海洋牧场作为近海渔业资源和生态环境转型的新动力,近年来发展势头迅猛,海洋牧场主要通过人工鱼礁、增殖放流等生态工程建设,修复或优化海域生态环境、保护和增殖渔业资源。随着我国海洋牧场建设如火如荼的发展形势,国家规定用渔油补贴经费建设的海洋牧场中人工鱼礁建设资金比例大于等于70%,因此人工鱼礁作为海洋牧场建设重要且必要的组成部分,近年来投放量逐渐增加。为此有关部门提出在保证人工鱼礁达到建设效果的前提下,努力实现“减量增质提效”的建设策略,提升人工鱼礁绿色发展水平。实际中,人工鱼礁投放量不足则无法达到海洋牧场建设目标进一步影响建礁效果;投放量过多则人工鱼礁相互遮蔽,不仅影响人工鱼礁作用的发挥同时造成经济浪费;人工鱼礁建设模式不合理同样无法达到预期效果,出现经济浪费与“用海污染”,因此,如何合理规划人工鱼礁投放量与建设模式成为实现经济—高效人工鱼礁建设的关键环节。本论文以人工鱼礁发挥功能效应的基础路径—流场效应作为衡量人工鱼礁建设效果的参量,以流场效应参量为评价指标对不同建设规模人工鱼礁进行研究,一方面可以对人工鱼礁建设效果做出评价,同时其效果评价定量分析又反向支撑以流场效应为评价指标的人工鱼礁优化模式规划建设中。本文旨在以人工鱼礁建设目标与建设模式为出发点,分别提取出具有代表性的人工鱼礁规模指标和流场效应评价指标,为人工鱼礁建设与评价提供明确切入点,并对多种建设模式人工鱼礁流场效应进行分析与评价,建立各流场效应评价指标的人工鱼礁规模效应模型,进一步提出以上升流效应为标准的最优单位鱼礁建设模式选择流程,为以流场为目标的人工鱼礁建设提供科学、可行的规划依据。首先,本研究以流场仿真实验方法为手段获得交叉型礁体均匀与非均匀布设模式以及大字型、米字型、回字型、框架型与实体型5种不同礁体结构的单位鱼礁流场基础数据,基于城市风道规划标准,综合数值实验过程单位鱼礁布设模式条件,首次提出代表单位鱼礁规模的两级指标,其中一级指标包括人工鱼礁相对投放量、布设间距、迎流面相对长度、单位鱼礁平均相对高度及最大相对高度、鱼礁迎流面角度、迎流面面积比、单位鱼礁相对水深高度、单位鱼礁长宽比、目标速度比以及代表礁体特征指标的空方体积比、透空率和迎流面相对截面积,二级指标分别为单位鱼礁容积率、投放密度和围合度。同时提取出代表流场效应的特征指标,包括空间范围指标和强度指标,空间范围指标包括流场相对体积、鱼礁单体效率、相对长度、相对高度、相对面积及相对面积高度,强度指标包括流场相对体积效率、平均相对速度和最大相对速度。其次,基于以上指标参数,对交叉型均匀布设模式人工鱼礁流场效应进行研究,定量分析各人工鱼礁建设指标下流场特征指标变化情况,提出以上升流效应为标准的最优单位鱼礁建设模式选择方法,并建立均匀布设模式下流场效应指标的人工鱼礁规模效应模型,讨论人工鱼礁不同建设环境下的作用效果及基于不同环境的优化建设模式。结果表明,单位鱼礁最佳投放量为4×4的模式下432空m3,既满足单位鱼礁量要求,鱼礁作用效率较高。所有布设模式中,2.0～3.0倍布设间距,上升流相对体积最大,0.5倍间距鱼礁单体上升流体积效率最大,1.5倍间距下背涡流相对体积与单体效率最大;布设间距为2.0倍时,上升流与背涡流相对面积最大;1.0倍间距背涡流相对长度最大;以单位鱼礁为基本单位、目标速度比大于与小于0.1倍时上升流相对体积效率最低标准依次为45%和78%,背涡流相对体积效率最低标准为55%;分别以上升流和背涡流相对速度为建礁目标,最适布设间距应分别为小于等于2.0倍和大于等于1.5倍。上升流与背涡流体积效应模型分别为:上升流体积模型为V_u=T_ra×(5.78 e-0.003 T_ra+0.025 Ld3-0.173 Ld2+0.124 Ld+181.35 R_u²-61.827 R_u-0.165 vi2+0.368 vi),背涡流体积模型为 Vb=R_u×(0.017 T_ra2-0.85 T_ra-T_ra（0.295Ld2-1.453 Ld）+18.809 R_u²+2.692 R_u+11.939 vi2-12.329 vi)。再次,同样基于交叉型人工鱼礁、以流场效应作为人工鱼礁建设效果的主要评价因素,根据人工鱼礁实际投放海域背景特征的变化,同时借鉴陆地城市房屋建设模式特征,设计不同高度差、高度比、长宽比、迎流面角度和交叉型5种不同类型单位鱼礁建设模式,分别对5种建设模式的人工鱼礁流场效应特征进行研究,并进一步建立流场体积规模效应模型。结果表明,当选择高度差型单位人工鱼礁,迎流面高度越大,上升流效应最强,背流面相对高度越大,背涡流效应越强;当单位鱼礁相对高度为水深的1/8时,上升流效应较强,当单位鱼礁相对高度与水深比为1/10时,背涡流效应最强;单位鱼礁迎流面相对长度越大,上升流效应越强,背流面相对长度越大,背涡流效应越强;当鱼礁迎流面与来流向呈45°时,上升流效应越强,当鱼礁迎流面与来流向呈90°时,背涡流效应越强;当单位鱼礁为交叉模式布设时,布设间距为1.0倍时,上升流效应越强,当布设间距为1.5倍时,背涡流效应最强。对包括均匀布设模式下的6种不同建设模式鱼礁单体效率进行分析表明,迎流面角度型单位鱼礁上升流体积效率最大;交叉型单位鱼礁上升流面积效率最大,高度差型面积效率最小;交叉型单位鱼礁上升流高度效率最大,高度差型效率最小;交叉型与均匀型单位鱼礁上升流速度效率最大,高度差型最小。角度型单位鱼礁背涡流体积效率最大;长宽比型与角度型单位鱼礁面积效率较大,高度差型最小;背涡流长度与速度效率分布均匀,除高度差型单位鱼礁为效率最低外。上升流与背涡流流场体积效应模型分别为:上升流体积模型为V_u=H_m×（0.247 H_m×R_u-1.772-0.012 Ah2+1.229 Ah-725.518 D²+192.204 D+50.193 VrU+77.234DTU-116.733 EdU）,背涡流体积模型为Vb=H_m×（407.7 R_u²-171.43 R_u+RfU（0.03 Ah2+4.448 Ah）-142.013 VrU-24.137 DTU-10.291 EdU）。最后,选择目前广泛使用的大字型、米字型、回字型、交叉型、框架型5种鱼礁单体,分别研究均匀布设模式下礁体自身结构特征对流场效应影响规律,为具代表性增加对实体型单位人工鱼礁的分析,进一步建立结构差异型单位鱼礁的规模效应模型。结果表明,基于流场效应规律提出礁体结构特征指标分别为:鱼礁空方体积比、透空率及迎流面相对截面积。上升流与背涡流流场体积效应模型分别为:上升流体积模型为 V_u=0.448 R_u^-1.679-C_p（29.868 C_p-6.921）+R_sa(56.18R_sa-35.42),背涡流体积模型为V_b=R_u（1830 R_u-128）-R_v（95 R_v-105）+C_p（138 C_p-154）-R_sa(418 R_sa-180)。最后基于流场体积效应模型提出以流场体积为依据的礁体结构参数选择建议,以上升流相对体积最优为建设依据时,鱼礁透空率建议取值越大越好;建议当迎流面相对截面积小于0.795时,迎流面截面积取值越大越好,当大于0.795时,迎流面截面积取值越小越好;建议避免选择相对截面积为0.452的鱼礁结构。当以背涡流相对体积最优为选择依据时,建议当空方体积比小于0.452时,空方体积比取值越大越好,当空方体积比大于0.452时,空方体积比取值越小越好,建议优先选择空方体积比为0.452的鱼礁结构;建议当透空率小于0.476时,透空率取值越小越好,当透空率大于0.476时,透空率取值越大越好,建议避免选择透空率为0.476的鱼礁结构;相对截面积建议取值越大越好。本研究结果为对人工鱼礁流场评价提供新思路,对合理选择建设海域鱼礁结构、规划人工鱼礁建设模式提供新方法。