2020, Vol. 27
20世纪80年代初, 中国开启人工鱼礁建设步伐, 截至2018年底, 人工鱼礁投放量已达8325万空方左右, 遍布中国所有沿海城市[1-2]。随着各阶段海域资源与生态环境变化, 人工鱼礁投放目的由最初的促使鱼类诱集与繁殖到增殖养护渔业资源、修复生态环境, 其作用效果是积极、显著的[3-6]。面对人工鱼礁投放量的进一步增加, 各管理部门及环境学者在保证人工鱼礁达到建设效果的前提下, 提出“减量增质提效”的建设策略, 提升人工鱼礁绿色发展水平[7-8], 建设基础是确定合理的单位鱼礁规模。因此, 需全面了解多指标单位鱼礁投放模式下人工鱼礁的建设效果, 建立健全的人工鱼礁建设效果评价模型, 进而确立多层面人工鱼礁建设规划方案。
以物理、环境、生物指标为标准的人工鱼礁建设效果评价均有研究, Santos等[9]和Israel等[10]通过调查建礁前后物种数量、资源丰度等变化评价建礁效果; Mazzei等[11]证明人工鱼礁区初级生产力水平较高; Ceccaldi[12]分析了建礁区流场效应变化特征, 说明礁区流场效应是营养物质与悬浮颗粒运动的主要原因。人工鱼礁建设之初主要目的是通过礁体周围产生的独特流场作用[13-14], 刺激营养盐、底质颗粒和初级生产力等的产生与传递[15-16], 以食物供给与生境改造的形式达到增殖浮游生物、中上层游泳生物与底栖生物资源的作用[17-19], 因此人工鱼礁流场效应是人工鱼礁发挥生态与生物效应的主要实现路径之一, 是单位人工鱼礁规模选择的重要依据。
目前, 关于人工鱼礁流场效应研究主要围绕上升流与背涡流流场特性展开, 按功能分为评价性研究和规划性研究, 其中评价性研究较多, 主要评价不同人工鱼礁单体及同类鱼礁不同布设间距下上升流与背涡流流场高度、流速及体积等的变化规律[20-22], 而规划性研究仅有通过案例形式对回字形单位鱼礁组合优化形式的研究[23]。实际中, 人工鱼礁流场效应受人工鱼礁投放量、布设模式与间距、鱼礁高度等多个鱼礁规模指标影响, 为实现经济高效的建礁策略, 本研究将人工鱼礁流场效应强度作为评价单位鱼礁发挥效用的指标, 通过建立单位鱼礁规模指标与流场效应间的定量关系作为理论规划依据。流场效应研究摒弃对上升流与背涡流局部细微流场影响的分析, 直接从宏观角度以上升流与背涡流体积作为表征人工鱼礁流场效应作用的指标, 通过分指标法建立流场体积多元非线性回归模型后, 以实际案例将模型应用于规划建设中, 验证人工鱼礁流场效应模型的实用性与可行性。研究中流场数据采用ANSYS软件的大涡模拟模型获得, 模拟数据通过验证切实可用[24]。
1 材料与方法 1.1 单位鱼礁数值模型人工鱼礁的选择主要取决于人工鱼礁投放目的、水文与地理条件, 实验中采用适合于改变海流形态且内部结构简单的米字型礁体, 这种礁体以其稳定性与方便性被广泛应用于东海人工鱼礁区, 米字型人工鱼礁由钢筋混凝土构成边长(d)为3 m的正方体人工鱼礁单体, 通透特性为27.37% (混凝土体积/空方体积)。为获取不同投放量下多种单位鱼礁组合方式流场特征, 通过数值模拟实验在数值水槽中对单位鱼礁进行配置组合, 数值水槽入流面至单位鱼礁距离为3倍单位鱼礁边长(length of unit artificial reef, L), 单位鱼礁尾至出流面15L, 鱼礁左、右至水槽壁面均为3L, 根据人工鱼礁高度为水深1/10时上升流流场效应显著的特点[25], 数值水槽高度设为30 m。根据单位鱼礁投放数量(throwing amount, Ta)差异将人工鱼礁组合按照数量分成4、9、16、25共4种, 每种单位鱼礁投放量分别为108、243、432和675空方, 单位鱼礁呈正方形布设模式Lm (laying mode), 分别为2×2、3×3、4×4、5×5, 单位鱼礁布设间距Ld (laying distance)按人工鱼礁单体边长倍数表示, 分别为0d、0.5d、1.0d、1.5d、2.0d、3.0d和4.0d, 鱼礁高度H (height of artificial reef)为3 m, 图 1为3×3的单位鱼礁布设参量示意图。数值水槽来流速度取人工鱼礁投放区域一般流速0.5 m/s, 来流方向垂直于礁体组合正向。米字型人工鱼礁数值实验已经过水槽试验验证并证明该模型的准确性与可行性, 上述所有模型构建、网格划分与数值模拟实验均在ANSYS16.1中完成。
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图 1 米字型单位人工鱼礁建设指标 d:鱼礁单体边长; Ld:布设间距; H:鱼礁高度; L:单位人工鱼礁边长. Fig.1 Construction indicators of unit Mi-zi artificial reefs d: side length of single artificial reefs; Ld: laying distance; H: height of artificial reefs; L: side length of unit artificial reefs. |
湍流模型的选择直接影响数值模拟结果的准确性与可靠性, 基于已有试算经验[26], 本研究选用大涡模拟法(large-eddy simulation, LES)。大涡模拟使用瞬时的Navier Stokes方法直接模拟湍流中的大尺度涡, 通过近似的模型来考虑小尺度涡的模拟效果对大涡的影响, 进而模拟出所有大于网格尺度涡的运动。模型边界条件设定对模拟的真实性同样至关重要, 本次模型数值水槽底面与人工鱼礁表面设为壁面(wall)边界条件, 采用无滑移边界参数, 侧面与上顶面设为对称边界条件(symmetry), 来流方向面设为速度入口边界条件(velocity-inlet), 出流方向设为速度出口(速度为来流速度负值)边界条件(velocity-outlet)。模型压力速度耦合采用PISO算法进行迭代计算, 流体密度设定为海水典型密度1024 kg/m3, 重力参数为9.81 m/s2, 图 2为数值模拟水槽示意图。
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图 2 数值模拟实验计算域 d:鱼礁单体边长; L:单位人工鱼礁边长. Fig.2 Calculation domain for numerical simulation experiment d: side length of single artificial reefs; L: side length of unit artificial reefs. |
以各布设模式下模拟所得单位鱼礁流场数据为基础, 根据人工鱼礁建设目标差异, 选取不同标准下上升流与背涡流体积作为流场效应指标。本研究选择垂向速度分别小于0.05、0.10、0.15和0.20倍来流速度区为上升流效应区, 选取沿来流方向流速绝对值分别小于0.80、0.85、0.90和0.95倍来流速度区为背涡流效应区, 以此标准计算各速度比下流场体积, 流场体积指选取有效速度所围成包络面的体积, 以100~110 s数值实验结果平均值作为流场体积计算值。图 3为上升流与背涡流流场体积选择示意图, 上升流与背涡流区选择及流场体积均通过MATLAB程序计算获取, 文中分别提取单位人工鱼礁最前部上升流和最后部背涡流进行讨论, 建立模型时流场体积通过相对体积形式表示, 上升流相对体积(relative upwelling volume, Vu)指上升流流场体积与人工鱼礁单体体积之比, 背涡流相对体积(relative back eddy volume, Vb)指背涡流流场体积与人工鱼礁单体体积之比。
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图 3 上升流与背涡流流场体积 Fig.3 Upwelling and back eddy volume |
单位鱼礁规模指标需要代表建礁工程模式需求, 分别通过人工鱼礁建设范围与强度体现, 建设范围指可以表征单位鱼礁空间可达性的指标, 建设强度指可以表示单位鱼礁空间密集程度的指标。人工鱼礁属于人为投放的海底建筑物, 其建筑特性与城市高楼相似, 基于城市风道规划标准[27-29], 提出以单位鱼礁边长和高度作为人工鱼礁建设范围指标, 以单位鱼礁容积率作为人工鱼礁建设强度指标。综合单位鱼礁布设模式条件, 本研究首次将单位鱼礁规模指标分为两种等级:一级指标表示直接决定单位鱼礁建设特征的指标, 包括人工鱼礁投放量、布设间距; 二级指标可由一级指标通过函数形式计算获得, 包括单位鱼礁边长与单位鱼礁容积率(volume ratio of unit artificial reefs, VR), 其中单位鱼礁边长指人工鱼礁组合区边界长度, 单位鱼礁容积率指单位鱼礁区人工鱼礁投放量与单位鱼礁整个空间体积之比, 模型建立时采用相对边长Lr (relative length)表示, 为单位鱼礁边长与鱼礁单体边长比值, 相对边长与容积率是一级指标单位鱼礁投放数量与布设间距的函数。由于本研究中单位鱼礁为均匀布设模式, 鱼礁高度为鱼礁单体高度, 故不考虑高度指标。另一方面人工鱼礁规模指标需要代表建礁目标, 本研究中建礁目标通过人工鱼礁建设所要达到的不同速度流场效应体现, 即目标速度比Tv (target velocity ratio)指标, 目标速度比为鱼礁规模的一级指标, 分别采用上升流速度比Ru (ratio of upwelling velocity)与背涡流速度比Rb (ratio of back eddy velocity)[23], 其中上升流速度比取值分别为0.05、0.10、0.15和0.20, 背涡流速度比取值分别为0.80、0.85、0.90和0.95。
1.4 流场体积模型建立为建立流场体积综合评价模型, 本研究首次提出利用数理统计方法建立多个自变量(各单位鱼礁规模指标)与一个因变量(流场体积)的多元非线性回归模型, 流场体积数学模型采用单一指标法建立[28]。单一指标法指单独考虑每个规模指标与流场体积间的关系, 分别建立流场体积最佳单一指标回归模型[30]。设流场体积y与规模指标xi (1, 2, …, n)建立最佳一元回归模型函数为y=fi(xi), 通过各单元模型的R2、F检验和相对误差值验证其可靠性[31-32]。然后将验证合格的单一指标模型按照多元线性回归方程形式逐一叠加, 检验叠加方程的可靠性, 若模型不满足要求则进一步考虑各建礁指标间相互作用, 将叠加模型整合, 由此建立流场体积多元回归模型, 数学表达式如式(1)。采用单一指标法建立的体积模型与实际情况吻合度较高, 便于解释模型的物理含义。本研究利用MATLAB中的拟合函数ployfit进行实验数据的单元回归拟合, 应用nlinfit函数建立流场体积与规模指标的多元非线性模型, 使用Gauss- Newton法进行模型优化[33],
| $ y = \sum\limits_{i = 1}^n {{a_i}{f_i}({x_i}) + \sum\limits_{j = i + 1}^n {{a_j}{x_i}{x_{i + 1}} + k} } $ | (1) |
上升流与背涡流流场体积回归模型建立中, 首先选择单位鱼礁规模一级指标与流场体积进行单元回归分析, 其次以单指标模型结构模式为基础, 建立流场体积与鱼礁规模一级指标模型, 最后将一级指标与二级指标融合建立流场体积综合回归模型。
2.1 上升流流场体积模型建立 2.1.1 上升流体积单元回归分析应用ployfit拟合函数首先依次对人工鱼礁的各一级指标单位鱼礁投放量、人工鱼礁布设间距及目标速度比与相应上升流流场体积进行单元拟合, 图 4~6分别为上述3个指标因子与流场相对体积的拟合效果图, 结果表明均匀布设模式下单位人工鱼礁建设规模的直接影响指标为一级指标, 其中对上升流相对体积影响最大的指标为目标速度比值, 其次为投放量, 布设间距指标对上升流相对体积影响最小。图 4中, 上升流相对体积随单位鱼礁投放量增加呈线性增长趋势, 其单元回归模型为Vu1= 5.500Ta−0.421, 其R2为0.973;上升流相对体积随布设间距增加呈现先增后降的三次函数关系, 最大值为0.5d布设间距处, 其单元回归模型为Vu2=0.064Ld3−1.165Ld2+4.316Ld+12.647, 其R2为0.994;相对体积随着目标速度比取值增加逐渐降低, 当速度比取值大于0.15时, 有效目标体积变化较小, 呈幂函数变化趋势, 回归模型为Vu3=39.983Ru−2.029, 其R2为0.995。根据单元回归模型建立上升流体积综合评价模型, 模型为Vu= a1Ta+b1Ld3+b2Ld2+b3Ld+c1Ruc2。
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图 4 单位鱼礁投放量与上升流相对体积拟合效果图 Fig.4 The fitting curve of laying amount of unit artificial reefs and relative upwelling volume |
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图 5 单位鱼礁布设间距与上升流相对体积拟合效果图 Fig.5 The fitting curve of laying distance of unit artificial reefs and relative upwelling volume |
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图 6 速度比与上升流相对体积拟合效果图 Fig.6 The fitting curve of velocity ratio and relative upwelling volume |
根据上升流体积综合评价模型一般形式, 利用Matlab软件提供的nlinfit函数拟合上升流相对体积多元非线性综合模型, 结合单位鱼礁规模二级指标, 最终得到米字型人工鱼礁上升流体积与单位鱼礁规模指标的定量关系为:
| $ \begin{array}{*{20}{c}} {{V_{\rm{u}}} = {{\rm{T}}_{\rm{a}}} \times (0.002L_{\rm{r}}^2 - 0.055{L_{\rm{r}}} - 2.429{V_{\rm{R}}} \times {R_{\rm{u}}} + }\\ {0.011R_{\rm{u}}^{ - 1.833} + 0.227{L_{\rm{d}}} + 0.437)} \end{array} $ | (2) |
式中, 二级指标相对边长Lr=Ld×(Ta0.5−1)+Ta0.5, 容积率VR=Ta/Lr2, 一级指标Ta为人工鱼礁投放量, Ru为目标速度比, Ld为布设间距。
基于已有上升流体积模型, 对其极限数值进行检验。当Ta=0, 说明人工鱼礁投放量为零, 模型结果Vu为0, 无上升流, 与投放实际相符, 故Ta取值应大于0;若Ta存在, 当Ru为0时, 表示所取上升流速度为垂向速度小于0倍来流速度, 即小于0 m/s, 模型存在意义, 故Ru的取值为任意实数, 说明目标速度比值可以取任意满足规划要求的数值; 结合实际, Ld取值范围为大于等于0的任意值。因此, 当各指标满足取值范围时, 上升流体积模型各变量极限取值数据存在意义, 模型具有一定实用性。
2.1.3 模型验证用上升流相对体积回归模型求解出的各单位鱼礁规模指标下流场相对体积拟合值, 与模拟值数据进行对比, 结果及对应残差如图 7所示。通过回归模型计算的上升流相对体积值与数值实验值基本一致, 由残差数据得出该模型共出现2个异常值点, 分别为675空方投放量下, 布设间距为4d时, 速度比为0.05和0.2的相对体积值, 已有研究说明当布设间距大于4d时[26], 横向相邻礁体上升流流场间有体积间隔现象, 投放量越大, 效果越显著, 这可能是影响异常值的原因。上升流相对体积回归模型规划值与模拟值相对误差值为18.61%, R2=0.957, 说明回归拟合效果较好; F=476, 大于Fα(0.1)=2, 说明总体回归方程显著, 该方程可以较准确地反映单位鱼礁规模指标对流场体积的影响效果与规律。
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图 7 上升流相对体积回归值与残差 *:模拟值, ○:回归值. Fig.7 The regression value of relative volume of upwelling current and the residual *: simulated value; ○: regression value. |
与上升流相对体积回归模型计算方法相同, 图 8~10分别为单位人工鱼礁投放量、人工鱼礁布设间距及目标速度比3个一级指标因子与背涡流流场相对体积的单元回归拟合效果图。结果表明均匀布设模式下表示单位鱼礁规模的一级指标中, 对背涡流相对体积影响最大的指标为目标速度比值, 其次为投放量, 布设间距指标对背涡流相对体积影响最小。如图 7所示, 背涡流相对体积随单位人工鱼礁投放量增加呈幂函数形式增长趋势, 其单元回归模型基本形式为Vb1=34.358Ta0.633, 其R2为0.999;随布设间距增加呈现先增后降的三次函数关系, 体积最大值位于1.5d的布设间距处, 其单元回归模型基本形式为Vb2=0.365Ld3–6.494Ld2+32.916Ld+16.379, 其R2为0.978;相对体积随着目标速度比取值增加逐渐呈以e为底的指数函数形式增加, 其单元回归模型基本形式为Vb3=32.437e0.233Ru, R2为0.946。根据单元回归模型建立背涡流体积综合评价模型公式, 模型公式的一般形式为Vb=a1Taa2 + b1Ld3+b2Ld2+b3Ld+c1ec2Ru。
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图 8 单位鱼礁投放量与背涡流相对体积拟合效果图 Fig.8 The fitting curve of laying amount of unit artificial reef and relative back eddy volume |
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图 9 单位鱼礁布设间距与背涡流相对体积拟合效果图 Fig.9 The fitting curve of laying distance of unit artificial reef and relative back eddy volume |
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图 10 速度比与背涡流相对体积拟合效果图 Fig.10 The fitting curve of velocity ratio and relative back eddy current volume |
根据背涡流体积综合评价模型一般形式, 最终得到米字型人工鱼礁背涡流体积与单位鱼礁规模指标的定量关系为:
| $ \begin{array}{l} {V_{\rm{b}}} = {R_{\rm{u}}} \times ( - 0.543L_{\rm{r}}^2 + 2.388{L_{\rm{r}}}) - 51.779V_{\rm{R}}^2 + \\ \;\;75.045 \times {V_{\rm{R}}} + 1.449 \times {10^{ - 4}}{T_{\rm{a}}} \times {{\rm{e}}^{12.049{R_{\rm{u}}}}} + \\ \;\;1.620{L_{\rm{d}}} \times {T_{\rm{a}}} \end{array} $ | (3) |
式中, 二级指标相对边长Lr=Ld×(Ta0.5−1)+Ta0.5, 容积率VR=Ta/Lr2, 一级指标Ta为人工鱼礁投放量, Ru为目标速度比, Ld为布设间距。
基于已有背涡流体积模型, 对其极限数值进行检验。当Ta为0时, 人工鱼礁投放量为0, 故Ld与Ru取值无意义, 结果得出VR值为0, 且Vu值不存在, 即不存在背涡流, 与投放实际相符, 故Ta取值应大于0;若Ta存在, 当Ru为0时, 表示所取背涡流速度为沿来流方向下流速绝对值小于0倍来流速度, 即小于0 m/s, 而流速绝对值必然大于等于0, 故Ru需大于0;同样Ld取值为大于等于0的任意实数。因此, 当各指标满足取值范围时, 背涡流相对体积模型各指标的极限取值数据存在意义, 模型具有一定实用性。
2.2.3 模型验证用背涡流相对体积回归模型求解出各单位鱼礁规模指标下流场相对体积拟合值, 与模拟实验值对比, 结果及残差数据如图 11所示。通过回归模型计算的背涡流相对体积值与数值实验值基本一致, 残差数据显示背涡流体积模型不存在异常值点, 模型拟合效果较好。背涡流相对体积回归模型规划值与模拟值相对误差值为10.09%, R2=0.938, 说明回归拟合效果较好, F= 204, 大于Fα(0.1)=2, 说明总体回归方程显著, 该方程可以较准确地反映单位鱼礁规模指标对流场体积的影响效果与规律。
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图 11 背涡流相对体积回归值与残差 *:模拟值, ○:回归值. Fig.11 The regression value of relative volume of back eddy and the residual *: simulated value; ○: regression value. |
每种单位鱼礁规模都具有其独特的流场特性, 每种建礁计划都具有相应的设计目的与预期效果, 合理选择建礁目的下单位鱼礁规模是保证经济、高效建礁策略的关键[34]。经济-高效建礁指在达到一定流场效应前提下所需投放量最少的情况, 投放量不足无法达到预期效果, 投放量过多则人工鱼礁相互遮蔽[35], 不仅影响流场效率, 同时造成经济浪费。由于各海域人工鱼礁建设目标不同, 流场效应的评价标准存在差异, 因此合理规划不同建设目标下单位鱼礁规模是“减量增质提效”建设策略的保障。下文简述基于流场效应综合评价模型, 以增殖东海区典型放流鱼种黑鲷为目的的单位鱼礁规划设计方案。
3.1 建设规划生物与物理条件黑鲷喜欢栖息于泥沙和多岩礁底质水域底层, 人工鱼礁的投放对黑鲷具有明显的诱集效果[36], 林军等[23]、王淼等[37]通过分析人工鱼礁水槽内黑鲷幼鱼的动态分布趋势, 确定出黑鲷偏于喜爱流态复杂的背涡流区, 且流速为背景流速的0.72~ 0.80倍, 因此本规划主要任务是计算目标流速下背涡流最大体积时的单位鱼礁建设规模。计划人工鱼礁投放区水深为30 m, 平均流速为0.5 m/s, 底质类型为粉砂质, 满足人工鱼礁建设要求, 人工鱼礁投放量为5000空m3, 鱼礁类型为米字型礁体。
背涡流体积回归模型, 计算得出不同单位鱼礁规模下背涡流最大相对体积与对应布设间距, 并计算单体鱼礁效率用于说明鱼礁单体的利用程度, 具体如表 1所示。当布设模式分别为2×2、3×3、4×4和5×5时, 目标速度比条件下最大相对体积对应布设间距范围分别为1.79~1.99倍、1.88~ 2.06倍、1.71~1.83倍和1.46~1.54倍; 人工鱼礁投放量越多, 鱼礁单体效率越低。本文提出单位鱼礁规划设计需满足两条准则, 第一准则为投放量, 即到达一定投放标准, 同时鱼礁单体效率较高; 第二准则为布设间距, 即布设间距既要考虑礁体间流场的协同效应, 又要使流场体积最大, 因此下文单位鱼礁规模按照以上准则进行设计。
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表 1 单体人工鱼礁4种布设模式下背涡流最大相对体积与对应布设间距 Tab.1 Maximum relative volume of back eddy and corresponding laying distance in 4 laying modes of single artificial reefs |
人工鱼礁单体流场相对体积代表单体效率, 单体效率越高说明人工鱼礁利用越充分, 若仅以单体效率作为建设模式选择依据, 其单位人工鱼礁投放量越少, 鱼礁利用率及作用效果越强, 尤以2×2模式鱼礁作用效率最佳, 其单位人工鱼礁投放量为108空m3。然而人工鱼礁投放只有达到一定的建设规模才能体现出生态修复及资源养护效应, 中国人工鱼礁建设中单位人工鱼礁量参照日本人工鱼礁投放标准设定, 要求单位人工鱼礁投放量大于400空m3, 东海区一般为600空m3左右[38], 因此2×2模式仅考虑鱼礁单体效率最佳而忽略生态−生物效果是不可取的。在满足单位鱼礁投放量的前提下, 当布设模式为4×4及5×5时均达到单位人工鱼礁投放量要求, 分别为432空m3和675空m3, 两种模式人工鱼礁单体效率范围分别为3.34~5.02和2.48~4.10, 单体效率出现重合, 因此两种模式均可考虑。
3.3 人工鱼礁规划设计第二准则人工鱼礁建设过程中首先形成单位鱼礁, 单位鱼礁按一定间隔排列形成鱼礁群, 鱼礁群是人工鱼礁发挥资源增殖效应的基本规模[39]。根据已有关于米字型人工鱼礁布设间距的研究, 当布设间距大于4倍单体边长时, 沿来流方向相邻鱼礁单体间流场效应无协同效应[26], 因此构成鱼礁群的单位鱼礁间隔应大于鱼礁单体边长的4倍, 即大于12 m, 同时也有研究指出单位鱼礁间隔为100~ 200 m。2种模式单位鱼礁按照间距为100 m排列成鱼礁群, 则鱼礁群长度分别为1280 m和930 m, 均符合一般海域人工鱼礁计划建设范围内。构成0.72~0.80速度比的总背涡流相对体积分别为587~883和433~717, 因此单位鱼礁布设模式为4×4时的流场总体积大于5×5时的流场体积。
合理规划人工鱼礁建设模式是高效建礁的基础[40], 而人工鱼礁建设能否达到预期效果取决于现场施工能力[41]。由于海况条件、投放技术和其他人为因素均会影响人工鱼礁施工效果, 使鱼礁实际位置出现偏差, 沈天跃[42]利用C3D分析现场海域人工鱼礁投放间距误差呈正态分布。由于海域人工鱼礁投放所要求达到的目标速度比为0.72~0.80, 因此在4×4模式下不同速度比对应的最大流场体积与布设间距均为范围指标, 考虑到施工误差, 需要合理选择目标速度并巧妙利用误差的存在, 使布设间距误差分布于计划间距范围内以达到减少施工缺陷维持建礁效果的目标。因此建议单位鱼礁规模为投放量432空m3, 布设间距1.77d, 目标速度比值以0.76为主进行建设。
4 结论本研究提出代表单位鱼礁规模的各项特征指标, 并归纳了人工鱼礁流场体积计算规律, 创新性地以定量方式建立单位鱼礁上升流与背涡流流场效应体积综合评价模型, 并将流场体积模型用于人工鱼礁规划设计指导中。模型结果说明此方法对规划单位鱼礁建设具有一定可行性, 上升流与背涡流体积模型规划值与实验值的相对误差分别为18.61%和10.09%, 相对误差值在探索性研究的误差允许范围内, 因此该流场体积回归模型及回归方程可用于0.5 m/s流速区均匀建设模式的米字型人工鱼礁规划建设中。
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