唐山地區(qū)人工魚礁礁體穩(wěn)定性與抗滑移系數(shù)的研究

唐山地區(qū)人工魚礁礁體穩(wěn)定性與抗滑移系數(shù)的研究

人工魚礁旨在改善海上生態(tài)環(huán)境，創(chuàng)造生物棲息地，為微生物提供繁殖、生長、威脅誘餌和保護敵人的場所，以實現(xiàn)保護、繁殖和提高捕魚能力的目的，并將人工配置于海水中的建筑工地。通過對三種類型礁體穩(wěn)定性和集魚效果的比較,確定了適宜唐山祥云灣海洋牧場海域典型泥沙底質(zhì)特點的人工魚礁礁型。1材料和方法1.1魚礁布局對比根據(jù)祥云灣海洋牧場泥沙底質(zhì)特點,制作并投放了方形鋼筋混凝土構(gòu)件礁、圓臺形巖石礁和船礁等三種魚礁。三種魚礁按“點、線、面”的布局分別投放了36300空方、225433空方和2275空方。三種魚礁礁型設(shè)計實物圖見圖1-圖3。1.1.1鋼筋混凝土構(gòu)件的沿海AAAA1.1.2圓形石礁BB1.1.3造船廠造船廠礁體由廢舊船體經(jīng)機器拆除、船體清洗后,內(nèi)外側(cè)布設(shè)鐵紗網(wǎng)用水泥噴漿涂層而成,規(guī)格13m×5m×2m。1.2魚礁的穩(wěn)定性1.2.1魚礁在海水中流體作用力日本學者中村充認為人工魚礁產(chǎn)生的流速=式中:=π式中:在數(shù)學表達上,流速與流速導數(shù)函數(shù)為:=1/2×式中,將式(1)、式(2)代入式(3),經(jīng)求導可得:=令==2π×式(4)簡化為:=式(6)—式(8)中,式(8)為魚礁在海水中作用力的通用公式,1.2.2抗滑移驗算魚礁投放后,為了防止滑動現(xiàn)象的發(fā)生,要求波流的作用力應小于礁體所受的最大摩擦力,即要求抗滑移系數(shù)必須大于1?？够葡禂?shù)公式參照以下公式:=式中:1.2.3魚礁抗傾斜安全研究礁體投放后,在波浪的作用下,除有滑移的可能外,還有傾覆的風險。為使礁體在波流作用下不翻滾,這就要求礁體的重力和浮力的合力矩=式中:1.3生物密度調(diào)查由于礁區(qū)內(nèi)無法進行拖網(wǎng),因此游泳動物定性調(diào)查采用地籠網(wǎng)與流刺網(wǎng)相結(jié)合的調(diào)查方式進行。生物密度調(diào)查以流刺網(wǎng)漁獲量按每小時每公頃流刺網(wǎng)面積計算。流刺網(wǎng)為三重流刺網(wǎng)。每片網(wǎng)長度為30m,網(wǎng)高1m,下網(wǎng)條數(shù)為5條;地籠網(wǎng)每組長7m,共10組。2結(jié)果2.1海水最大波向角祥云灣海洋牧場海域?qū)嶋H水文特征為:平均水深8m,平均流速為0.26m/s,根據(jù)大潮實測確定海水最大波向角根據(jù)上述參數(shù)可計算由表2可知,幾種礁體的抗滑移系數(shù)都高于1,均可防止礁體的滑移,不會出現(xiàn)滑動現(xiàn)象。2.2魚礁抗傾斜安全研究根據(jù)王素琴、吳子岳和鐘術(shù)求等的研究表明,由表3可知,幾種礁體的抗傾覆系數(shù)都高于1,均可防止魚礁的漂移,不會出現(xiàn)翻滾現(xiàn)象。2.3不同海域的水生保護效果2.3.1鋼筋混凝土構(gòu)件的捕魚在A在A在A在A四種不同規(guī)格的鋼筋混凝土構(gòu)件礁誘集生物種類數(shù)量略有差異,表現(xiàn)為A在A在A在A在A刺網(wǎng)和地籠網(wǎng)集魚情況見圖4。2.3.2巖石礁和船礁的收集在B在B在C三種不同規(guī)格的礁體誘集生物種類數(shù)量略有差異,表現(xiàn)為B在B在B在C刺網(wǎng)和地籠網(wǎng)集魚情況參見圖5。3分析與討論3.1礁體自身特性研究表明:7個礁體的抗漂移系數(shù)和抗傾覆系數(shù)均大于1,說明7種魚礁在海中能保持安全穩(wěn)定狀態(tài)。波高、水深、迎流面積和礁體自身特性等對礁體安全性均有很大影響。隨著波高和水深的不同,魚礁受力也有所差異,當受力差異增大,魚礁安全性易出現(xiàn)漂移、傾覆等現(xiàn)象的發(fā)生。當水流與迎流面接觸時,會產(chǎn)生上升流,迎流面積越大,產(chǎn)生的上升流也越大。水動力的改變與流向角有密切關(guān)系。張碩等3.2流速流態(tài)的影響魚礁對周圍以及內(nèi)部的流速流態(tài)產(chǎn)生直接影響,魚礁的外部形狀及內(nèi)部構(gòu)造不同,影響程度也不同4安