人工鱼礁作为海洋牧场中主要的工程构件,被广泛应用于生物多样性保护和海岸栖息地生境恢复。人工鱼礁投放后,改变了原有的海底地形,在其周围一定范围内形成了复杂的水动力环境。但由于受到海底水流的长期冲刷,礁体周围的泥沙因流场变化会经历悬浮、输运和沉降等过程。这些过程可能会造成鱼礁的沉陷与倾覆,从而丧失人工鱼礁的功能属性,同时也对区域底质及泥沙分布产生深远影响。目前,有关人工鱼礁泥沙冲淤的数值研究开展相对较少。水槽实验方法受模型尺度、水槽条件、泥沙属性等因素条件限制,而数值模拟方法又鲜有能充分模拟鱼礁的下沉倾覆过程。这些因素在很大程度上限制了人们对人工鱼礁周围泥沙冲刷形态及其冲刷机理的深入研究。因此,本研究基于FLOW-3D数值模拟平台,建立单向流条件下人工鱼礁泥沙冲淤冲刷过程的三维数值模型。本文以韩国釜庆国立大学开展的人工鱼礁室内冲刷实验为参照,进行对比模拟研究。通过对照实验,并验证本研究中数值模拟方法的可行性和适用性。同时,在此模拟方法的基础上,通过对不同粒径、流速、迎流角度下的冲刷工况等影响因素进行人工鱼礁泥沙冲刷的数值模拟研究。重点分析上述三大影响因素对人工鱼礁周围泥沙冲刷情况的影响,其中包括冲刷深度、冲刷量、冲刷过程和悬浮物泥沙浓度等方面的影响。本次研究的主要研究结果如下:1)人工鱼礁的局部冲刷历经礁体局部悬空阶段、礁体悬空间隙冲刷阶段、鱼礁倾覆沉陷阶段和平衡冲刷阶段四个阶段。物理实验中的冲刷深度及冲刷形态与数值模拟结果基本一致,验证了数值模型计算的精确性和冲刷模型条件参数的可靠性。2)在特定冲刷时间内,人工鱼礁附近泥沙的最大冲刷深度随时间的增加而逐渐增加,变化趋势呈二次函数分布。鱼礁局部冲刷最终趋于稳定,到达平衡冲刷阶段。3)从局部冲刷效果来看,在三种影响因素中,来流流速对冲淤量及冲刷深度的影响最大,其次为泥沙粒径。45°相较于其他迎流角度,抗倾覆效果最差。4)对冲刷形态而言,人工鱼礁与最深的冲刷坑之间有明显的位置关系。人工鱼礁附近的冲刷坑主要集中在礁体底部两侧的边缘角位附近。形成的冲刷坑宽度约为0.5倍礁宽,且悬浮泥沙在礁后约1倍礁宽处沉降,形成长尾状堆积区域。5)礁体的组合布局中,礁体纵向间距大于1倍礁宽,能有效避免造成礁体下陷、倾覆。且纵向间距为1.5倍礁宽的组合型人工鱼礁,其抗沉陷、倾覆能力优于单体局部冲刷。