[發(fā)明專利]一種人工魚礁規(guī)模效應(yīng)評(píng)價(jià)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910653639.2
• 申請(qǐng)日: 2019-07-19
• 公開（公告）號(hào): CN110400068B
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 章守宇;郭禹;林軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海海洋大學(xué)
• 主分類號(hào): G06Q10/0639
• 分類號(hào): G06Q10/0639;G06Q50/02
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31227
• 代理人: 王一琦

1.一種人工魚礁規(guī)模效應(yīng)評(píng)價(jià)方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1、通過數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)獲得多種建設(shè)模式的人工魚礁流場(chǎng)效應(yīng)數(shù)據(jù)；

S2、根據(jù)實(shí)驗(yàn)情況提取人工魚礁建設(shè)模式指標(biāo)，人工魚礁建設(shè)模式指標(biāo)分為人工魚礁建設(shè)規(guī)模指標(biāo)和人工魚礁建設(shè)強(qiáng)度指標(biāo)；

人工魚礁建設(shè)規(guī)模指標(biāo)包括單位魚礁邊長(zhǎng)和高度、布設(shè)間距與投放量及通透性，其中，單位魚礁邊長(zhǎng)指人工魚礁組合區(qū)邊界長(zhǎng)度，相對(duì)邊長(zhǎng)指單位人工魚礁邊長(zhǎng)與魚礁單體邊長(zhǎng)比值，魚礁高度指單位人工魚礁平均高度，相對(duì)高度指單位魚礁高度與魚礁單體高度之比；人工魚礁投放數(shù)量指一定范圍海域內(nèi)投放所有人工魚礁塊體；布設(shè)間距指人工魚礁單體間距離，以人工魚礁單體邊長(zhǎng)倍數(shù)表示；通透性指人工魚礁單體混凝土體積與其空方體積之比，表示人工魚礁體流通程度的大小；

人工魚礁建設(shè)強(qiáng)度指標(biāo)包括單位魚礁容積率、圍合度、錯(cuò)落度、迎流面積比；其中，單位魚礁容積率指單位魚礁區(qū)人工魚礁投放量與單位魚礁整個(gè)空間體積之比，圍合度是指一定范圍內(nèi)的礁堆所有外側(cè)礁塊外圍長(zhǎng)度之和與整個(gè)外圍線的比值，錯(cuò)落度是指一定范圍內(nèi)的人工魚礁堆的平均高度與最高高度的高度差，迎流面積比R_f是人工魚礁迎流面面積與礁堆占地面積的比值，所涉及的數(shù)學(xué)公式為：R_f(a)＝A_F/A_T；其中A_F表示面對(duì)a流向的人工魚礁的前部迎流區(qū)面積，A_T代表總礁堆用地面積；

S3、以人工魚礁建設(shè)目標(biāo)為標(biāo)準(zhǔn)，確定相應(yīng)的流場(chǎng)效應(yīng)指標(biāo)，流場(chǎng)效應(yīng)表現(xiàn)為上升流與背渦流作用，指標(biāo)分為范圍指標(biāo)與強(qiáng)度指標(biāo)；

S4、建立人工魚礁建設(shè)模式指標(biāo)與各流場(chǎng)效應(yīng)模型；利用MATLAB中的擬合函數(shù)ployfit進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的單元回歸擬合，應(yīng)用nlinfit函數(shù)建立流場(chǎng)體積與建礁指標(biāo)的多元非線性模型，使用Gauss-Newton法進(jìn)行模型優(yōu)化；

S5、以所得人工魚礁建設(shè)模式與流場(chǎng)效應(yīng)模型，根據(jù)人工魚礁建設(shè)目標(biāo)，選擇流場(chǎng)效應(yīng)最優(yōu)條件下的人工魚礁建設(shè)模式，實(shí)現(xiàn)人工魚礁規(guī)模優(yōu)化。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種人工魚礁規(guī)模效應(yīng)評(píng)價(jià)方法，其特征在于：在S1步驟中，通過數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)在數(shù)值水槽中對(duì)人工魚礁進(jìn)行配置組合，數(shù)值模擬中，入口邊界條件設(shè)為速度入口，出口邊界條件設(shè)為速度出口；計(jì)算域底面和人工魚礁體表面設(shè)為壁面邊界條件，采用無滑移邊界參數(shù)，側(cè)面和上頂面設(shè)為對(duì)稱邊界條件；模型壓力速度耦合采用PISO算法進(jìn)行迭代計(jì)算，模擬中流體密度設(shè)定為海水典型密度1024kg/m³，重力參數(shù)為9.81m/s2，人工魚礁計(jì)算域三維流場(chǎng)采用四面體非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，礁體表面及周圍進(jìn)行網(wǎng)格加密。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種人工魚礁規(guī)模效應(yīng)評(píng)價(jià)方法，其特征在于：在S3步驟中，流場(chǎng)范圍指標(biāo)包括流場(chǎng)相對(duì)體積、相對(duì)高度、相對(duì)長(zhǎng)度；流場(chǎng)相對(duì)體積采用流場(chǎng)體積與魚礁單體體積之比表示，流場(chǎng)體積為目標(biāo)流速的流場(chǎng)外圍包絡(luò)面所包含的體積，分為合體積與分體積；

合體積指整個(gè)包絡(luò)面的體積，其中包含未到達(dá)到上升流流速但包含在上升流區(qū)內(nèi)的部分，用于說明流場(chǎng)效應(yīng)的總體效果；

分體積指均達(dá)到上升流流速標(biāo)準(zhǔn)的區(qū)域體積，說明流場(chǎng)區(qū)內(nèi)流場(chǎng)效應(yīng)的實(shí)際控制部分，同時(shí)引入人工魚礁單體相對(duì)流場(chǎng)體積用于說明每種布設(shè)模式下人工魚礁單體的空間作用效果及利用率，采用平均流場(chǎng)分體積與人工魚礁總投放量之比表示；

流場(chǎng)相對(duì)高度采用流場(chǎng)高度與單位人工魚礁高度之比表示，流場(chǎng)高度以人工魚礁底部為基準(zhǔn)到目標(biāo)流速最大高度，用于說明垂直向的空間可達(dá)性；

流場(chǎng)相對(duì)長(zhǎng)度采用流場(chǎng)長(zhǎng)度與人工魚礁單體長(zhǎng)度之比表示，用于說明水平向流場(chǎng)的空間可達(dá)性。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種人工魚礁規(guī)模效應(yīng)評(píng)價(jià)方法，其特征在于：在S3步驟中，流場(chǎng)強(qiáng)度指標(biāo)分別采用流場(chǎng)相對(duì)分體積與合體積之比、流速、單位人工魚礁末端渦流時(shí)間間隔及背渦流區(qū)內(nèi)小渦由生成到消散的距離。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種人工魚礁規(guī)模效應(yīng)評(píng)價(jià)方法，其特征在于：在S1步驟中，來流速度取人工魚礁區(qū)一般流速0.5m/s，來流方向垂直于單位人工魚礁正向，出口速度設(shè)為-0.5m/s。