随着现代捕捞业的发展,海洋渔业的捕捞量已经急剧下降。现代渔业的发展将是向着现代化的管理型渔业,海洋牧场将是渔业管理的主要方式,而海洋牧场则是海洋资源管理的主要方式之一。人工鱼礁的投放是海洋牧场建设的关键,人工鱼礁使海水形成局部上升流、促进海水对换和增加海洋基础食物资源产量。但底层人工鱼礁作用范围受到自身体积、高度的制约,底层人工鱼礁只能投放到水深不大的海域,且不能充分利用上层水域,在广阔的深水区域底层鱼礁投放成本巨大。为了突破水深的限制和增加对底层鱼礁上层水域的开发利用,设计开发了一种可以在不同水深进行投放的柔性浮鱼礁,此种鱼礁是由海藻鱼礁、变流鱼礁和保育鱼礁组成的复合鱼礁。三种鱼礁用柔性的尼龙绳连接,最上层的海藻鱼礁主要为柔性的尼龙绳结构,采用这种柔性连接来增加礁体对海浪和潮流的适应性。论文从鱼礁需要具有的功能出发,根据鱼类的习性,对三个鱼礁模块结构进行设计。为了给鱼礁提供觅食区域和产卵场所,使鱼礁吸引鱼类,借鉴海带等藻类的种植方法,结合鱼类的生理特性,设计了可以在其上种植海藻为鱼类提供食物的海藻鱼礁,并将海藻鱼礁布置于柔性浮鱼礁的最上层,海藻鱼礁是由上下两个支撑架和中间连接的尼龙绳组成。海藻鱼礁的尼龙绳可以为某些鱼类提供细长外形的产卵场所。为了改变海洋中的流场状态,促进海水的对换,提高水中的基础食物产量,设计了变流鱼礁,它由四个喇叭口弯管单元组成,喇叭口弯管的进水口分别朝向四个不同方向,使不同方向的海流都可以进入到礁体中,形成的向下水流,将上层溶氧量高和藻类丰富的海水送到下层水域中去。为了提供安全的产卵场所和幼鱼的保育场所,结合象山港的鱼类特点设计了保育鱼礁,它是由上下两个盖板和固定在盖板之间的侧面开孔的圆管组成,圆管之间和内部相对狭小的空间,可以为幼鱼提供保育场所。为了使柔性浮鱼礁稳定的存在于投放海域,根据象山港海洋牧场的水文特点设计了柔性浮鱼礁的锚定系统。为了使柔性浮鱼礁可以在布置的水层发挥作用,增加浮球来配置鱼礁的重力和浮力,使鱼礁在潮流的作用下保持稳定。为了验证所设计鱼礁的流场特征,对变流鱼礁和保育鱼礁的流场性能进行了数值模拟分析。仿真结果表明,其喇叭口弯管出水口的速度有明显加快,向下的影响范围超过了喇叭口弯管高度的2倍多,达到了设计效果。此外变流鱼礁对背流面的海流也有明显的减缓作用。在侧面和背流面的喇叭口弯管中,也营造出了静水区。保育鱼礁圆管之间的空间和圆管上的开孔,加快了水流速度,使礁体内部与礁体外部可以有良好的海水交换,满足保育鱼礁的通透性要求。为了验证柔性浮鱼礁的在水下的形态、锚定系统的可靠性和鱼礁对鱼类的吸引效果,制作了三个柔性浮鱼礁在浙江象山港海洋牧场区域进行投放试验,并设计了水下观测系统,以观测鱼礁周围鱼类聚集的情况。两个月的试验结果显示鱼礁的各项性能满足要求,对鱼类有较好的聚集作用。