[实用新型]测量人工鱼礁山模型有效截面积的实验装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及海洋生境领域，具体涉及到一种测量人工鱼礁山模型有效截面积的实验装置。

背景技术

人工鱼礁山是指在局部海区通过投放大量人工鱼礁单体，在海底形成具有一定高度和较大空方体量的鱼礁堆积体，是开阔海域大型人工鱼礁场的一种建设方式，一般适用于30米以深开阔海域的人工鱼礁和海洋牧场建设。堆积型鱼礁由于其高度和空方体量较大，在海底形成的上升流效应强，底层营养物质随上升流被携带入上层水体被上层浮游生物利用，形成水生生物索饵场。相比于传统的单层人工鱼礁场，人工鱼礁山形成的水动力效应强，影响面积广。空方体积上具有规模效应的鱼礁堆积，结构上具有随机性，在海底形成人工鱼礁山后除具有较大空方体量外，人工鱼礁山各处还会出现空间大小不一的透水缝隙，这些缝隙通过生物附着形成大量的微生境结构，这些附着生物为中底层的游泳生物提供了丰富的饵料与庇护所。人工鱼礁山具有综合养护海区中各个水层生物资源的能力。

人工鱼礁山的建设除了考虑底质承载力和人工鱼礁单体选择之外，还需要考虑建设的人工鱼礁山是否能承受海域流场带来的冲击力以使礁堆不发生滑移和坍塌，即需要计算人工鱼礁山的稳定性。计算人工鱼礁山的稳定性，主要需要解决其能够受到的最大流体冲击力F_max。

u＝u₀+u₁

u₁＝u₀sinθ

其中u为流速，由u₁潮流速度和u₀波幅两部分速度合成得到，θ为波向角；H_V为波高，L、T分别为波长和周期，h、D分别为水深与鱼礁顶部至海底的高度，X、t为水质点位置、时刻。

人工鱼礁山所受流体冲击力F：

其中F为鱼礁山所受水流的冲击力，A为礁堆截面整体面积，K为有效截面积系数，K、A的乘积为礁堆的实际受流面积，ρ为海水密度，C_D为拖曳系数，C_M为附加质量系数，V为礁堆实体体积。

由于实际上堆积人工鱼礁单体形成的人工鱼礁山内部结构复杂，其空隙大小和相对位置也属于随机分布，鱼礁山的有效截面积难以通过直接测量或简单的数值模拟计算得到，有效截面积系数也难以通过测量得到。因此如何测量实验室模拟投礁实验所形成的人工鱼礁山模型的有效截面积成为了亟待解决的问题。

实用新型内容

针对当前技术没有一种很好的方案来检测人工鱼礁山模型在任意视角下的有效截面积，本实用新型提供了一种测量人工鱼礁山模型有效截面积的实验装置，选取人工鱼礁模型在模拟实际海况的条件下在实验室平台上模拟投礁，通过测量模拟投礁实验形成的鱼礁山的有效截面积来估计实际鱼礁山的落成情况，具体方案为：

一种测量人工鱼礁山模型有效截面积的实验装置，包括：

水平实验平台，用于放置人工鱼礁山模型；

激光发射屏和光敏元件接受屏，通过一旋转件设置在水平实验平台的两端，激光发射屏、光敏元件接受屏和水平实验平台位于同一直线上，且激光发射屏和光敏元件接受屏能够以水平实验平台为中心同步旋转，

其中，所述激光发射屏上镶嵌若干单点直射的光源形成光源阵列，所述光敏元件接受屏上镶嵌有若干接收器形成接收器阵列，各光源和各接收器的位置相对应；

指示计，与光敏元件接受屏相连，用于采集所述光敏元件接受屏接受到对面激光发射屏发出的照射光源后所产生的电压/电流强度数据；

计算器，与指示计相连，用于根据指示计收集的电压/电流强度数据计算人工鱼礁山模型在竖直方向上的有效截面积。

进一步的，所述光源阵列/接收器阵列为矩形阵列，相邻的光源/接收器的间距相同。

进一步的，所述接收器为光电二极管。

进一步的，激光发射屏和光敏元件接受屏通过一旋转件设置在水平实验平台的两端。

进一步的，所述指示计具有显示屏和指针，用于显示电压/电流强度以及电压/电流的变化幅度数据。

进一步的，所述指示计设置在所述光敏元件接受屏的一侧。

同时本实用新型还提供了一种采用上述实验装置进行人工鱼礁山模型有效截面积的测量方法，包括如下步骤：

在水平实验平台放置人工鱼礁山模型；