的集鱼效果[J]. 河北渔业, 2019(8): 1-4. doi:  10.3969/j.issn.1004-6755.2019.08.001
    [8] 曾雷, 唐振朝, 贾晓平, 等. 人工鱼礁对防城港海域小型岩礁性鱼类诱集效果研究[J]. 中国水产科学, 2019, 26(4): 783-795.
    [9] 邓雅敏, 刘威, 何娇娇, 等. 流速和光色对人工鱼礁诱集条石鲷效果的影响[J]. 浙江海洋大学学报 (自然科学版), 2018, 37(3): 203-207, 214.
    [10] SMITH J A, LOWRY M B, SUTHERS I M. Fish attraction to artificial reefs not always harmful: a simulation study[J]. Ecol Evol, 2015, 5(20): 4590-4602. doi:  10.1002/ece3.1730
    [11] 赵林, 邓超, 于振江, 等. 组合式金字塔型人工鱼礁水动力学分析[J]. 渔业现代化, 2018, 45(6): 53-59. doi:  10.3969/j.issn.1007-9580.2018.06.009
    [12] 兰孝政, 万荣, 唐衍力, 等. 圆台型人工鱼礁单体流场效应的数值模拟[J]. 中国海洋大学学报 (自然科学版), 2016, 46(8): 47-53.
    [13] 刘心媚, 郑艳娜, 陈昌平, 等. 框架型与沉箱型人工鱼礁绕流特性的数值模拟[J]. 大连海洋大学学报, 2019, 34(1): 133-138.
    [14] 白一冰, 张成刚, 罗小峰. 吕泗渔场人工鱼礁群流场效应及稳定性研究[J]. 人民长江, 2018, 49(8): 25-30.
    [15] 付东伟, 陈勇, 陈衍顺, 等. 方形人工鱼礁单体流场效应的PIV试验研究[J]. 大连海洋大学学报, 2014, 29(1): 82-85.
    [16] CAMPBELL M D, ROSE K, BOSWELL K, et al. Individual-based modeling of an artificial reef fish community: effects of habitat quantity and degree of refuge[J]. Ecol Model, 2011, 222(23/24): 3895-3909.
    [17] FALCAO M, SANTOS M N, DRAGO T, et al. Effect of artificial reefs (southern Portugal) on sediment–water transport of nutrients: importance of the hydrodynamic regime[J]. Est Coast Shelf Sci, 2009, 83(4): 451-459. doi:  10.1016/j.ecss.2009.04.028
    [18] 李依伦. 水泥质人工鱼礁位移机制探讨[D]. 高雄: 中山大学, 2011: 1-120.
    [19] 欧容昌. 人工鱼礁工程行为与箱网锚碇装置之研究[D]. 高雄: 中山大学, 2002: 1-214.
    [20] 林军, 章守宇. 人工鱼礁物理稳定性及其生态效应的研究进展[J]. 海洋渔业, 2006, 28(3): 257-262. doi:  10.3969/j.issn.1004-2490.2006.03.015
    [21] 刘洪生, 马翔, 章守宇, 等. 人工鱼礁流场效应的模型实验[J]. 水产学报, 2009, 33(2): 229-236.
    [22] YUN D H, KIM Y T. Experimental study on settlement and scour characteristics of artificial reef with different reinforcement type and soil type[J]. Geotext Geomembranes, 2018, 46: 448-454. doi:  10.1016/j.geotexmem.2018.04.005
    [23] 徐园园. 单向流作用下立柱冲刷的试验研究[D]. 大连: 大连理工大学. 2018: 1-70.
    [24] 方海鹏, 吴跃亮, 张磊. 波流作用下环行桩群结构局部冲刷试验研究[J]. 人民长江, 2017, 48(S1): 30-33.
    [25] 于春洁, 吴非, 王丽勤. 水下生产设施基础冲刷模型试验与数值模拟分析[J]. 中国海上油气, 2017, 29(4): 145-151.
    [26] 房世龙, 陈红, 施小飞. 桥墩清水局部冲刷减速不冲防护技术试验研究[J]. 重庆交通大学学报 (自然科学版), 2016, 35(3): 71-77.
    [27] ALI K, SEOKKOO K, FOTIS S. Experimental and computational investigation of local scour around bridge piers[J]. Adv Water Resour, 2012, 37: 73-85. doi:  10.1016/j.advwatres.2011.09.013
    [28] 王兆印, 张新玉. 水库粘性淤积物泄空冲刷的模型试验研究[J]. 泥沙研究, 1989(2): 62-68.
    [29] 李文杰, 杨胜发, 李斌强, 等. 基于原型沙的三峡库区细颗粒泥沙冲淤模型实验研究[J]. 泥沙研究, 2016(3): 17-23.
    [30] 汪求顺. 近岸海床细泥沙输移及冲刷防护研究[D]. 大连: 大连理工大学, 2015: 83-87.
    [31] 丁玲, 王佳美, 唐振朝, 等. 水流作用下人工鱼礁局部冲刷的模型实验与数值模拟[J]. 水产学报, 2019, 43(9): 2015-2024.
    [32] 崔勇, 关长涛, 万荣, 等. 布设间距对人工鱼礁流场效应影响的数值模拟[J]. 海洋湖沼通报, 2011(2): 59-65. doi:  10.3969/j.issn.1003-6482.2011.02.008
  • [1] 丁玲唐振朝张钟哲 . 人工鱼礁最大静摩擦系数影响因素的试验研究. 南方水产科学, doi: 10.3969/j.issn.2095-0780.2018.01.010
    [2] 陶峰贾晓平陈丕茂唐振朝余景王宏 . 人工鱼礁礁体设计的研究进展. 南方水产科学,
    [3] 李勇洪洁漳李辉权 . 珠江口竹洲人工鱼礁与相邻天然礁附着生物群落结构研究. 南方水产科学, doi: 10.3969/j.issn.2095-0780.2013.02.004
    [4] 佟飞秦传新余景陈丕茂 . 粤东柘林湾溜牛人工鱼礁建设选址生态基础评价. 南方水产科学, doi: 10.3969/j.issn.2095-0780.2016.06.004
    [5] 佟飞唐振朝贾晓平陈丕茂 . 基于侧扫声纳方法的框架式人工鱼礁测量. 南方水产科学, doi: 10.3969/j.issn.2095-0780.2018.01.013
    [6] 陈钰祥黎小国佟飞唐振朝袁华荣曾雷陈丕茂 . 广东惠州东山海人工鱼礁对附近海域潮汐动力影响研究. 南方水产科学, doi: 10.12131/20180077
    [7] 沈裕鑫张硕吴立珍路吉坤伏光辉 . 灰色拓扑模型在海州湾人工鱼礁区水质预测的应用. 南方水产科学, doi: 10.12131/20190171
    [8] 张伟李纯厚贾晓平陈丕茂方良 . 人工鱼礁附着生物影响因素研究进展. 南方水产科学,
    [9] 梁君王伟定潘国良虞宝存 . 朱家尖人工鱼礁区鱼类和大型无脊椎动物群落结构变动初探. 南方水产科学, doi: 10.3969/j.issn.1673-2227.2010.04.003
    [10] 王宏陈丕茂李辉权陈应华贾晓平 . 澄海莱芜人工鱼礁区集鱼效果初步评价. 南方水产科学,
    [11] 郭禹章守宇林军 . 基于上升流效应的单位鱼礁建设模式研究. 南方水产科学, doi: 10.12131/20200008
    [12] 张伟李纯厚贾晓平陈丕茂方良 . 混凝土礁体和铁制礁体附着生物的多元统计分析. 南方水产科学, doi: 10.3969/j.issn.1673-2227.2009.03.005
    [13] 廖秀丽陈丕茂马胜伟陈海刚 . 大亚湾杨梅坑海域投礁前后浮游植物群落结构及其与环境因子的关系. 南方水产科学, doi: 10.3969/j.issn.2095-0780.2013.05.017
    [14] 刘志强许柳雄唐浩胡夫祥周成 . 不同工作姿态下立式双曲面网板水动力及周围流场特性研究. 南方水产科学, doi: 10.12131/20190221
    [15] 陈丕茂 . 广东人工鱼礁区增殖放流种类初探. 南方水产科学,
    [16] 黄梓荣梁小芸曾嘉 . 人工鱼礁材料生物附着效果的初步研究. 南方水产科学,
    [17] 陈丕茂袁华荣贾晓平秦传新蔡文贵余景舒黎明黎小国周艳波 . 大亚湾杨梅坑人工鱼礁区渔业资源变动初步研究. 南方水产科学, doi: 10.3969/j.issn.2095-0780.2013.05.016
    [18] 张伟李纯厚贾晓平陈丕茂方良 . 大亚湾混凝土鱼礁和铁制鱼礁附着生物群落结构的季节变化. 南方水产科学, doi: 10.3969/j.issn.2095-0780.2015.01.002
    [19] 王亮根李亚芳杜飞雁宁加佳徐磊肖雅元李纯厚 . 大亚湾人工鱼礁区和岛礁区浮游动物群落特征及对仔稚鱼的影响. 南方水产科学, doi: 10.3969/j.issn.2095-0780.2018.02.006
    [20] 周艳波蔡文贵陈海刚陈丕茂贾晓平 . 3种光照条件下六面锥型罩式人工鱼礁模型对花尾胡椒鲷的诱集效果. 南方水产科学, doi: 10.3969/j.issn.1673-2227.2010.01.001
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-04-14
  • 录用日期:  2020-05-26

基于水槽模型试验的人工鱼礁局部冲淤研究

    作者简介:王佳美 (1994—),女,硕士研究生,研究方向为人工鱼礁物理模型试验。E-mail:1322155435@qq.com
    通讯作者: 唐振朝, tangzhenzhao@scsfri.ac.cn
  • 1. 大连海洋大学海洋科技与环境学院,辽宁 大连 116032
  • 2. 中国水产科学研究院南海水产研究所,广东 广州 510300
  • 3. 中国水产科学研究院海洋牧场技术重点实验室,广东 广州 510300
  • 4. 广东省渔业生态环境重点实验室,广东 广州 510300

摘要: 为提高人工鱼礁建设选址和礁体设计的科学性,基于试验水槽对两种人工鱼礁在粉砂黏土上的局部冲淤情况进行了物理模型试验,通过地形测量和理论分析,研究了不同流速下 (5组) 不同礁体结构 (2种) 人工鱼礁的局部冲淤情况。结果表明,在粉砂黏土底质上,当流速小于0.22 m·s−1时,泥沙扰动小,两种礁体的周围局部冲刷小,冲淤形态以礁体底板附近浮沙堆积为主,且随速度增大而增高;当流速大于0.22 m·s−1时,洗掘现象较为明显,鱼礁周围冲刷坑范围及深度随流速的增大而增大,而礁体周围泥沙堆积高度随速度增大而减小。支撑结构较为复杂的A礁冲淤现象显著且复杂,冲刷坑深度最大值位于礁体中间底部为−15 mm,且在礁后1倍礁高处出现长尾状泥沙堆积,其在0.27 m·s−1流速时达到最大值5 mm;而B礁冲淤现象不显著,仅在底板附近出现少量堆积与冲刷坑,但由于底板开口比较大导致B礁发生沉降。因此在今后的研究中应结合建设选址海域的底质及水文特征对礁体支撑结构和底板进行优化设计并进行模型试验及数值模拟,以避免礁体冲淤严重引起的沉降、掩埋等现象出现影响鱼礁建设效果。

English Abstract

参考文献 (32)

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