人工魚礁作為現(xiàn)代海洋牧場建設的重要內(nèi)容,人工魚礁的投放將對天然海域流場環(huán)境產(chǎn)生一定的影響,同時也會改變海底底床泥沙的沖刷與淤積過程。研究自然海域條件下的人工魚礁區(qū)的流場環(huán)境和底床沖淤效果對分析人工魚礁投放后的物理穩(wěn)定性和生態(tài)效應具有重要意義。本文基于非結構網(wǎng)格,采用有限體積法的三維海洋數(shù)值模型FVCOM及其泥沙模型來展開研究,建立了以馬鞍列島人工魚礁區(qū)為主要研究區(qū)域的東中國海潮流數(shù)值模型,非結構網(wǎng)格對人工魚礁在模型網(wǎng)格中得到良好體現(xiàn),網(wǎng)格具有較高的分辨率。采用將魚礁近似概化為密閉、無透水的固體,減去相應礁體高度的水深的方法來計算人工魚礁在天然海域?qū)χ車Ｓ蛄鲌龊湍嗌郴顒拥挠绊?并實驗模擬了人工魚礁山的應用。采用馬鞍列島多個站點的潮位和流速流向以及泥沙資料對模型潮流動力場計算結果進行驗證,驗證結果表明:潮位驗證精度較高,流向的驗證結果好于流速值,具有較好的精度,可以作為泥沙場運算基礎。通過對模型中泥沙參數(shù)的測定和調(diào)試,并對5個站點懸浮泥沙含量在大小潮期間分別進行了率定,大、小潮期間的表層、0.6H、底層的懸浮泥沙含量的周日相對誤差的平均值小于15%,表明對泥沙場的模擬達到一定精度。依據(jù)模型結果分析了人工魚礁區(qū)在大、小潮期間漲急、落急時的表、底層流速分布及其對比有無人工魚礁時的差異,通過潮流場、懸浮泥沙含量、底床層厚的分析結果表明,嵊山人工魚礁區(qū)與黃礁人工魚礁山的懸浮泥沙含量和底床層厚的變化主要受到潮流的影響,由人工魚礁引起的懸浮泥沙濃度差異為±0.015g/l以內(nèi),而底床厚度變化則在±1m范圍內(nèi)。人工魚礁對底床沖刷的影響范圍在30-100m,距離礁體100m以上基本不受到影響。對于海洋牧場人工魚礁區(qū)的建設而言,由人工魚礁引起的流場變化和泥沙侵蝕、懸浮、輸運、沉積等過程是局部過程,對于較大區(qū)域的海域而言,在更長的時間范圍內(nèi),其沖淤的影響范圍是比較小的,底床層厚也將趨于穩(wěn)定。
【學位單位】：上海海洋大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：S953.1
【部分圖文】：

圖 2-1 全域計算網(wǎng)格和水深Figure 2-1 Global compute grid and bathymetry邊界與初始條件設置用冷啟動，開邊界處設置潮邊界條件，其余開邊界條件設 55 個開邊界點。模型主要由開邊界的潮汐調(diào)和常數(shù)驅(qū)動參數(shù)來自于 TPXO8 數(shù)據(jù)集，主要包括 8 個半日和全日分O1,P1,Q1，以及分別代表半月和月周期的 Mf和 Mm分潮，個分潮的振幅和遲角。外模態(tài)計算時間步長取 0.1s，內(nèi)模的溫度取定值為 25℃、鹽度取定值為 35。模型運行時間0 時至 2018 年 11 月 12 日 0 時共 42 天。本算例模型未考的影響。算采用冷啟動，初始流速為 0，經(jīng)開邊界潮汐驅(qū)動水位起采用冷啟動，即設置初始懸浮泥沙濃度為 0，待經(jīng)過 42

圖 2-2 研究區(qū)域觀測站點分布Figure 2-2 Study area observation site distribution2.3 人工魚礁的設置馬鞍列島人工魚礁區(qū)投放的礁體采用十字型框架鋼筋混泥土結構，分為Ⅰ型單層十字型魚礁和Ⅱ型雙層十字型魚礁，Ⅰ型魚礁中心主體為 2m×2m×2.3m，兩側各延展 1m，總體積為 27.6 空方；Ⅱ型魚礁中心主體為 2m×2m×4m，兩側各延展 1.5m，總體積為 64 空方(圖 2-3)。投放的單位魚礁群也分為兩種投放方式，共 11 個魚礁群(圖 2-4)，圖中黑點分別表示魚礁群的中心點和四個角點。嵊山后頭灣內(nèi)兩行平行排列的礁群單體由Ⅱ型雙層十字型魚礁組成，外側每個中心點與角點均以5個Ⅱ型魚礁單體組成(圖2-4)，單位礁群布設面積為70m×70m；內(nèi)側為Ⅱ型魚礁 5×5 的方陣排列，單位礁群布設面積為 50m×50m；最內(nèi)側的則由Ⅰ型魚礁單體組成，也為5×5的方陣排列，單位礁群布設面積為40m×40m。

圖 2-2 研究區(qū)域觀測站點分布Figure 2-2 Study area observation site distribution置礁區(qū)投放的礁體采用十字型框架鋼筋混泥型雙層十字型魚礁，Ⅰ型魚礁中心主體為體積為 27.6 空方；Ⅱ型魚礁中心主體為 2m為 64 空方(圖 2-3)。投放的單位魚礁群也圖 2-4)，圖中黑點分別表示魚礁群的中心排列的礁群單體由Ⅱ型雙層十字型魚礁組型魚礁單體組成(圖2-4)，單位礁群布設面5 的方陣排列，單位礁群布設面積為 50m成，也為5×5的方陣排列，單位礁群布設面
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本文編號：2867052