不同开口比人工鱼礁体水动力特性及礁体稳定性研究

为研究方型人工鱼礁体开口比的变化对其水动力特性的影响,利用Fluent软件模拟了边长为3m、开口比为0～0.6之间7种不同方型鱼礁体周围水流场,通过分析水流场变化规律得到了礁体流场效应、阻力系数随开口比的变化情况;基于Morison方程计算了礁体在波流作用下的受力及其抗滑移、抗倾覆安全系数。研究结果表明:当礁体开口比小于0.2时,背涡区范围较大,流场效应明显;随着开口比的增大,礁体产生的上升流范围及竖直向最大速度分量逐渐减小;对于方形开口礁体,阻力系数与开口比的关系式为Cd=0.875φ+1.088(R2=0.963,P<0.01);随着开口比的增大,礁体所受最大波流作用力、抗滑移及抗倾覆安全系数逐渐减小,但礁体不会发生滑移和倾覆,可为实际礁体结构的设计提供参考。     

人工鱼礁礁体模型阻力系数的实验研究

针对不同中心开口方式(圆孔、三角孔、方孔)的正方体人工鱼礁模型,通过风洞实验,定量探讨礁体的通透开口比、投影开口比与阻力系数之间的关系,测量模型礁体在不同角度迎流时的阻力系数。实验结果表明礁体阻力系数Cd随投影开口比γty的增加而呈下降趋势。当投影开口比γty相同且大于0.1时,阻力系数Cd随通透开口比γtt的增加而呈下降趋势。对于中心开孔方式人工鱼礁,阻力系数Cd计算公式为:Cd=-0.861γtt+0.145γty+1.268(R2=0.729,P<0.01)。回字型和正方体型人工鱼礁模型的实测值与理论公式计算值误差在8%以内,说明理论公式计算值是可靠的。在进行新礁体设计时,可以通过调整礁体开口尺寸,使礁体在满足集鱼、改善流场功效的同时,具有良好的水动力特性。     

东海、黄海浮游病毒及异养细菌的分布研究

采用流式细胞仪对2009年春季东海、黄海浮游病毒和异养细菌的丰度进行了大尺度(119.5°—129°E, 25°—39°N)研究, 并分析了浮游病毒丰度、异养细菌丰度以及其与环境因子之间的相关性。结果表明, 研究海域浮游病毒、异养细菌的丰度范围分别为3.38×105—2.26×107个/mL(平均6.24×106个/mL)、5.83×103—1.23×106个/mL(平均1.22×105个/mL)。在水平分布上, 浮游病毒与异养细菌的变化趋势基本一致, 且均在山东半岛周边养殖海域、浙江东南沿海养殖区及舟山渔场北部形成明显的高值区; 黄海浮游病毒与异养细菌的丰度平均值均高于东海。在垂直分布上, 东海浮游病毒与异养细菌丰度值随水深呈明显下降趋势, 表层丰度值与30m以下各层差异显著(P<0.05); 在黄海, 二者丰度随水深降低趋势不明显。Pearson相关性分析显示: 调查海域浮游病毒丰度与异养细菌丰度显著正相关(r =0.288, P<0.01), 浮游病毒丰度与温度显著负相关(r = -0.243, P<0.05), 异养细菌丰度与盐度显著负相关(r = -0.245, P<0.05)。     

刺参对人工礁体设计关键指标的选择性

采用平均聚集率(Mean Attractive Rate,MAR)作为统计分析指标,研究了仿刺参(Apostichopusjaponicas Selenka)对人工礁体结构设计关键指标(孔径、间隙、颜色、夹角)的选择性及其行为特性。结果表明:(1)随着实验时间延长,仿刺参在礁体模型上的聚集数量呈上升趋势;(2)礁体模型在自然光照条件下的聚参效果优于黑暗条件下的聚参效果(P<0.05);(3)孔径组各水平间聚参效果比较:2 cm>4 cm、16 cm>8 cm(P<0.05),4 cm与16 cm间差异不显著;间隙组各水平间聚参效果比较:2 cm>4 cm>6 cm>8 cm(P<0.05);颜色组各水平间聚参效果比较:黑色、蓝色、红色>绿色>白色>透明(P<0.05),黑色、蓝色、红色间差异不显著;夹角组各水平间聚参效果比较:15°>30°>45°、60°>90°、120°(P<0.05),45°与60°差异不显著,90°与120°差异不显著。说明仿刺参适应礁体模型需要一定时间,呈负趋光性。10 g至30 g的仿刺参,对设计指标为2 cm孔径、2 cm间距、深色、15°夹角的人工礁体,具有较好地选择性。     

不同规格近江牡蛎的排氨率和耗氧率分析

采用实验生态学方法研究了不同规格近江牡蛎的呼吸和排泄生理生态学参数。结果显示,近江牡蛎耗氧率R_O随软体干重(W )的增加而减小, 体重对近江牡蛎耗氧率(R_O)的影响达极显著水平,R_O = 1.8232W^-0.7600, (R²= 0.8313 , P <0.01); 近江牡蛎的排氨率(R_N)和排磷率(R_P)随软体干重的增加而降低,呈负相关关系;而氧氮比O/N和氮磷比N/P在各组间未达显著水平(P >0.05) , R_N = 0.0930W^-0.6582 (R² = 0.7444, P <0.01)、R_P = 0.0126W^-0.8874 (R² = 0.9224,P <0.01);各组不同规格近(大小)江牡蛎的O/N值较高,而N/P值则随规格增大而呈上升趋势,但差异也不显著(P >0.05)。这些研究结果对牡蛎养殖密度和环境关系分析及牡蛎健康养殖具有重要参考价值。     

疣荔枝螺形态性状对质量性状的影响

随机抽取100只同龄疣荔枝螺(Thais clavigera Kuster),开展其形态性状与体质量和软体部质量的相关与通径分析。实验选取并测量了壳长(X1)、壳宽(X2)、壳厚(X3)、壳口长(X4)和壳口宽(X5)等5项形态性状以及体质量(Y)和软体部质量(Z)等2项质量性状,运用相关分析、通径分析和多元回归分析等方法分析了各形态性状对体质量和软体部质量的影响。相关分析表明,疣荔枝螺各项性状间的相关均呈极显著(P<0.01)。通径分析表明,形态性状对体质量直接影响大小的顺序为壳长(0.459)>壳宽(0.277)>壳厚(0.209)>壳口宽(0.140);壳长对体质量的直接决定系数最大(0.220),是影响体质量的主要因素。通过多元回归分析,建立了形态性状对体质量的回归方程:Y=-9.714+0.220X1+0.204X2+0.195X3+0.151X5。     

温度、盐度和底质对大竹蛏稚贝生长及存活的影响

采用单因子分析方法,在室内模拟设置10个温度梯度(6-36℃)、10个盐度梯度(4‰-40‰)和4种底质(细粉沙、细沙、粗沙、混合沙组)及3个厚度梯度(5、10、30mm),研究温度、盐度和底质对大竹蛏稚贝生长及存活的影响.结果表明:1)在盐度为21.4‰的条件下,大竹蛏稚贝存活及生长的适温范围为6-30℃,最适温度范围为21-30℃;15℃以上随温度升高日生长率逐渐增大,30℃个体日生长率为1.82%,21℃组成活率最高达88%.2)在温度为21.6-28.6℃条件下,大竹蛏稚贝存活及生长的盐度适宜范围为20‰-32‰,最适盐度范围为20‰-28‰;盐度20‰时成活率最大为85%,盐度24‰时个体日生长率最大为1.72%.3)大竹蛏稚贝对底质环境无明显的选择性,沙的粒径大小对稚贝成活率和日生长率均无显著影响(P＞0.05);但稚贝在不同厚度底质中的成活率和日生长率存在显著差异,10和30mm组的成活率和日生长率均显著高于5mm组的成活率和日生长率(P＜0.05).     

温度和体重对花尾胡椒鲷幼鱼最大摄食量的影响

研究了花尾胡椒鲷幼鱼的最大摄食量与温度和体重的关系。花尾胡椒鲷幼鱼的最大摄食量与体重呈正相关 ,二者的关系为 :Cmax=1 5 95 .3W0 .6 87(Cmax:最大摄食量 ,J/d ;W :体重 ,g)。最大摄食量随温度的变化情况为 :在实验温度为 2 2～ 2 8℃范围内 ,二者呈正相关 ,超过 2 8℃之后呈负相关。最大摄食率与体重的相关关系为 :Rmax=1 5 0 7.6W-0 .313[(Rmax:最大摄食率 ,J/(d·g) ]。采用回归分析 ,建立了由温度和体重预测该种鱼的最大摄食量和最大摄食率的模型 :Cmax=2 86 790e-0 .90 4ln(T3-77.738T2 1985 .185T -16 42 9.710 ) W0 .6 16 　n =1 6 ,r =0 .994Rmax=0 .887e1.2 6 4ln(-T3 78.0 6 1T2 -2 0 0 3.397T 172 36 .5 2 0 ) W-0 .2 83　n =1 6 ,r=0 .978     

大叶藻的热值和元素含量(碳、氮、磷)及其相关性 *

提要:选取辽宁獐子岛近岸海域大叶藻样品,对其根系、根状茎和不同生长阶段叶片的灰分含量、热值和元素含量(碳、氮、磷)及其相关性进行研究,结果表明：在不同生长阶段,叶片长度随着生长顺序先增大后减小;灰分含量随着叶片生长逐渐升高,且极显著小于根状茎和根系(P<0.01);不同部位干质量热值差异极显著(P<0.01),以初生叶最高,为14894.36±40.25 Jg-1,后逐渐减小,在根系中最小,为8153.81±78.91 Jg-1;不同生长阶段叶片的去灰分热值差异不大,但大于根系和根状茎;碳氮磷含量均呈同一趋势：初生叶>幼叶>成熟叶1>成熟叶2>衰老叶>根状茎>根系;N/P比值为12.23,说明大叶藻存在N限制;N/P比值在根状茎中最大,根系中最小,这说明大叶藻存在能量的转移和存贮;大叶藻不同部位灰分含量与干质量热值、去灰分热值、碳含量、氮含量、磷含量之间呈极显著的负相关(P<0.01),干质量热值与碳含量、氮含量、磷含量之间呈极显著的正相关(P<0.01);大叶藻不同部位的热值与碳氮磷元素含量之间均呈显著的线性关系(P<0.05)。     

长江口崇明东滩水域悬沙粒径组成和再悬浮作用特征

根据2006年10月在崇明东滩潮间带和潮下带两个站位的大小潮水文泥沙观测资料和悬沙水样的室内粒度分析资料,对悬沙粒径的时空分布特征及其与流速等的关系进行了分析,并对再悬浮特点进行了探讨,结果表明,大小潮期间的悬沙颗粒组成较细,平均粒径的均值仅为6μm;大潮时的悬沙粒径略粗于小潮的,潮间带的略粗于潮下带的;由底床向上悬沙粒径趋于减小。悬沙粒径与流速、悬沙含量无明显的统计学关系,底质粒径、再悬浮强度和再悬浮泥沙粒径的空间变化以及浮泥的悬浮作用等是主要的影响因素。由于底质粒径的空间分布复杂,在东滩水域再悬浮具有明显的空间变化。在底质平均粒径大于60μm的粗颗粒沉积区,大小潮的再悬浮作用微小,底质以推移质运动为主。在底质平均粒径介于5~11μm的细颗粒沉积区上,悬沙级配与底质级配基本相同,该区域是再悬浮的主要发生源地;悬沙级配的变化过程揭示,再悬浮对底层悬沙的贡献率平均为8%~20%,大潮时的再悬浮强度是小潮的5~10倍,由底质再悬浮产生的悬沙在底部水层中的平均含量约为0.03~0.47 kg/m3。     

海上退役平台改作鱼礁体的稳定性及流场效应研究

海洋油气平台在达到作业寿命后必须进行废弃处置,将海上退役平台改作人工鱼礁投放,对优化渔业资源、促进海洋经济持续发展具有重要意义。基于平台拆卸结构,共制作了箱状、管状、柱状、网状4种典型鱼礁实物模型,通过室内模拟试验和数值模拟研究,分析了不同鱼礁类型单体的稳定性和流场效应。结果表明：开口率0.1至0.8的箱状礁的稳定性均能满足要求,但开口率高于0.6的箱状礁难以形成连续的背涡流区域,设计时应使开口率低于0.6;管状礁应选择堆叠放置方式投放,且堆叠层数与稳定性和流场造成能力均呈正相关,在设计时尽量提高管状礁的堆叠层数;柱状礁设计时应尽量降低其重心,并减小迎流投影面的中空面积投放;基于平台的钻井架、火炬臂、栈桥设计的3种网状礁,均满足礁体稳定条件,且均能形成大范围的背涡流区域,可作为人工鱼礁投放。研究成果为平台造礁礁体结构设计提供了理论依据与实践基础,对海上退役平台的废弃处置具有一定的参考价值。     

Geomorphology and sediment dynamics of the Liyashan oyster reefs,Jiangsu Coast,China

Oyster reefs and their spatial patterns are deemed to change the local hydrodynamic condition and exert profound impacts on the grain size, concentration and transportation of suspended sediments. Meanwhile, high suspended sediment concentration often results in excess mortality among oysters. Oyster reefs are rare and vital ecosystem in Liyashan national marine park, Jiangsu Coast, China. However, urgent conservation efforts should be made on account of the drastic reduction in reef areas. To investigate the sediment dynamics and the geomorphology, two tripod observation systems were deployed and UAV aerial surveys with elevation measurement using Real Time Kinematic (RTK) were also carried out. High mud content (60%) was found in the bed sediment at the reef ridge, causing much lower drag coefficient than other recorded values of living oyster reefs, indicating the death of oysters and the degradation of reefs in Liyashan. Ridgelines of the string reefs at 45° to the current direction and high suspended sediment concentration in the water body (50–370 mg/L) that exceeds the threshold (200 mg/L), which would affect nutrient uptake efficiency and further result in gill saturation, decrease of clearance rate and associated deposition, were probably crucial causes of the death of oysters. The findings are useful for restoring natural oyster reefs and designing artificial reefs for nature-based coastal defense.     

不同布设间距下方型人工鱼礁体的水动力特性数值研究

为研究方型人工鱼礁体水动力特性受礁体布设间距变化的影响,通过物模实验实测了开口比为0.3的方形开口双礁体在布设间距为1.0L、2.0L时周围特征点的流速及礁体受力,并利用Fluent软件模拟了双礁体在布设间距为0.5L、1.0L、2.0L、4.0L时的水动力场,通过分析得到了礁体上升流特性参数、阻力系数随布设间距的变化情况。研究结果表明:数值模拟结果与实验结果吻合较好,本文数值模拟方法是可行的;模拟工况下,随着布设间距的增加,双礁体产生的上升流区体积逐渐减小,阻力系数逐渐增大,流场效应较好的布设间距为0.5L、1.0L、2.0L。研究结果可为礁区布局方案的确定提供参考。     

南海九章环礁中牛轭礁和西门礁新生沙洲沉积特征与动态

南沙群岛的珊瑚礁以环礁形式存在, 拥有各具特色的地貌形态。九章环礁中的牛轭礁和西门礁是两座发育有新生沙洲的环礁, 代表灰沙岛形成前一个重要的过渡性地貌演化阶段。这两处新生沙洲表层沉积物样品的粒度分析表明: 沉积物主要组分为珊瑚碎屑, 长轴中值粒径在14~45mm之间, 属于砾石级别; 样品分选系数在4.5~31之间, 分选性很差; 球度值为0.52~0.68, 球度差。粒度特征值中, 中值粒径具有随着到水边线距离的增大而升高的趋势, 而分选性和球度与距水边线距离关系不大。整体上中值粒径与分选系数呈正相关关系, 而与球度呈负相关关系。历史文献记载和卫星图像表明, 牛轭礁和西门礁上的新生沙洲都是近年来才形成的, 与风暴过程及冬季风有关。牛轭礁上沙洲向北迁移, 同时其长轴向东南方向延伸; 西门礁上沙洲整体向东南方向迁移, 并形成回弯形沙嘴形态。新生沙洲的出现与珊瑚碎屑物质供给变化或风暴浪作用变化的关系还需进一步探讨。     

The influence of troughs and crests of ripple marks on the structure of subtidal benthic assemblages around rocky reefs

This study tested the hypothesis that the small-scale topography caused by ripples in sediment would affect benthic macrofaunal assemblages. Ripple marks were measured and macrofauna and sediments were sampled near to and far from subtidal rocky reefs at two sites. Ripples were significantly wider and taller close to than far from reefs. Sediment grain-size was significantly different between crests and troughs. Microtopography clearly influenced the structure of the benthic macrofaunal assemblages in three of the four locations (and 8 of the 12 sites) examined. Numbers of taxa of the benthic macrofaunal assemblages and almost all individual taxa analysed showed significant greater abundances in troughs than in crests. The results strongly support the model that benthic macrofauna are affected by locally varying hydrodynamic environments produced by ripple-beds. These, in turn, were influenced by their proximity to a reef. Models about passive transport of the macrofauna by water-movement and active movements of the fauna are discussed. Furthermore, it appeared that there was a relationship between spatial variability of the macrofaunal assemblages and size of ripples. It is suggested that microtopography should be considered in experimental designs when patterns of distribution of benthic organisms are being evaluated.     

海洋沉积物粒度参数3种计算方法的对比研究

海洋沉积物粒度参数是反映沉积物物质来源及水动力条件的敏感性指标。目前国内对海洋沉积物粒度参数计算方法并不完全统一,制约了粒度数据的整合和使用。利用长江口外近海348个表层沉积物粒度数据,分别使用Folk和Ward的图解法公式、Collias等的矩法公式和McManus的矩法公式进行了粒度参数的计算。运用相关分析和基本统计分析等方法,讨论了不同方法计算结果间的差异和影响因素。结果显示:图解法与矩法计算的平均粒径和分选系数分别呈显著线性相关,且不受沉积物物质来源的影响。对于偏态和峰态,3种不同方法计算结果的相关性较低,甚至表现为不相关。不同方法计算的沉积物粒度参数的差异性均与沉积物类型和频率曲线分布形态有关。当物质组成均匀、频率曲线近正态分布时,不同方法计算的粒度参数的相关性显著提高。当沉积物较粗或较细时,粒度分布偏离正态且具有明显尾部特征,用不同方法计算结果的差异会随之增大。对3种不同公式综合对比认为Collias等的矩法公式反映沉积物粒度分布特征更加灵敏、可靠,建议在进行资料整合时采用。     

三种叠放形式的圆管型人工鱼礁流场效应数值模拟与PIV试验研究

人工鱼礁单体按不同的数量和排列方式组合投放会产生不同的流场效应。圆管型礁为目前黄渤海区增殖礁的重要礁体型式,为优化该礁体的投放数量与排列方式,选择了3种不同叠放个数(1个、3个和6个)的圆管礁,设定了5个流速梯度(4.5、9.0、13.5、18.0和22.5cm/s),利用PIV粒子图像测速技术和Fluent数值模拟软件对圆管型人工鱼礁的流场进行水槽模型试验和数值模拟。结果表明,数值模拟结果与水槽试验结果基本吻合,误差在20%以下,表明数值模拟能够反映人工鱼礁的流场效应;当礁体叠放个数一定时,最大上升流流速、上升流高度和上升流面积均随来流速度的增加而增大,背涡流面积呈现不规则的变化;当来流速度一定时,最大上升流流速、上升流面积、上升流高度和背涡流面积均随礁体叠放个数的增加而增大。     

南沙群岛珊瑚礁岩体结构特征及工程地质分带

珊瑚礁是发育于海洋环境之中、由造礁珊瑚和生物历经生物和地质作用形成的地质体，是一种特殊的岩土介质类型。在南沙群岛珊瑚礁体上，水动力作用和沉积类型、地形地貌都具有成带分布的特点，因而岩体结构和工程地质性质亦具有分带性。在珊瑚礁海洋水动力环境分带的基础上．研究了南沙群岛珊瑚礁的剖面结构、内部结构和浅地层结构特征以及工程地质分层和岩性，将珊瑚礁岩体结构划分为4种类型和5个工程地质相带，并对各分带的工程特性及适宜性进行了评价。     

Biodiversity and community composition of sediment macrofauna associated with deep-sea Lophelia pertusa habitats in the Gulf of Mexico

Scleractinian corals create three-dimensional reefs that provide sheltered refuges, facilitate sediment accumulation, and enhance colonization of encrusting fauna. While heterogeneous coral habitats can harbor high levels of biodiversity, their effect on the community composition within nearby sediments remains unclear, particularly in the deep sea. Sediment macrofauna from deep-sea coral habitats (Lophelia pertusa) and non-coral, background sediments were examined at three sites in the northern Gulf of Mexico (VK826, VK906, MC751, 350–500 m depth) to determine whether macrofaunal abundance, diversity, and community composition near corals differed from background soft-sediments. Macrofaunal densities ranged from 26 to 125 individuals 32 cm⁻² and were significantly greater near coral versus background sediments only at VK826. Of the 86 benthic invertebrate taxa identified, 16 were exclusive to near-coral habitats, while 14 were found only in background sediments. Diversity (Fisher’s α) and evenness were significantly higher within near-coral sediments only at MC751 while taxon richness was similar among all habitats. Community composition was significantly different both between near-coral and background sediments and among the three primary sites. Polychaetes numerically dominated all samples, accounting for up to 70% of the total individuals near coral, whereas peracarid crustaceans were proportionally more abundant in background sediments (18%) than in those near coral (10%). The reef effect differed among sites, with community patterns potentially influenced by the size of reef habitat. Taxon turnover occurred with distance from the reef, suggesting that reef extent may represent an important factor in structuring sediment communities near L. pertusa. Polychaete communities in both habitats differed from other Gulf of Mexico (GOM) soft sediments based on data from previous studies, and we hypothesize that local environmental conditions found near L. pertusa may influence the macrofaunal community structure beyond the edges of the reef. This study represents the first assessment of L. pertusa-associated sediment communities in the GOM and provides baseline data that can help define the role of transition zones, from deep reefs to soft sediments, in shaping macrofaunal community structure and maintaining biodiversity; this information can help guide future conservation and management activities.     

舟山DZ-1钻孔沉积物粒度特征与沉积环境辨别

本文对在舟山群岛附近海域钻取的第四纪钻孔进行了粒度测试和分析。结果显示,沉积物平均粒径介于2.18~7.76 Φ,分选较差—差,偏度介于-1.75~2.76之间,表现为平坦、正态分布。这些粒径变化特征揭示了沉积动力环境的变化,粗粒沉积物对应了高水动能环境,细粒沉积物对应了低水动能环境。用粒度参数散点图对沉积环境判别表明粗粒沉积物与现代东海陆架沙脊、扬子浅滩、潮流沙脊间洼地和河道沉积等类型相近,可能指示快速海进过程中的高能沉积环境,如河道等,亦或是陆相侵蚀环境;细粒沉积物与现代泥质区沉积类似。沉积物粒度在垂向上的准旋回性变化可能指示了气候冷暖交替背景下沉积动力发生了显著变化。