基于流場(chǎng)分析的人工魚礁設(shè)計(jì)及其相關(guān)機(jī)理研究.pdf

1、小江流域位于三峽庫(kù)區(qū)腹心地帶，隨著三峽水庫(kù)蓄水運(yùn)行，小江兩岸形成了面積約48km2的消落區(qū)，同時(shí)也帶來(lái)了諸多的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題。首先，由于消落區(qū)濕地生態(tài)系統(tǒng)正處于轉(zhuǎn)變期，植物群落結(jié)構(gòu)開始簡(jiǎn)單化，生態(tài)調(diào)節(jié)功能也逐漸減弱。其次，水庫(kù)水域生態(tài)系統(tǒng)中的水生生境結(jié)構(gòu)也逐漸簡(jiǎn)化和均質(zhì)化，蓄水后水體自凈能力降低，加之流域社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，入庫(kù)污染負(fù)荷居高不下，水體污染物滯留加劇了局部水域富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象的發(fā)生。在諸多因素的影響作用下，小江的漁獲物種數(shù)相對(duì)于以

2、往的漁獲物種數(shù)正逐漸減少，漁獲物種類及特有魚類豐度指數(shù)相對(duì)于庫(kù)區(qū)其他支流均較低，小江生態(tài)環(huán)境保護(hù)形勢(shì)嚴(yán)峻。因此，在三峽庫(kù)區(qū)小江流域開展生境改善或生態(tài)修復(fù)技術(shù)研究意義重大。
　　本文提出將人工魚礁技術(shù)引入三峽庫(kù)區(qū)小江流域的生態(tài)修復(fù)中，但要判斷這是否是一種可行的生態(tài)恢復(fù)關(guān)鍵技術(shù)，前期的理論分析、實(shí)驗(yàn)研究、實(shí)地環(huán)境調(diào)查都是非常重要的。其中實(shí)驗(yàn)研究中要衡量魚礁是否起到良好的生態(tài)效應(yīng)，主要是評(píng)價(jià)它的流場(chǎng)效應(yīng)和物理穩(wěn)定性，即人工魚礁的水動(dòng)力學(xué)

3、性能，及其對(duì)魚的誘集效果。本文針對(duì)三峽庫(kù)區(qū)小江流域生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀，首次提出將人工魚礁技術(shù)應(yīng)用于在三峽庫(kù)區(qū)小江流域的生態(tài)修復(fù)，主要開展人工魚礁的設(shè)計(jì)，魚礁體在江河消落帶上的水動(dòng)力學(xué)性能，魚礁模型對(duì)淡水魚的誘集效果以及人工魚礁布設(shè)和工程實(shí)施可行性分析等研究，為“三峽水庫(kù)小江生態(tài)恢復(fù)關(guān)鍵技術(shù)研究與示范”工程實(shí)施奠定基礎(chǔ)。首先結(jié)合海洋人工魚礁設(shè)計(jì)原則，設(shè)計(jì)了3種新型的功能性人工魚礁，根據(jù)小江季節(jié)性水位變化特點(diǎn)，提出將人工魚礁設(shè)立在消落帶上，并參照

4、海洋中魚礁布局原則設(shè)計(jì)人工魚礁在消落帶的橫向和縱向布局方式；基于計(jì)算流體力學(xué)（CFD）軟件Fluent為平臺(tái)，以3種新型功能魚礁結(jié)構(gòu)之一的避敵型魚礁A為研究對(duì)象，對(duì)布設(shè)于斜面上的單體魚礁模型和雙體魚礁組合模型在不同流速的情況下的水動(dòng)力學(xué)性能進(jìn)行數(shù)值模擬，分析人工魚礁周圍的壓力及流場(chǎng)分布情況，獲得魚礁的負(fù)壓區(qū)位置、背渦流強(qiáng)度以及背渦流強(qiáng)度隨速度的變化情況等數(shù)據(jù)信息；開展室內(nèi)魚礁模型對(duì)于鯉魚的誘集效果研究，研究發(fā)現(xiàn)鯉魚在有模型礁時(shí)在標(biāo)志區(qū)的