曲秉东

摘要：箱网式浮鱼礁在实际使用中，常在波浪作用下表现出不同的动力方向，故而加强水动力特性分析很有必要。在此之上，本文简要分析了箱网式浮鱼礁的特征，并从构建浮鱼礁研究模型、以图像传感器采影像、精准化处理采集影像、明确浮鱼礁受力方向等方面予以论述，以此为浮鱼礁的合理利用指明新的方向。

关键词：波浪作用;箱网式浮鱼礁;水动力特性

前言：箱网式浮鱼礁是人工鱼礁的重要类型，它主要具备鱼类栖息、诱集作用，若将其应用于渔业、捞捕行业，有利于维护海洋环境的均衡性。一般而言，浮鱼礁适合多种鱼藻、贝类海洋生物的栖息。而随着水源流动方向的变化，浮鱼礁也将随之出现运动，为了进一步发挥出浮鱼礁作用，还需针对水动力特性进行深究，便于提出可行性建议，用于消除波浪刺激下浮鱼礁产生的不良影响。

一、箱网式浮鱼礁的特征

人工鱼礁主要是为水生生物提供栖息场所的结构，也常作为捕鱼业诱捕鱼类生物的重要途径。经过放置人工鱼礁，可达到大范围捕捉鱼类的目的，如（图一）所示。一般而言，其材料多以高聚乙烯、尼龙、泡沫等材料为主，也可选用建筑废料等，由此产生生态保护作用。至于箱网式浮鱼礁，是将人工鱼礁设计成箱体网状结构的浮动类鱼礁。结合相关研究成果，可发现，此类别鱼礁的稳定性优良，而且其形成的框架结构能够容纳更大规模的水生生物。因此，在选择浮鱼礁时，还需从容纳量、透水性等方面进行考虑，便于设计后的人工鱼礁拥有广泛的使用范围。本文具体以PVC+PE材质的浮鱼礁作为研究对象，分析出现波浪时，它的水动力特性情况，经过综合分析后，可为后续浮鱼礁的有效利用提供依据，甚至可增加诱捕成功率，促进渔业的长远发展。

二、波浪作用下箱网式浮鱼礁水动力特性研究内容

（一）构建浮鱼礁研究模型

为了进一步验证箱网式浮鱼礁在波浪作用下的水动力特性，需先行建模，以此消除实践中风力、温度等多个因素对实验结果的干扰。其中建模环节，需确定好模型的质量，常按照，根据水的密度（ρ）、浮鱼礁PE网衣体积（vm1）、水的体积（vm2）计算出模型质量，之后以计算出浮力差。式中ρw、vp、分别代表的是流体密度、流体体积、理论模型数量，以此掌握波浪作用下，水浮力的变化规律。

在模型中选择的各种材料材质都应当与实际浮鱼礁材质相同，其中可按照等比例缩放的方式，将模型设计为与实际浮鱼礁尺寸相当的研究模型。之后参照标准的参数设计要求，调整好各项参数值，便于得出最为可靠的研究成果。其中可细分为箱网式浮鱼礁的PVC箱体部分、PE网衣以及PE锚绳。关于箱体的尺寸可设计为长宽分别为16cm，高为24cm，径长20mm，其密度值为646kg/m³。至于网衣的尺寸以长宽为64cm、24cm为主，径长15mm，密度为950kg/m³。在建模后，需将模型作为研究对象，通过给予波动力，判断浮鱼礁模型是否出现移动，这样才能确定浮鱼礁在真正使用中，一旦遇到波浪，是否會发生位置偏差，并提出可行性加固措施，维护浮鱼礁的运行稳定性[1]。

（二）以图像传感器采影像

在本次研究项目中，还专门借助图像传感器，对研究中的水动力特性进行直观记录，这样才能有事实依据的总结箱网式浮鱼礁在波浪冲击下的运动轨迹。首先，研究者需对箱网式浮鱼礁模型进行实时跟踪，包括在流体刺激下，它的运动曲线图等。在研究中所选用的设备可以具备连续摄像功能的图像传感器，它能够通过对运动光学理论的应用，实现光学影像的合理转化。经过研究后可发现：其中选用的采集装置，能够达到0.1mm精度，便于更加细化的分析出受到波浪作用影响前后的数据差异;其次，相关人员还需在正式摄影前，对其模型所在位置进行记录，将其设为对照组，然后将波浪作用下浮鱼礁的水动力影响设为观察组，观察两组是否存在对比价值。经过多组实验中，可对其数据实施比对;最后，还需对其采集过程进行规范化调整。如运行前需对其进行调试，运行后维持设备静态操作等，这样才能保证使用后，在图像采集设备的参与下，能够获得可靠的观察数据。其中还需注意的是：相关人员需确定好研究周期，一般以两分钟为主，按照每秒10帧的标准调整图像传感器。随着帧数的增加，其精准度也会更高，故而应围绕研究要求，注重帧数的调整，保证本次研究后形成的多则数据能够起到参考作用。

（三）精准化处理采集影像

在长达两分钟的研究中，对于浮鱼礁模型各个点位图像信息的采集与分析，可得出最终偏差值。本文专用SPSS 21.0软件联合MATLAB软件处理数据与图像，若经过分析后，波浪作用前后图像数据处理后得出的P值<0.05，则代表此次研究结果具备统计学意义。同时，还可以运用MATLAB软件对图像实施灰度操作，使其保持255灰度范围内，在黑白对比下，可对图像中的各个拍摄点的前后偏差进行确定。通常在未遭遇波浪作用前，浮鱼礁模型保持不动。而后在波浪作用下，它将朝着不同方向进行运动，其中可根据同一个追踪点的前后比对结果，绘制出对应的影像图，最终发现：在多个测量点变化长度测量后，基本上保持0.448mm，这表明波浪作用确实会对浮鱼礁的水动力情况带来一定影响[2]。

（四）明确浮鱼礁受力方向

相关人员需运用浪高仪控制波浪作用的强度以及高度，之后根据波高数据分析在两分钟内，图像采集点的运动方向以及偏差程度，并做出对应的总结，以此作为解决浮鱼礁不稳定问题的原因调查依据。其中以下述两组不同的波高为例予以研究：每4秒发动一次4.56cm波高、每2.1秒发动一次16.62s的波高，之后对其追踪点的变化规律进行分析，由此可证明随着波高的上升，其追踪点的变化幅度有所增加，而且以前、下两个方向为具体运动方向。这主要源于箱网式浮鱼礁是由四个角分别悬挂锚绳的方式，使其保持平稳运行。在波浪冲击下。16.63cm波高下，浮鱼礁模型将出现76mm（正向）、72mm（负向）的偏差情况。而随着波高周期的变化，其偏差也确实出现了明显差异，由此知晓：波浪作用与其波浪发生频率也有密切关联。经过波高的上升正负向偏差值有所减小。关于浮鱼礁模型在波浪作用下水动力特性分析结果的总结，可按照相同倍数的扩大，判断浮鱼礁在实际使用中也会根据模型变化结果，出现不同程度、不同方向的偏差情况。同时，相关研究者研究后可发现：它的偏差方向多以前向运动、下沉方向为变化主导。为了进一步维持浮鱼礁的运行安全，还可对其进行加固，使其有能力抵抗波浪冲击。同时，还可以反作用力抗衡的方式，对其上方、后方两个方向施加压力，使其在波浪作用下，能够自行发出应力消除的指令，促进浮鱼礁的自动化运行。

结论：综上所述，基于波浪作用下，箱网式浮鱼礁在实际运行中，也将随着波浪作用，而出现下沉、前飘。对此，可从建模、采集影像、处理影响、受力方向等方面着手，便于调整锚绳固定方式，增加其稳固度，为浮鱼礁的正常使用奠定基础。只有浮鱼礁在海中保持稳定的运行状态，才能达到最优化诱集效果，以免扰动鱼群，破坏浮鱼礁的使用效果。

参考文献：

[1]张健，冯德军，王萍，等.波浪作用下箱网式浮鱼礁水动力特性研究[J].中国水产科学，2019，26（05）：1014-1020.

[2]潘昀，杨凤婷，毕春伟，等.中上层浮鱼礁最优单锚系泊方式研究[J].大连理工大学学报，2021，61（02）：172-179.