基于流場分析的人工魚礁設計及其相關機理研究.pdf

1、小江流域位于三峽庫區(qū)腹心地帶，隨著三峽水庫蓄水運行，小江兩岸形成了面積約48km2的消落區(qū)，同時也帶來了諸多的生態(tài)環(huán)境問題。首先，由于消落區(qū)濕地生態(tài)系統(tǒng)正處于轉變期，植物群落結構開始簡單化，生態(tài)調(diào)節(jié)功能也逐漸減弱。其次，水庫水域生態(tài)系統(tǒng)中的水生生境結構也逐漸簡化和均質(zhì)化，蓄水后水體自凈能力降低，加之流域社會經(jīng)濟快速發(fā)展，入庫污染負荷居高不下，水體污染物滯留加劇了局部水域富營養(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)相對于庫區(qū)其他支流均較低，小江生態(tài)環(huán)境保護形勢嚴峻。因此，在三峽庫區(qū)小江流域開展生境改善或生態(tài)修復技術研究意義重大。
　　本文提出將人工魚礁技術引入三峽庫區(qū)小江流域的生態(tài)修復中，但要判斷這是否是一種可行的生態(tài)恢復關鍵技術，前期的理論分析、實驗研究、實地環(huán)境調(diào)查都是非常重要的。其中實驗研究中要衡量魚礁是否起到良好的生態(tài)效應，主要是評價它的流場效應和物理穩(wěn)定性，即人工魚礁的水動力學

3、性能，及其對魚的誘集效果。本文針對三峽庫區(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應用于在三峽庫區(qū)小江流域的生態(tài)修復，主要開展人工魚礁的設計，魚礁體在江河消落帶上的水動力學性能，魚礁模型對淡水魚的誘集效果以及人工魚礁布設和工程實施可行性分析等研究，為“三峽水庫小江生態(tài)恢復關鍵技術研究與示范”工程實施奠定基礎。首先結合海洋人工魚礁設計原則，設計了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，提出將人工魚礁設立在消落帶上，并參照

4、海洋中魚礁布局原則設計人工魚礁在消落帶的橫向和縱向布局方式；基于計算流體力學（CFD）軟件Fluent為平臺，以3種新型功能魚礁結構之一的避敵型魚礁A為研究對象，對布設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力學性能進行數(shù)值模擬，分析人工魚礁周圍的壓力及流場分布情況，獲得魚礁的負壓區(qū)位置、背渦流強度以及背渦流強度隨速度的變化情況等數(shù)據(jù)信息；開展室內(nèi)魚礁模型對于鯉魚的誘集效果研究，研究發(fā)現(xiàn)鯉魚在有模型礁時在標志區(qū)的