海上养殖设施与人工鱼礁融合布局流场分析

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摘  要

为拓展人工鱼礁的聚群功能,实现网箱及筏架多层次养殖的现代海洋牧场新模式,在网箱附近构建一定形态的人工鱼礁群,采用CFD软件并进行二次开发,模拟往复潮流,对鱼礁区流场分析。结果显示:网箱附近放置部分鱼礁,在海底流速为1m/s的情况下,礁区内布置的网箱(围栏) 养殖区域内的流速为0.60~0.80m/s;在礁区后方形成较大范围的涡流区,流速在0.2~0.67 m/s。根据大型网箱、围栏的投饲情况,分析了礁区内往复海流对养殖固形物携带能力。验证了人工鱼礁群、网箱及养殖筏架综合布局新模式的可行性。研究表明:人工鱼礁群落对内部放置的网箱具有一定的阻流作用,在鱼礁群落的后侧,适合贝类及藻类的筏架养殖。该研究为现代化海洋牧场生态环境构建提供了理论依据。

引  言

自20世纪70年代末以来,海洋牧场主要以人工鱼礁建设和增殖放流等为主要技术手段,对修复海域资源、恢复近海严重衰退的渔业资源起到了积极的作用。构建人工鱼礁群落,应用网箱及筏架等养殖设施,可有助于实现渔民的转产转业。通过人工鱼礁区、网箱及筏架在海洋牧场内综合布局,放流适量的底栖生物,吸引本地鱼群在人工鱼礁区中栖息繁衍,同时,在附近海域开展经济性鱼类的网箱养殖,养殖大型藻类和贝类,是现代海洋牧场的主要模式之一。美国自1968年正式提出了建设海洋牧场的计划,到2000年,人工鱼礁数量达到2400处,海洋渔业资源量是投放前的43倍。日本在人工鱼礁建设、藻场(海中林) 造成、鱼贝类增殖放流等技术研究与应用方面走在世界前列。中国的海洋牧场以政府推动、企业参与管理与经营,充分发挥了海洋牧场的产业价值,并兼顾安排“双转”渔民再就业。国内外科研人员对海洋牧场人工鱼礁单体及鱼礁群的布局技术做了大量的研究。白一冰等建立了吕四渔场组合型人工鱼礁群二维潮流数学模型,模拟礁群实施后周边海域水动力的变化。邹涛等用人工鱼礁投放区的座底海床基获取半年以上的水动力观测资料,通过谱分析、调和分析、滤波等方法分析该海区潮汐、潮流特征,并讨论余流特征。刘长根等对大窗箱型鱼礁、大小窗箱型鱼礁、“卐(万) 字”型鱼礁和双层贝类增殖礁进行流场分析,评价了鱼礁流场效应。兰孝政等研究了圆台型礁的流场特征,流场、流态大部分指标优于传统礁型。中国南方大部分养殖海域每年都会受到破坏性的台风影响,北方渤海海域多年一遇的大型风暴潮在寒潮大风期间极易发生自然灾害,摧毁海洋牧场的养殖设施,造成极大的经济损失。

本研究根据水流速度在不同水层分布情况,提出在养鱼网箱(围栏) 迎流面水域及其周边间隔均布多个人工鱼礁群落,在人工鱼礁区的背流面区域放置贝类及大型藻类筏架,用于台风期间遮挡较高的流速,同时起到集鱼和恢复海域生境的作用。本文对这种新型的人工鱼礁、网箱及筏架的布局模式,尤其是人工鱼礁区周边的流场及残饵粪便等污物的携带能力进行了分析研究。

海上养殖设施与人工鱼礁融合布局流场分析

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结  论

利用Fluent软件,对人工鱼礁群落、养殖网箱及贝、藻养殖筏架综合布局模式的流场做了深入分析。结果表明,在养殖网箱(围栏) 外围,尤其是台风作用在水面形成的迎流面方向交错设置人工鱼礁形成屏障,遮挡较高水流速度,可大幅降低流入礁群内的水流速度,对设置在内部的网箱(围栏) 起到了有效的保护作用。构建的规则半日潮往复水流模型,揭示了人工鱼礁区内携带网箱(围栏) 养殖过程中形成的沉淀物的能力。在小潮涨落潮期间,养殖沉淀物会有所上升,但随着中潮和大潮的到来,海底流速上升,加快了沉淀物的扩散,并提高了海流对沉积物的携带能力,养殖区域内的沉积物减少。网箱及筏架本身阻力对流速会有一定的影响,考虑到过于复杂的模型可能会影响结果的精确性,因此未能加入综合研究。贝、藻对扩散的沉积物具有一定的过滤与吸收能力,净化水质。目前该模型尚未深入研究,待贝藻对沉淀物吸收模型建立后进一步讨论。

海上养殖设施与人工鱼礁融合布局流场分析

END

原文始发于微信公众号(现代化海洋牧场):海上养殖设施与人工鱼礁融合布局流场分析

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