[发明专利]一种M型人工鱼礁空间布局优化方法

说明书

本发明公开了一种M型人工鱼礁空间布局优化方法，包括：制作M型鱼礁单体模型；建立正方形单位鱼礁；选择单位鱼礁排布中与水流方向平行的对角线上的三个鱼礁组，设置4种不同的鱼礁组间距条件；通过水槽实验获取到的数据，整理得到各个评价指标数据；采用熵值法作为单位鱼礁流场效应评价的赋权方法；基于水动力学特性进行评价；基于水动力学和经济成本的单位鱼礁布局方案评价；结合两种评价结果，综合考虑生态效益与经济成本，最终确定最佳的布局优化方案。本发明的优点是：流场效应增强，单体礁个数和造价均减少了10％，所影响的流场范围面积分别增大了10％和5％，以更少的经济投入获得了更大的生态效益，为更多的海洋生物营造了更好地生存环境。

技术领域

本发明涉及人工鱼礁空间布局优化技术领域，特别涉及一种M型人工鱼礁空间布局优化方法。

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。M型海珍品增殖保护礁是一种人为设置在水域中的M型构造物，其侧面分布有孔洞，稳定性较强，可以保证单体鱼礁内部良好的水体交换和水流通透性，同时礁体内外表面拥有较大的生物附着面积，可为刺参及其他附着生物提供附着基板，有效改善海域生态环境的同时，海珍品增殖养护效果明显。

人工鱼礁投放前应进行合理规划，选择适合目标区域和目标物种的配置模式，因为人工鱼礁建设是一个资金投入巨大且不可逆的过程，投放后如果不能达到预期效果不但不能清除，甚至还会成为海洋垃圾对海洋环境造成危害，同时也会造成经济上的损失。而人工鱼礁投放后产生的流场的影响范围、流态分布和水动力特征等均会因投放鱼礁的类型、结构形状、规模大小、布局和范围，以及投放地点原有流场的不同而不同，目前对不同人工鱼礁流场效应优劣的比较多为描述性研究，即根据实验现象或数值模拟结果对上升流和背涡流强度及规模等进行相应描述，缺乏经过系统评价后得出具体优劣程度的结论。

发明内容

本发明针对现有技术的缺陷，提供了一种M型人工鱼礁空间布局优化方法，能够更好的发挥人工鱼礁增殖和诱集各类海洋生物的作用，达到保护渔业资源、提高渔获质量和改善海域生态环境的目的。

为了实现以上发明目的，本发明采取的技术方案如下：

一种M型人工鱼礁空间布局优化方法，包括以下步骤：

步骤1，制作M型鱼礁单体模型，制作材料为有机玻璃，按照几何比尺50:1制作。

步骤2，建立正方形单位鱼礁，其排布在水槽底板中，22个M型鱼礁单体礁模型构成一组正方形单位鱼礁，单位鱼礁的的四个边角分别设置四个M型鱼礁单体礁模型，为四组鱼礁组，单位鱼礁中心设置六个M型鱼礁单体礁模型为一组鱼礁组，四个边角的M型鱼礁单体礁模型两两之间的间距为1倍礁长；单位鱼礁中心的的M型鱼礁单体礁模型为两排，且两两之间的间距也为1倍礁长。

步骤3，选择单位鱼礁排布中与水流方向平行的对角线上的三个鱼礁组为实验对象。实验时，M型鱼礁单位鱼礁由14个M型鱼礁单体礁模型组成，一个鱼礁组由4个或6个M型鱼礁单体礁模型组成，以4个，6个，4个的形式摆放，设置4种不同的鱼礁组间距条件。

步骤4，通过水槽实验获取到的数据，整理得到不同空间布局下的各个评价指标数据。共选取11个评价指标，其中上升流指标5个，包括最大上升流速度、上升流平均速度、上升流最大高度、上升流最大长度和上升流总面积；背涡流指标3个，包括背涡流最大高度、背涡流最大长度和背涡流总面积；紊动强度指标2个，包括整个流场的平均纵向紊动强度和平均垂向紊动强度；经济成本指标1个，为单位鱼礁每平方米造价。选择极值处理法对单位鱼礁流场效应评价指标进行无量纲化。

步骤5，采用客观赋权法中的熵值法作为单位鱼礁流场效应评价的赋权方法，具体步骤如下: