唐山地区人工鱼礁礁体稳定性与抗滑移系数的研究

唐山地区人工鱼礁礁体稳定性与抗滑移系数的研究

人工鱼礁旨在改善海上生态环境，创造生物栖息地，为微生物提供繁殖、生长、威胁诱饵和保护敌人的场所，以实现保护、繁殖和提高捕鱼能力的目的，并将人工配置于海水中的建筑工地。通过对三种类型礁体稳定性和集鱼效果的比较,确定了适宜唐山祥云湾海洋牧场海域典型泥沙底质特点的人工鱼礁礁型。1材料和方法1.1鱼礁布局对比根据祥云湾海洋牧场泥沙底质特点,制作并投放了方形钢筋混凝土构件礁、圆台形岩石礁和船礁等三种鱼礁。三种鱼礁按“点、线、面”的布局分别投放了36300空方、225433空方和2275空方。三种鱼礁礁型设计实物图见图1-图3。1.1.1钢筋混凝土构件的沿海AAAA1.1.2圆形石礁BB1.1.3造船厂造船厂礁体由废旧船体经机器拆除、船体清洗后,内外侧布设铁纱网用水泥喷浆涂层而成,规格13m×5m×2m。1.2鱼礁的稳定性1.2.1鱼礁在海水中流体作用力日本学者中村充认为人工鱼礁产生的流速=式中:=π式中:在数学表达上,流速与流速导数函数为:=1/2×式中,将式(1)、式(2)代入式(3),经求导可得:=令==2π×式(4)简化为:=式(6)—式(8)中,式(8)为鱼礁在海水中作用力的通用公式,1.2.2抗滑移验算鱼礁投放后,为了防止滑动现象的发生,要求波流的作用力应小于礁体所受的最大摩擦力,即要求抗滑移系数必须大于1。抗滑移系数公式参照以下公式:=式中:1.2.3鱼礁抗倾斜安全研究礁体投放后,在波浪的作用下,除有滑移的可能外,还有倾覆的风险。为使礁体在波流作用下不翻滚,这就要求礁体的重力和浮力的合力矩=式中:1.3生物密度调查由于礁区内无法进行拖网,因此游泳动物定性调查采用地笼网与流刺网相结合的调查方式进行。生物密度调查以流刺网渔获量按每小时每公顷流刺网面积计算。流刺网为三重流刺网。每片网长度为30m,网高1m,下网条数为5条;地笼网每组长7m,共10组。2结果2.1海水最大波向角祥云湾海洋牧场海域实际水文特征为:平均水深8m,平均流速为0.26m/s,根据大潮实测确定海水最大波向角根据上述参数可计算由表2可知,几种礁体的抗滑移系数都高于1,均可防止礁体的滑移,不会出现滑动现象。2.2鱼礁抗倾斜安全研究根据王素琴、吴子岳和钟术求等的研究表明,由表3可知,几种礁体的抗倾覆系数都高于1,均可防止鱼礁的漂移,不会出现翻滚现象。2.3不同海域的水生保护效果2.3.1钢筋混凝土构件的捕鱼在A在A在A在A四种不同规格的钢筋混凝土构件礁诱集生物种类数量略有差异,表现为A在A在A在A在A刺网和地笼网集鱼情况见图4。2.3.2岩石礁和船礁的收集在B在B在C三种不同规格的礁体诱集生物种类数量略有差异,表现为B在B在B在C刺网和地笼网集鱼情况参见图5。3分析与讨论3.1礁体自身特性研究表明:7个礁体的抗漂移系数和抗倾覆系数均大于1,说明7种鱼礁在海中能保持安全稳定状态。波高、水深、迎流面积和礁体自身特性等对礁体安全性均有很大影响。随着波高和水深的不同,鱼礁受力也有所差异,当受力差异增大,鱼礁安全性易出现漂移、倾覆等现象的发生。当水流与迎流面接触时,会产生上升流,迎流面积越大,产生的上升流也越大。水动力的改变与流向角有密切关系。张硕等3.2流速流态的影响鱼礁对周围以及内部的流速流态产生直接影响,鱼礁的外部形状及内部构造不同,影响程度也不同4安