王者也 李 爽

基于大涡模拟与被动示踪物模型的人工鱼礁数值研究*

王者也 李 爽①

(浙江大学海洋学院 舟山 316021)

投放人工鱼礁是解决海洋生态环境问题的重要措施之一。通过使用并行大涡模拟模式(the parallelizeda large-eddy simulation model, PALM)及被动示踪物模型模块, 研究了不同流速条件(0.1, 0.2, 0.4和0.6 m/s)下方型人工鱼礁对流场形态、营养盐的抬升作用、和湍流动能收支的影响。研究表明, 鱼礁的存在使得其附近垂向速度增大, 产生上升流。受到上升流的抬升作用, 鱼礁底部的示踪物迅速进入海洋上层, 之后遇到鱼礁后方的背涡流, 示踪物的抬升受阻, 高度逐渐降低。在上升流区域以及背涡流区域的共同影响下, 示踪物抬升区域的最大高度与来流流速无关。不同上升流定义对应的上升流区域的高度与来流流速均不相关; 上升流区域的最大速度、平均速度与来流流速都成线性增加的关系; 然而随着来流流速的增大, 不同上升流定义对应的上升流区域面积的变化趋势却完全不同。投放鱼礁后, 鱼礁区域底部的混合增强, 区域底部的能量被输运至上层。这说明, 鱼礁的存在不仅对营养物质具有抬升作用, 还能将能量向上输运。

大涡模拟; 人工鱼礁; 被动示踪物; 湍流动能收支

随着海洋生态环境逐步恶化, 许多养殖场不再适合养殖鱼类、软体动物和甲壳类动物。事实上, 因为大多数渔业资源已经被过度开发, 当前渔业系统的可持续性正受到质疑( Garcia, 2001)。联合国粮食及农业组织调查(FAO, 2020)显示, 尽管水产养殖业依旧在发展, 海洋捕鱼业似乎已经到达上限。……