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1、人工魚礁礁體與不同粒徑底質(zhì)間最大靜摩擦系數(shù)的試驗(yàn)研究12,3,42,3,41劉健,張碩,許柳雄,黃洪亮(1.中國水產(chǎn)科學(xué)研究院東海水產(chǎn)研究所,上海200090;2.上海海洋大學(xué)海洋科學(xué)學(xué)院,上海201306;3.上海海洋大學(xué)大洋生物資源開發(fā)與利用上海市高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,上海201306;4.上海海洋大學(xué)大洋漁業(yè)資源可持續(xù)開發(fā)省部共建教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,上海201306)摘要:通過平面拉動法分別測量了5種不同開口比人工魚礁礁體模型對5種不同粒徑大小底質(zhì)間的最大靜摩擦系數(shù),分析了不同粒徑底質(zhì)以及礁體不同開口比的最大靜摩擦系數(shù)變化規(guī)律。試驗(yàn)研究表明:最大靜
2、摩擦系數(shù)與底質(zhì)粒徑大小呈強(qiáng)負(fù)相關(guān)(r=?0.964,P<0.01);控制底質(zhì)粒徑時,最大靜摩擦系數(shù)與礁體質(zhì)量呈弱負(fù)相關(guān)(r=?0.265,P<0.01),與礁體開口比呈弱正相關(guān)(r=0.245,P<0.01);礁體本身的設(shè)計(jì)屬性如開口比是最大靜摩擦系數(shù)的主要影響因子。對于新設(shè)計(jì)礁型在進(jìn)行礁體穩(wěn)定性校核時,應(yīng)根據(jù)礁體開口比和實(shí)際海域底質(zhì)泥沙的粒徑組成,選取適當(dāng)?shù)淖畲箪o摩擦系數(shù)。關(guān)鍵詞:人工魚礁;摩擦系數(shù);沉積物;粒徑中圖分類號:S953.1文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1000-3096(2012)01-0059-06[15]人工魚礁的研究和建設(shè)在中國已
3、有近30a的歷確定值。因此,有必要通過試驗(yàn)研究不同類型礁體史,對近海生態(tài)環(huán)境修復(fù)和漁業(yè)資源增殖發(fā)揮了很對不同底質(zhì)的靜摩擦系數(shù)。本研究通過平面拉動法[1-4]好的功效。如何延長魚礁的生態(tài)穩(wěn)定性,使魚礁進(jìn)行了5種不同開口比礁體模型對飽和含水率下的的生物誘集和增殖效應(yīng)最大化是人工魚礁工程建設(shè)不同粒徑底質(zhì)的最大靜摩擦系數(shù)的測定試驗(yàn),以期[5-6]追求的最重要目標(biāo)。人工魚礁投放于相應(yīng)海域受找出礁體設(shè)計(jì)要素及海洋底質(zhì)粒徑對摩擦系數(shù)的影到波流作用力后發(fā)生的失穩(wěn)現(xiàn)象主要有漂移、翻轉(zhuǎn)響規(guī)律,獲得不同形狀礁體對不同底質(zhì)的最大靜摩及沉陷等,為保證人工魚礁工程建設(shè)能取得
4、預(yù)期效擦系數(shù),為今后人工魚礁礁體設(shè)計(jì)、制作、投放等提[7-9]果,必須對礁體的穩(wěn)定性進(jìn)行科學(xué)的驗(yàn)算。供理論依據(jù)和技術(shù)保證。礁體與海底間的最大靜摩擦系數(shù)是校核人工魚1材料和方法礁是否會出現(xiàn)移位現(xiàn)象的一個重要參數(shù)。最大靜摩擦系數(shù)的確定一般由模型實(shí)驗(yàn)獲得,對于新設(shè)計(jì)的1.1礁體模型及試驗(yàn)裝置[10]人工魚礁,則選取相應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)數(shù)值。劉同渝等通過由于魚礁投放至海底,摩擦作用出現(xiàn)在礁體彈簧秤拉動法測量了3種類型礁體對3種底質(zhì)(泥質(zhì)、底面與海底泥沙間,因此本實(shí)驗(yàn)?zāi)P徒阁w形狀均[11]沙質(zhì)、石質(zhì))的摩擦系數(shù)。王素琴列舉了3種形狀簡化成長方體。平面拉動法試驗(yàn)用模型
5、礁體為鋼筋礁體對不同底質(zhì)的摩擦系數(shù),但沒有對測量方法進(jìn)混凝土制,長方體結(jié)構(gòu),底面為正方形,共5個模[12]行討論。吳子岳等對連云港海區(qū)所投放人工魚礁型如圖1所示,礁體模型的幾何尺寸和相關(guān)參數(shù)見進(jìn)行抗漂移安全性校核計(jì)算時,采用的礁體與海底表1。[13]接觸面間的靜摩擦系數(shù)為0.5。鐘術(shù)求等針對臺州人工魚礁礁體與海底泥沙間的最大靜摩擦系數(shù)海域所投放人工魚礁進(jìn)行抗漂移安全性校核時,礁的測定依據(jù)經(jīng)典物理學(xué)測量最大靜摩擦系數(shù)時采取體與海底接觸面間的靜摩擦系數(shù)取為0.6。日本學(xué)者[14]大泰島雄給出靜摩擦系數(shù)范圍為0.5~0.6。收稿日期:2010-11-0
6、2;修回日期:2011-12-21采用最大靜摩擦系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)數(shù)值計(jì)算礁體的最基金項(xiàng)目:上海市教委優(yōu)秀青年基金(0701701);上海市教委科研創(chuàng)新大靜摩擦力,沒有相關(guān)實(shí)測數(shù)據(jù)支撐,會給穩(wěn)定性項(xiàng)目(09YZ272);國家公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)項(xiàng)目(201003068)校核計(jì)算帶來一定誤差。對于1對摩擦副來說,只有作者簡介:劉健(1985-),男,黑龍江泰來人,碩士,主要從事人工魚礁穩(wěn)定性研究,E-mail:jliu@vip.qq.com;張碩,通信作者,電話:在給定的材料和確定的工況情況下,摩擦系數(shù)才是021-61900314,E-mail:
7、s-zhang@shou.edu.cnMarineSciences/Vol.36,No.1/201259的平面拉動法。平面拉動法實(shí)驗(yàn)裝置如圖2所示,包上裝有滑輪桿組件;滑輪桿組件包括連接支架的滑括一平面承載臺、設(shè)于平面承載臺下底的方形平臺輪桿和設(shè)于滑輪桿下端的滑輪;滑輪輪周上嵌有一[16]座。平面承載臺上臺面為海底泥沙層,即由泥沙構(gòu)鋼絲線,鋼絲線的一端連接人工魚礁模型塊,另一成的承載臺面,厚度為15cm。泥沙層上放置待測的端吊掛有一負(fù)載桶,可由實(shí)驗(yàn)者將負(fù)載稱料(細(xì)砂或魚礁模型,平面承載臺的一端側(cè)壁設(shè)有支架,支架水)緩慢加入到負(fù)載桶。圖1礁體模型F
8、ig.1Thepicturesofreefmodels表1礁體類型與規(guī)格Tab.1Typeandsizeofreefmodels規(guī)格結(jié)構(gòu)