[发明专利]一种人工鱼礁规模效应评价方法

说明书

本发明提出了海洋牧场建设技术领域的一种人工鱼礁规模效应评价方法，步骤为:1)通过数值模拟实验获得多种建设模式的人工鱼礁流场效应数据；2)根据实验情况提取人工鱼礁建设模式指标；3)同时选择并计算代表流场效应的范围与强度指标；4)建立人工鱼礁建设模式指标与各流场效应模型；5)根据模型，提出优化人工鱼礁建设规模案例方法。系统而全面地提出人工鱼礁建设模式指标、流场效应范围与强度指标，并建立二者间模型关系，提出人工鱼礁规模优化建设方法，对减量增质提效建礁策略下人工鱼礁建设具有现实意义。

技术领域

本发明涉及海洋牧场建设技术领域，具体来说，是一种人工鱼礁规模效应评价方法。

背景技术

人工鱼礁以其良好的海洋生态修复与渔业资源养护作用被广泛应用于全国各大海洋牧场工程建设中，成为海洋牧场建设的设施基础。随着人工鱼礁建设效果的日渐突出，越来越多的沿海地区开启大规模投放的现状，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。为实现“减量增质提效”的人工鱼礁建设策略，对人工鱼礁进行建设规模优化研究尤为重要。

人工鱼礁建设之初主要思想是通过礁体周围产生的独特流场作用，刺激营养盐、底质粒径和初级生产力等的产生与传递，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，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基础，是人工鱼礁重要的建设成果体现。人工鱼礁建设模式差异影响其所产生的流场效果，研究人工鱼礁建设模式与流场效应关系是人工鱼礁规模优化的数值依据。

发明内容

本发明的目的是提供一种人工鱼礁规模效应评价方法，系统而全面地提出人工鱼礁建设模式指标、流场效应范围与强度指标，并建立二者间模型关系，提出人工鱼礁规模优化建设方法，对减量增质提效建礁策略下人工鱼礁建设具有现实意义。

本发明的目的是这样实现的：一种人工鱼礁规模效应评价方法，包括如下步骤：

S1、通过数值模拟实验获得多种建设模式的人工鱼礁流场效应数据；

S2、根据实验情况提取人工鱼礁建设模式指标，人工鱼礁建设模式指标分为人工鱼礁建设规模指标和人工鱼礁建设强度指标；

人工鱼礁建设规模指标包括单位鱼礁边长和高度、布设间距与投放量及通透性，其中，单位鱼礁边长指人工鱼礁组合区边界长度，相对边长指单位人工鱼礁边长与鱼礁单体边长比值，鱼礁高度指单位人工鱼礁平均高度，相对高度指单位鱼礁高度与鱼礁单体高度之比；人工鱼礁投放数量指一定范围海域内投放所有人工鱼礁块体；布设间距指人工鱼礁单体间距离，以人工鱼礁单体边长倍数表示；通透性指人工鱼礁单体混凝土体积与其空方体积之比，表示人工鱼礁体流通程度的大小；

人工鱼礁建设强度指标包括单位鱼礁容积率、围合度、错落度、迎流面积比；其中，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，围合度是指一定范围内的礁堆所有外侧礁块外围长度之和与整个外围线的比值，错落度是指一定范围内的人工鱼礁堆的平均高度与最高高度的高度差，迎流面积比R_f是人工鱼礁迎流面面积与礁堆占地面积的比值，所涉及的数学公式为：R_f(a)＝A_F/A_T；其中A_F表示面对a流向的人工鱼礁的前部迎流区面积，A_T代表总礁堆用地面积；

S3、以人工鱼礁建设目标为标准，确定相应的流场效应指标，流场效应表现为上升流与背涡流作用，指标分为范围指标与强度指标；

S4、建立人工鱼礁建设模式指标与各流场效应模型；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建礁指标的多元非线性模型，使用Gauss-Newton法进行模型优化；

S5、以所得人工鱼礁建设模式与流场效应模型，根据人工鱼礁建设目标，选择流场效应最优条件下的人工鱼礁建设模式，实现人工鱼礁规模优化。