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[期刊] 水产学报
[作者]
丁玲 王佳美 唐振朝 陈海刚 贾晓平
海底条件的变化可能会加剧人工鱼礁的局部冲刷甚至产生掏空,导致人工鱼礁倾覆或掩埋,最终影响人工鱼礁的生态修复功能。为更好地了解人工鱼礁的冲刷特性,明确冲刷地形的形成机制,本研究首先采用物理模型试验的方法,对放置在粉砂底质上的人工鱼礁在不同水流条件下的局部冲刷问题进行了研究,并通过对原型流场进行数值模拟,讨论分析了水流及礁体结构特征对局部冲刷形态的影响机制。模型试验结果显示,0.11 m/s流速对试验选取的模型沙的影响不显著,礁体模型背面冲刷坑的深度仅为0.5 mm,两侧无明显冲刷坑,当流速增加到0.22和0.27 m/s时,沙床表面形成了均匀分布的沙鳞,背面冲刷坑深度分别达到1.0和1.5 mm,两侧冲刷坑的最大深度为4.5 mm,宽度分别为4.0和7.5 cm;流场数值模拟的分析结果显示,原型条件下流场、沙床剪切力和涡量的高值区和模型试验中冲刷强区存在对应关系,礁体的开孔和多柱支撑设计增大了局部冲刷强度。该研究表明,在粉砂底质条件下人工鱼礁的局部冲刷程度随流速的增加而增强,但总体冲刷不严重,未出现掏空或掩埋现象;礁体结构对局部冲刷有较大影响,因此,礁体设计与布局时应综合考虑流场效应、稳定性和冲刷形态等因素。
关键词：
人工鱼礁 局部冲刷 水槽试验 数值模拟
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
王卫 王百智 陈松贵 闫俊义 金峰 江朝华
水下胶结块石技术利用水下自护砂浆或混凝土的抗分散性和高流动性,填充块石间隙,形成具有一定结构强度的胶结体.该文基于水下胶结块石技术,提出海上风电单桩胶结抛石体防冲刷措施,并采用1∶13的大比尺波流物理模型试验,研究了桩周胶结抛石体抗冲刷性能.试验结果表明,采用梅花式多点浇注方式,能够将桩周抛石体胶结固化成完整的胶结抛石体防护结构;在重现期50和100a的极端波流条件下,无防护的单桩桩周土体的最大冲刷深度分别为和6.24m,冲刷坑宽度分别为6.50和13.75m,采用胶结抛石体防护结构后,桩周土体最大冲刷深度分别为2.96和4.42m,冲刷坑宽度分别为2.65和4.55m;同时,胶结抛石体结构自身无明显破坏.
关键词：
海上风电 单桩 水下胶结块石 大比尺试验
[期刊] 中国水产科学
[作者]
张硕 张世东 胡夫祥 初文华 黄成裕 刘斐凡 张秋驰
为了对4种不同开口大小的六边形开口方形人工鱼礁在4种迎流角度下数值模拟和水槽模型试验的阻力系数进行对比验证，分别利用水槽模型和数值模拟试验方法对4种不同开口比(γ_(ty) =0.0625, 0.14, 0.25, 0.39)六边形开口方形人工鱼礁在4种迎流角度(θ = 0°, 15°, 30°, 45°)状态下的阻力进行测定，并计算两种方法的阻力系数。结果表明: 1) 在数值模拟和水槽模型试验中，人工鱼礁模型阻力均随着开口比的增大而减小；礁体迎流角度的变化可改变礁体阻力，且在4种迎流角度下，人工鱼礁阻力在θ = 30°时最大。2) 人工鱼礁数值模拟与水槽模型试验中，当θ =15°、30°、45°时，阻力系数均随着开口比的增加而增加，具有明显的线性关系，且阻力系数在迎流角度θ = 30°时最大。3) 数值模拟与模型试验阻力的相对误差在0.12%～17.18%，平均误差7.43%；礁体阻力系数的相对误差在0.03%～14.64%,平均误差5.26%。阻力及阻力系数误差均在20%以下。水槽模型试验与数值模拟阻力和阻力系数相关系数R分别为0.99和0.80，P<0.001，具有极强的相关性。因此，利用数值模拟精细化研究人工鱼礁水动力性能是可行的。
[期刊] 中国水产科学
[作者]
唐浩 许柳雄 王学昉 周成 朱国平
模型试验根据田内准则,选择大小尺度比分别为:λ=20∶1,λ￠=1∶1,制作的模型网规格为:网衣长109 m,网高15.6 m,上纲80.9 m,下纲98 m,下纲基本重量为0.663 kg/m,浮力配备25 N/m,模型网和实物网的缩结系数相同。试验结果显示,围网中部下纲沉降深度(D)和时间(t)的关系:D=–0.0014t2+0.276t–0.6476(R2=0.9953);下纲重量对沉降性能有显著影响,而放网速度对沉降性能的影响并不显著,但两者交互项对沉降深度有显著影响;在0.531~0.663 kg/m的范围内,随下纲重量增加,沉降深度呈大幅度增加趋势,而沉降速度呈递减趋势;在0.66...
[期刊] 水产学报
[作者]
刘洪生 马翔 章守宇 于红兵 黄华接
针对正方体、金字塔及三棱柱人工鱼礁模型,选取3个不同工况6 m/s、9 m/s和12 m/s,通过风洞实验研究不同类型人工鱼礁单体和不同组合正方体模型的流场效应。结果表明,模型迎流面和背流面分别产生上升流和背涡流,其规模随来流速度的增大而增大;相同来流速度下,同种模型空心模型的上升流和背涡流规模较实心模型小,空心模型背涡流回流速度随模型空隙率增大而减小;不同模型z方向的湍流强度均大于x方向。对于组合模型,随着来流速度的增大,中心点流速均逐渐增大;一定来流速度下,当模型间距在1~1.5倍模型尺度时,流场变化最大;且模型平行组合比垂直组合产生的流场效应更大。
关键词：
人工鱼礁 流场 模型 上升流 背涡流
[期刊] 水产学报
[作者]
刘鸿雁 吕洪斌 张沛东 李文涛 张秀梅
为了探究大型海藻和人工鱼礁对鱼类的诱集作用,依据崂山湾人工鱼礁区游泳动物和大型海藻调查结果,以海黍子、孔石莼、带形蜈蚣藻、石花菜和小珊瑚藻5种优势藻类,许氏平鲉和大泷六线鱼2种优势鱼类以及人工鱼礁模型为研究对象,于室内实验水槽观察了许氏平鲉和大泷六线鱼幼鱼在海藻和模型礁中的行为反应和分布。结果显示,水槽中未投放模型礁和海藻时,实验鱼密集出现在水槽边缘区(A9),分布率分别为75.71%±7.79%和73.63%±4.41%。放入模型礁和海藻丛后,许氏平鲉和大泷六线鱼出现短暂的排斥反应,然后迅速聚集其中;2
[期刊] 水产学报
[作者]
周艳波 蔡文贵 陈海刚 陈丕茂 吕国敏 贾晓平
为了解不同人工鱼礁的集鱼效果,在试验水槽内观察了深圳杨梅坑人工鱼礁区实际投放的10种礁体模型对黑鲷的诱集效果。结果表明,未投放礁体模型时,试验鱼在距离水槽中心40～70 cm的区域出现频次最高,且在试验水槽中分布较为分散。分别将10种礁体模型放入水槽后,对有礁及无礁时试验鱼随距离出现的频次进行曲线趋势回归显示,1-8号礁体模型试验中试验鱼出现频次最大的区域为距离水槽中心20～50 cm,而9号和10号礁为体试验鱼出现频次最大的区域则为距离水槽中心10～40 cm,分别比对照组试验鱼最大出现频次区域向中心点近移了20 cm和30 cm,说明10种礁体模型对试验鱼均有一定的诱集效果。对试验结果做模...
关键词：
黑鲷 鱼礁模型 集鱼效果 深圳杨梅坑
[期刊] 渔业科学进展
[作者]
刘彦 赵云鹏 董国海
为探求人工鱼礁水平波浪受力的非线性影响因素,获取更接近实际水平波浪力的数值计算方法,以校核验证鱼礁在海底的力学稳定性。本研究基于二阶Stokes波浪理论,借助无量纲化方法对计算水平波浪力的Morison方程进行非线性因素分析。以一种圆台型人工鱼礁为例,采用计算流体力学方法实施边界造波,建立求解鱼礁波浪力的三维非线性波浪数值水槽模型。依据数值计算结果,采用回归分析方法,求得鱼礁在二阶Stokes波浪作用下,正向最大受力(F_(max))与波陡(δ)最佳关系方程:F_(max)=-0.89+110.44δ,相关系数(R~2)为0.9795;最大负向受力(F_(-max))与波陡(δ)最佳关系方程:F_(-max)=-0.10-83.52δ,相关系数(R~2)为0.9899。圆台型鱼礁在本研究中给定最小与最大波陡波浪下的不漂移安全系数与不翻滚安全系数分别为3.45、2.11与7.54、3.96。研究表明,影响人工鱼礁波浪受力的主要非线性因子为波陡项,随着波陡的增加,非线性作用逐渐加强。鱼礁水平波浪力值随波浪运动做周期性正、负变化,同一时刻,其受力值随着波陡值的增加而增大;鱼礁正、负向最大波浪力与波浪波陡值分别呈正、负线性增长关系;圆台型式人工鱼礁抗滑移与抗翻滚特性较好,在大波陡波浪作用下具有良好的安全稳定性。
[期刊] 中国水产科学
[作者]
唐浩 许柳雄 王学昉 周成 兰光查 王敏法 叶旭昌 朱国平
模型试验是测定渔具作业性能的重要手段之一,但模型试验结果是否能客观反映网具在实际作业过程中的性能是一个值得关注的问题,需要进行比较评估。本研究通过多元线性模型标准化下纲沉降速度和沉降深度,并分析比较了海上实测数据和模型网具的试验结果。结果表明:(1)标准化后的模型围网平均沉降速度(0.118～0.135m/s)超过实物网平均沉降速度(0.142～0.153 m/s)80%以上;(2)标准化后的实物网平均沉降深度(150.11～167.14 m)为模型网的平均沉降深度(266.89～275.62 m)的57%～60%;(3)在不考虑各层水流流速的情况下,实物网平均沉降深度拟合值(171.93～1...
[期刊] 中国水产科学
[作者]
石永闯 朱清澄 张衍栋 花传祥 周文博
根据２０１４年１１—１２月进行的秋刀鱼（Ｃｏｌｏｌａｂｉｓ ｓａｉｒａ）舷提网静水槽模型试验测定的网具数据，通过多元线性回归分析了模型网绞收过程中的张力变化，以及绞网速度和下纲配重与模型网网具张力的关系，试图研究涤纶材料的模型网网具起网张力性能。试验结果表明：（１）模型网侧纲、下纲的张力在绞网过程中随时间均呈逐渐增加的趋势，在绞网过程即将结束时张力达到最大值。（２）模型网侧纲、下纲张力均随绞网速度的提高而增加，并随着绞网速度的提高增速加快，不同绞网速度组之间张力变化存在显著性差异（Ｐ
[期刊] 海洋渔业
[作者]
李磊 陈栋 彭建新 张建明 王磊 陈帅 全为民 蒋玫 姜亚洲
为研究箱体礁(M1型)、三角形礁(M2型)、框架礁(M3型) 3种不同构造的人工鱼礁对黑棘鲷(Sparus macrocephlus)的诱集效果,通过室内模拟试验观察了不同人工鱼礁模型对黑棘鲷的活动和分布影响。结果表明:未放置人工鱼礁模型时,黑棘鲷随机分布于各试验区域;放置的3种人工鱼礁模型对黑棘鲷均具有一定的诱集效果,其中以有效空间最大、遮蔽效果最好的M1型人工鱼礁模型对黑棘鲷的诱集效果最佳; M2、M3型人工鱼礁模型对黑棘鲷的诱集效果随着礁体模型有效空间、遮蔽效果的减弱而逐渐降低,但数值分析结果表明,3种人工鱼礁模型对黑棘鲷的诱集效果之间不存在显著性差异(P> 0. 05)。3种鱼礁对黑棘鲷的诱集效果差异可能由礁体模型的构造差异和黑棘鲷的习性共同决定。
关键词：
人工鱼礁 黑棘鲷 诱集效果
[期刊] 水产学报
[作者]
张硕 顾君 高世科 王诺
为了研究不同结构人工鱼礁模型在不同因素（底质粒径、含水率、加载质量、开口比、开口形状和位置）下的最大静摩擦系数，及在不同影响因素作用下最大静摩擦系数和礁体所能承受的坡度范围。本研究利用物理模型实验对10种不同结构的人工鱼礁模型最大静摩擦系数进行测定，结果显示：①最大静摩擦系数与底质粒径成极显著负相关关系（R=-0.5708），底质为粉砂黏土时，最大静摩擦系数随含水率的增加先增大后减小；②随礁体加载质量的增加，最大静摩擦系数总体上呈现减小趋势；③礁体最大静摩擦系数与礁体自身的开口比显著相关，与压强（加载质量/底面积）、开口位置不具有显著的负相关关系（R=-0.26）；④相同条件下，加载质量为礁体自身重量的2～3倍时，可以承受最大的坡度。研究表明，礁体自身特征（开口比、开口形状）对最大静摩擦因素的影响超过外部因素（粒径、含水率、加载质量）。因此，在进行人工鱼礁区选址时，应综合考虑礁体开口，底质条件等相关因素，同时尽可能科学合理的设计人工鱼礁。本研究从力学角度为科学合理地设计人工鱼礁及安全有效地开展人工鱼礁建设提供参考。
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
宫恩宇 陈松贵 陈鑫 张凯豪 管大为 郑金海
发展海上风电技术在国家“双碳”战略中具有重要意义,单桩冲刷深度的预测是海上风电单桩冲刷研究的热点。受比尺效应的影响,传统的小比尺物理模型通常会导致冲刷深度预测公式的适用性受到限制。为此,该文在1∶13的大比尺物理模型中开展了局部冲刷试验,研究了不规则波条件下, KC (Keulegan-Carpenter)为4～9时,单桩周围的平衡冲刷深度和冲刷坑体积。研究发现,通过改进KC的计算方法,能够提高现有公式在不规则波条件下预测平衡冲刷深度的准确度。此外,提出了单桩周围局部平衡冲刷深度和冲刷坑体积的公式,为单桩防护施工时的抛石冗余量估算提供了简便的预测方法。
[期刊] 沈阳农业大学学报
[作者]
闫滨 张博 闫胜利 王宏伟 苗迎雪
水利工程中,多孔混凝土的孔隙结构有利于土壤与水体的物质交换,是一种环境友好型混凝土。为了研究多孔混凝土抗冲刷性能的影响因素及破坏机理,采用正交试验法,利用自行设计的水循环装置,依据《水工(常规)模型试验规程》(SL155-2012)模拟自然的河道环境对多孔混凝土进行冲刷试验,探讨孔隙率、水灰比、掺合料对多孔混凝土抗冲刷性能的影响及多孔混凝土的冲刷破坏机理。试验结果表明:随着孔隙率的增大,多孔混凝土的抗冲刷性能呈现增强的趋势,孔隙率20%的多孔混凝土质量损失率2.91%,孔隙率25%的多孔混凝土质量损失率为1.6%,孔隙率30%的多孔混凝土质量损失率1.4%;水灰比增大多孔混凝土的质量损失率也随之增大,水灰比0.24的多孔混凝土质量损失率1.52%,水灰比0.26的多孔混凝土质量损失率2.39%,水灰比0.28的多孔混凝土质量损失率2.95%,胶结材料剥落现象频繁出现;掺合料对多孔混凝土抗冲刷性能的影响主要取决于其颗粒级配与活性大小,在粉煤灰、硅灰、矿渣这3种掺合料中,硅灰的活性最强且颗粒级配均匀,添加硅灰的多孔混凝土质量损失率为2.03%矿渣活性稍弱,添加矿渣的多孔混凝土质量损失率为2.5%,粉煤灰的活性最低,添加粉煤灰的多孔混凝土质量损失率为2.91%。水力冲刷破坏的主要原因是在水流的反复冲刷下,多孔混凝土内部的裂缝扩展导致界面过渡区破坏,混凝土开裂,骨料脱落,混凝土失去稳定状态。
[期刊] 华中农业大学学报
[作者]
黄琳 周勇 张国忠 涂鸣 刘沿 王宏波 吴泽栋
针对目前莲藕(Nelumbo nucifera Gaertn)机械化收获程度低、作业劳动强度大、莲藕采收效率低的问题,设计了一种手扶水力冲刷式挖藕机。该挖藕机采用液压系统控制污水潜水泵和喷头的往复运动,并利用2个污水潜水泵分别配置1个喷头的方式工作,保障水流有足够的流量与压力;应用AMESim软件对液压控制系统进行仿真,仿真结果显示,液压系统运行良好。以设计的手扶水力冲刷式挖藕机喷头的喷射角度、喷头的入泥深度、推移液压缸的移动速度为试验因素,以冲刷深度、浮出率为试验指标,开展三因素三水平的Box-Behnken试验,并进行响应面分析及参数优化分析。试验结果表明,当喷射角度为30°、入泥深度为-24 mm、移动速度为10 cm/s时,设计的挖藕机冲刷性能达到最优状态,此时挖藕机冲刷深度为302 mm,莲藕浮出率为90%。
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