桂福坤，祝含接，馮德軍

(浙江海洋大學(xué)海洋科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，國家海洋設(shè)施養(yǎng)殖工程技術(shù)中心，浙江 舟山 316022)

水產(chǎn)品已成為除糧食以外的優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)供給源，保證水產(chǎn)品的正常供應(yīng)顯得越來越重要。目前，中國養(yǎng)殖水產(chǎn)品產(chǎn)量大約占世界總產(chǎn)量的70%[1]，其中筏式養(yǎng)殖、網(wǎng)箱養(yǎng)殖、淺海圍網(wǎng)養(yǎng)殖以及新近發(fā)展起來的深遠(yuǎn)海超大型養(yǎng)殖網(wǎng)箱(或稱漁場)是海洋養(yǎng)殖開發(fā)的主要手段。除筏式養(yǎng)殖外，網(wǎng)衣是網(wǎng)箱的重要組成部分。網(wǎng)箱養(yǎng)殖是將由網(wǎng)衣、框架、浮力裝置及固定裝置等組成的網(wǎng)箱放置于特定海域中，用于養(yǎng)殖水產(chǎn)品的一種養(yǎng)殖方式[2]。中國是最早開展網(wǎng)箱養(yǎng)殖的國家，至今約有700多年的歷史[3]。由于網(wǎng)箱養(yǎng)殖的高效益、高性能等特點(diǎn)，到20世紀(jì)中后期便迅速在全國沿海地區(qū)發(fā)展起來，并形成了一定的生產(chǎn)規(guī)模。目前浙江的溫州、臺(tái)州、象山、舟山等地，福建的寧德以及山東的萊州、長島等地都是中國海水網(wǎng)箱養(yǎng)殖較為發(fā)達(dá)的地區(qū)，每年養(yǎng)殖海產(chǎn)品產(chǎn)量位居前列，遠(yuǎn)銷世界各地[4]。淺海圍網(wǎng)養(yǎng)殖是利用網(wǎng)衣、樁柱或浮球、繩索等工程設(shè)施在淺海大面積水域中圈圍，形成一定的水面，用于養(yǎng)殖魚類等水產(chǎn)經(jīng)濟(jì)動(dòng)物的一種重要的養(yǎng)殖方式[5]。據(jù)文獻(xiàn)記載[6]，圍網(wǎng)養(yǎng)殖于20世紀(jì)20年代起步于日本，50年代引入中國，開始主要為湖泊、灘涂、港灣養(yǎng)殖，隨著海洋開發(fā)的外?；F(xiàn)今大型管樁式圍網(wǎng)養(yǎng)殖等也逐步發(fā)展起來，并向外側(cè)深遠(yuǎn)海水域推進(jìn)?，F(xiàn)階段，深遠(yuǎn)海超大型養(yǎng)殖網(wǎng)箱養(yǎng)殖指在距離海岸3 km以上、水深20 m以上具有洋流特征的水域，通過構(gòu)建深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖基站、平臺(tái)等作為載體養(yǎng)殖水產(chǎn)經(jīng)濟(jì)動(dòng)物的養(yǎng)殖模式，有半潛式、全潛式及坐底式等形式[7]。平臺(tái)一般包括框架、網(wǎng)囊和定位三大系統(tǒng)，并將飼料投放、環(huán)境監(jiān)測、網(wǎng)衣清洗等智能化控制系統(tǒng)集成一體，方便深遠(yuǎn)海管控。無論是網(wǎng)箱養(yǎng)殖、淺海圍網(wǎng)養(yǎng)殖還是深遠(yuǎn)海大型養(yǎng)殖網(wǎng)箱養(yǎng)殖，網(wǎng)衣的安全性均是養(yǎng)殖系統(tǒng)中最需要關(guān)注的部分，關(guān)系到養(yǎng)殖的成敗?；诖?，本文系統(tǒng)地介紹了海洋養(yǎng)殖用網(wǎng)衣水動(dòng)力研究進(jìn)展，為水產(chǎn)養(yǎng)殖工程設(shè)計(jì)提供參考。

1 主要理論

20世紀(jì)隨著海洋捕撈產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，國內(nèi)外很多學(xué)者對漁用網(wǎng)衣的水動(dòng)力特性理論已做了大量研究，目前網(wǎng)箱和圍網(wǎng)養(yǎng)殖用網(wǎng)衣研究方法一般是從網(wǎng)衣系統(tǒng)的基本構(gòu)建開始，如單個(gè)網(wǎng)目、單片網(wǎng)衣、局部網(wǎng)衣或者一個(gè)木腳和結(jié)節(jié)，通過數(shù)學(xué)力學(xué)理論分析，建立數(shù)值模型與物理實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ瞳@得定量的結(jié)果，兩者相互驗(yàn)證修正，最后得到較為滿意的結(jié)果。最早由日本寺田寅彥等[8]提出將框架固定網(wǎng)衣，用框架與網(wǎng)衣所受合力減去不含網(wǎng)衣時(shí)框架所受的力，從而得到網(wǎng)衣所受到的水動(dòng)力，該方法十分適用于實(shí)驗(yàn)室模型試驗(yàn)中對小比尺網(wǎng)片受力的計(jì)算，繼而運(yùn)用模型相似準(zhǔn)則推導(dǎo)至實(shí)際海區(qū)網(wǎng)衣受力大小，一直沿用至今。日本中村充[9]給出通過計(jì)算出網(wǎng)線的受力繼而求出網(wǎng)衣整體受力的思想，并推導(dǎo)出水流對網(wǎng)衣的作用力公式，但作者假定的流速為一種較為理想的狀態(tài)，使用范圍受限。莫里森方程是計(jì)算作用在小尺度柱體上水平波浪力的主要計(jì)算方法，也是目前使用最廣泛的，是以繞流理論為基礎(chǔ)的半理論半經(jīng)驗(yàn)公式，具體參見《海洋工程波浪力學(xué)》[10]，之后關(guān)于網(wǎng)衣在水流和波浪條件下的水動(dòng)力系數(shù)的取值，部分學(xué)者也做了大量研究：詹杰民等[11]利用水池實(shí)驗(yàn)，綜合考慮網(wǎng)的密實(shí)度、網(wǎng)型以及雷諾數(shù)的影響，驗(yàn)證網(wǎng)片阻力計(jì)算公式的可用性和阻力系數(shù)變化規(guī)律；宋偉華等[12]通過大量水槽實(shí)驗(yàn)，運(yùn)用多元回歸分析方法，得到網(wǎng)衣波浪力經(jīng)驗(yàn)公式，并且結(jié)果與利用莫里森方程計(jì)算出的波浪力和波高關(guān)系相近。此外，量綱分析法、模型相似準(zhǔn)則在網(wǎng)衣水動(dòng)力理論研究中也十分重要，李玉成等[13]和桂福坤等[14]已做過相關(guān)研究。實(shí)際海洋養(yǎng)殖境況中，環(huán)境復(fù)雜，涉及風(fēng)、浪、流等同時(shí)對網(wǎng)衣水動(dòng)力特性的影響，關(guān)于這方面研究還不夠完善，有待深入研究。

2 數(shù)值模擬方法

2.1 有限元法

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展和應(yīng)用，利用數(shù)值計(jì)算，建立數(shù)學(xué)模型和動(dòng)態(tài)模擬已被廣泛應(yīng)用于網(wǎng)衣水動(dòng)力特性的研究中。近年來，利用有限單元和集中質(zhì)量點(diǎn)思想進(jìn)行數(shù)值模擬是使用相對廣泛的方法。如Tsukrov等[15]基于網(wǎng)衣受力經(jīng)驗(yàn)公式，采用等效網(wǎng)面法對局部網(wǎng)衣進(jìn)行仿真模擬，再結(jié)合有限元法建立網(wǎng)片在波浪和水流環(huán)境負(fù)荷下的水動(dòng)力響應(yīng)模型；之后，Tsukrov等[16]又引入了非線性單元方法，對數(shù)值模型進(jìn)行改進(jìn)修正，可分析網(wǎng)衣的受力與變形。Wan等[17-18]采用非線性有限元法，在一般迭代過程基礎(chǔ)上進(jìn)行修正，確定網(wǎng)在均勻流作用下的平衡構(gòu)型和張力分布，建立網(wǎng)衣的數(shù)值計(jì)算模型，可精確模擬網(wǎng)衣水動(dòng)力隨形狀的變化特性。在金屬網(wǎng)衣研究方面，Drach等[19]基于有限元和接觸算法，分析金屬菱形網(wǎng)在靜力加載作用下連接部位的應(yīng)力情況。蘇煒等[20]采用有限單元法建立網(wǎng)狀柔彈性結(jié)構(gòu)的等效網(wǎng)面動(dòng)力模型，為網(wǎng)衣水動(dòng)力計(jì)算提供了一種十分有效的方法。崔勇等[21]根據(jù)有限元建立波浪作用下浮繩式圍網(wǎng)網(wǎng)衣受力的數(shù)學(xué)模型，通過計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬得出網(wǎng)衣張力在迎浪面網(wǎng)片錨繩連接點(diǎn)及以下綱四角連接處的網(wǎng)線張力最大，并通過拖曳水池試驗(yàn)對圍網(wǎng)整體阻力性能進(jìn)行分析。劉航飛等[22]也基于有限元原理，運(yùn)用ABAQUS數(shù)值計(jì)算，對鋅鋁合金網(wǎng)衣受力做了具體研究。陳鹿[23]利用MATLAB建立網(wǎng)片模型，模擬固定在方形框架上的尼龍網(wǎng)片，分析網(wǎng)片在恒定水流作用下的張力分布和空間形狀變化。

2.2 集中質(zhì)量點(diǎn)法

Takagi等[24]采用集中質(zhì)量點(diǎn)法建立模型，模擬矩形網(wǎng)衣在水流作用下的三維動(dòng)態(tài)響應(yīng)，并用試驗(yàn)驗(yàn)證模型的有效性。黃小華等[25-26]選用集中質(zhì)量點(diǎn)法建立水流作用下網(wǎng)箱網(wǎng)衣變形和受力計(jì)算模型，得出網(wǎng)衣在不同配重模式和不同網(wǎng)目形狀下的變形和張力分布情況，且具體比較了水流作用下圓形網(wǎng)衣和平面網(wǎng)衣動(dòng)態(tài)變形和網(wǎng)衣受力情況。李玉成等[27]、趙云鵬等[28-29]采用集中質(zhì)量點(diǎn)法和數(shù)學(xué)建模法對網(wǎng)衣結(jié)構(gòu)物在水流、波浪條件下進(jìn)行水動(dòng)力特性模擬分析，討論網(wǎng)衣的形狀與張力分布特點(diǎn)，并對結(jié)果進(jìn)行可視化。陳天華等[1,30]、桂福坤等[31]基于集中質(zhì)量點(diǎn)法和網(wǎng)目群分方式，通過對網(wǎng)片的數(shù)值模擬分別研究水流、波浪以及水流和波浪共同作用下的樁柱式圍網(wǎng)網(wǎng)衣的水動(dòng)力特性，得出不同流速流向、不同波高波向等要素與圍網(wǎng)網(wǎng)線的張力分布，節(jié)點(diǎn)偏移以及系縛點(diǎn)受力大小的關(guān)系，為今后圍網(wǎng)網(wǎng)衣水動(dòng)力特性的研究提供了重要參考。

此外，部分學(xué)者采用彈簧-集中質(zhì)量模型和耦合模型來研究網(wǎng)衣的水動(dòng)力特性。Lee等[32]采用彈簧質(zhì)量單元和隱式積分的方法建立數(shù)值模型分析在波浪作用下網(wǎng)的水動(dòng)力行為及變形情況。畢春偉等[33]提出多孔介質(zhì)模型和集中質(zhì)量模型聯(lián)合使用，模擬柔性網(wǎng)衣與周圍流場之間的相互作用。陳昌平等[34-35]采用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)原理，基于Navier-Stokes方程及大渦模擬(LES)湍流模型，運(yùn)用ABAQUS/CFD模塊中的Gauss-Seidel耦合方法對水流作用下網(wǎng)衣進(jìn)行流固耦合計(jì)算，得到不同目腳尺寸和網(wǎng)線直徑組合條件下鋅鋁合金網(wǎng)衣的平面受力結(jié)果，并用模型試驗(yàn)驗(yàn)證。Bessonneau等[36]利用有限差分法對網(wǎng)衣的水阻力系數(shù)、變形和受力等水動(dòng)力特性進(jìn)行了研究。

上述通過幾種常見數(shù)值模擬方法研究網(wǎng)衣的水動(dòng)力特性，均取得了不錯(cuò)的成果。很明顯，相較于傳統(tǒng)方法，數(shù)值模擬操作簡單、周期短且花費(fèi)少，因而在未來通過數(shù)值模型方法來研究網(wǎng)衣特性仍是十分有效的手段。

3 物理模型實(shí)驗(yàn)研究

3.1 水阻力系數(shù)

關(guān)于網(wǎng)衣水阻力系數(shù)的研究，日本學(xué)者田內(nèi)、宮崎芳夫、蘇聯(lián)學(xué)者巴拉諾夫、弗里得門等都先后對各種規(guī)格的網(wǎng)衣做了大量的試驗(yàn)研究[37]。Liu等[38]通過模型試驗(yàn)研究網(wǎng)衣在水中受迫振動(dòng)時(shí)的受力情況，獲得了網(wǎng)衣阻力系數(shù)、慣性系數(shù)與雷諾數(shù)和振動(dòng)頻率之間的關(guān)系。Loland[39]通過實(shí)驗(yàn)研究網(wǎng)衣的密實(shí)度對網(wǎng)衣后面流場的影響，推導(dǎo)出網(wǎng)衣的阻力系數(shù)和升力系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)公式，以及這兩個(gè)系數(shù)值與網(wǎng)衣密實(shí)度的關(guān)系。Patursson[40]采用模型試驗(yàn)測量網(wǎng)衣后面流體的速度，計(jì)算了流速折減率、網(wǎng)衣的阻力系數(shù)及升力系數(shù)。Cha等[41]通過模型試驗(yàn)研究不同直徑和網(wǎng)目長度在不同沖角條件下的鏈形銅合金網(wǎng)衣水阻力系數(shù)，并與柔性網(wǎng)衣阻力系數(shù)進(jìn)行了比較。孫滿昌[42]在日本東京水產(chǎn)大學(xué)大型回流水槽中試驗(yàn)，利用流線型框架測定方形網(wǎng)目與水流平行時(shí)的流體阻力系數(shù)和摩擦系數(shù)，并與菱形網(wǎng)目網(wǎng)片受力結(jié)果進(jìn)行對比。李玉成等[43-44]利用模型試驗(yàn)比較平面有結(jié)節(jié)和無結(jié)節(jié)網(wǎng)衣的水阻力系數(shù)隨雷諾數(shù)、傾角以及布置狀態(tài)的變化特性，隨后又對單片網(wǎng)衣在波浪條件下的水動(dòng)力特性進(jìn)行研究，分析了影響速度力和慣性力系數(shù)的因素。

3.2 網(wǎng)衣受力

Tauti等[45]通過假定網(wǎng)衣目腳與結(jié)點(diǎn)受力相互無關(guān)，根據(jù)物理模型試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，推導(dǎo)出網(wǎng)衣水阻力的計(jì)算公式。詹杰民等[46]通過模型試驗(yàn)，分析影響網(wǎng)衣阻力特性的主要要素，對比平面和圓形網(wǎng)衣所受水阻力特性，得出計(jì)算網(wǎng)衣阻力系數(shù)的半理論半經(jīng)驗(yàn)公式。Lader等[47]通過物理模型試驗(yàn)研究不同波浪條件下網(wǎng)衣受力及網(wǎng)衣作用下波浪形態(tài)的改變，并對網(wǎng)衣受力與經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算結(jié)果作了比較。宋偉華等[48-49]先后通過水槽實(shí)驗(yàn)研究了單點(diǎn)系泊網(wǎng)衣構(gòu)件在規(guī)則波作用下的受力變化規(guī)律和網(wǎng)衣的波浪水動(dòng)力，波浪透射系數(shù)與網(wǎng)衣尺度、特征參數(shù)、波浪參數(shù)的關(guān)系。黃洪亮等[50]對幾種不同網(wǎng)片水阻力性能與運(yùn)動(dòng)變化特征進(jìn)行比較研究，得出縮結(jié)系數(shù)在0.600～0.707范圍內(nèi)選用網(wǎng)片時(shí)，網(wǎng)片網(wǎng)目規(guī)格和網(wǎng)線粗度的影響最大，應(yīng)優(yōu)先考慮，其次考慮結(jié)節(jié)和網(wǎng)片縮結(jié)系數(shù)的影響。陳鹿等[23]在水槽中開展對5種不同結(jié)構(gòu)有結(jié)節(jié)尼龍網(wǎng)片水動(dòng)力研究，分析了框架尾流對網(wǎng)片水動(dòng)力性能的影響。

上述利用物理模型試驗(yàn)的方法對網(wǎng)衣系統(tǒng)相關(guān)水動(dòng)力特性做了詳細(xì)研究，但這些研究中網(wǎng)衣材料相對單一，且基本是簡單網(wǎng)片和網(wǎng)箱網(wǎng)衣系統(tǒng)，以及水流、普通規(guī)則波等的動(dòng)力荷載作用，還具有一定的局限性，不能全面反映網(wǎng)衣在真實(shí)海況下的水動(dòng)力特性。

4 實(shí)際應(yīng)用

4.1 大型圍網(wǎng)養(yǎng)殖應(yīng)用

大型圍網(wǎng)養(yǎng)殖由于養(yǎng)殖空間大、養(yǎng)殖對象品質(zhì)接近野生而備受關(guān)注。我國目前已在多處建成大型圍網(wǎng)養(yǎng)殖設(shè)施，其中以東海水產(chǎn)研究所、浙江海洋大學(xué)和黃海水產(chǎn)研究所參與建設(shè)為主。東海水產(chǎn)研究所建設(shè)的大型圍網(wǎng)設(shè)施主要集中在浙江臺(tái)州大陳島以及溫州等地，如2013—2014年在浙江大陳島海域建設(shè)雙圓周管樁式大型圍網(wǎng)，周長380 m，由內(nèi)外兩圈組成。外圈采用特力夫高性能纖維網(wǎng)衣，內(nèi)圈網(wǎng)衣上部6米采用特力夫高性能纖維網(wǎng)衣，下部采用銅網(wǎng)衣，抗風(fēng)浪以及耐鹽、耐紫外老化效果十分理想[51]；2014—2016年組建了內(nèi)外圈之間跨距10 m的雙圓周大跨距管樁式圍網(wǎng)，該圍網(wǎng)網(wǎng)具以超高強(qiáng)UHMWPE絞捻網(wǎng)為材料，經(jīng)歷過“燦鴻”“杜鵑”“瑪莉亞”等多個(gè)臺(tái)風(fēng)的考驗(yàn)[52-53]；2013—2017年間在浙江溫州白龍嶼生態(tài)海洋牧場敷設(shè)柵欄式堤壩圍網(wǎng)，并將金屬合金網(wǎng)衣用于圍網(wǎng)養(yǎng)殖[54-55]。浙江海洋大學(xué)在參與部分以上建設(shè)的同時(shí)，還獨(dú)立在舟山桃花島南部建設(shè)了10萬m2的淺海生態(tài)圍網(wǎng)養(yǎng)殖基地，用于大黃魚養(yǎng)殖[56]。2018年，黃海水產(chǎn)研究所與萊州明波水產(chǎn)有限公司指導(dǎo)的在山東萊州灣明波海洋牧場建設(shè)的大型圍網(wǎng)海域，容納水體體積達(dá)16萬m3，每年可養(yǎng)殖海水魚500多噸[57]。大型圍網(wǎng)養(yǎng)殖的快速發(fā)展，與養(yǎng)殖網(wǎng)衣技術(shù)的不斷提升密切相關(guān)，養(yǎng)殖網(wǎng)衣性能的增強(qiáng)保證了海洋養(yǎng)殖業(yè)的健康發(fā)展。

4.2 深遠(yuǎn)海超大型養(yǎng)殖網(wǎng)箱應(yīng)用

深遠(yuǎn)海超大型養(yǎng)殖網(wǎng)箱(或稱漁場)近幾年發(fā)展勢頭迅猛，如從2017年開始，由國外設(shè)計(jì)我國武昌船舶重工有限公司建造的世界首座半潛式智能海上漁場——“海洋漁場1號(hào)”成功投入使用。整個(gè)漁場外圍由12根巨型鋼柱構(gòu)成框架，鋼柱之間用漁網(wǎng)把漁場團(tuán)團(tuán)圍住，并安裝有2萬多個(gè)傳感器，基本實(shí)現(xiàn)智能化和自動(dòng)化[58]。2018年中國自主研發(fā)的全潛式網(wǎng)箱“深藍(lán)1號(hào)”也已投放至黃海冷水團(tuán)海域，用于三文魚養(yǎng)殖?！吧钏{(lán)1號(hào)”可根據(jù)水溫控制漁場在水下4～50 m升降，使魚群生活在適宜溫度層，其網(wǎng)衣采用超高分子量聚乙烯材料設(shè)置為兩層，外層能防止外部鯊魚擊破，內(nèi)層網(wǎng)孔比魚小，能防止魚逃逸。改進(jìn)優(yōu)化的“深藍(lán)2號(hào)”正在建設(shè)中，今年(2019年)年底將會(huì)完成建設(shè)[59]。2018年，中國水產(chǎn)科學(xué)研究院南海水產(chǎn)研究所與天津德賽集團(tuán)聯(lián)合研發(fā)的“德海1號(hào)”半潛桁架養(yǎng)殖漁場，總長93 m，型寬27.3 m，型深7.5m，漁場采用單點(diǎn)系泊錨碇，網(wǎng)衣采用高強(qiáng)度箱體懸掛方式設(shè)計(jì)，根據(jù)水深環(huán)境參數(shù)，有效養(yǎng)殖水體可從1.1萬m3擴(kuò)展至3萬m3?！暗潞?號(hào)”的結(jié)構(gòu)及網(wǎng)衣系統(tǒng)均通過2018年第22號(hào)臺(tái)風(fēng)“山竹”實(shí)況測試安全。2019年煙臺(tái)中集來福士研發(fā)建造了國內(nèi)最大的“長鯨一號(hào)”，長寬均為66 m，上環(huán)高度34 m，有效養(yǎng)殖水體6.4萬m3，為目前國內(nèi)最大的深水坐底式養(yǎng)殖網(wǎng)箱[60]。上海振華重工集團(tuán)也先后在福建連江苔菉鎮(zhèn)東洛島海域和連江筱埕鎮(zhèn)定海龍翁嶼附近海域放置“振鮑1號(hào)”和“振漁1號(hào)”，分別用于鮑魚和大黃魚養(yǎng)殖[61]?！罢聃U1號(hào)”餌料投放、運(yùn)輸以及網(wǎng)箱吊裝等全部采用機(jī)械化，并實(shí)時(shí)監(jiān)控鮑魚生活環(huán)境和生長狀況，為鮑魚養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)帶來巨大前景。“振漁1號(hào)”形似橄欖，采用旋轉(zhuǎn)式機(jī)構(gòu)，養(yǎng)殖網(wǎng)箱內(nèi)部安裝網(wǎng)衣形成封閉的養(yǎng)殖空間，部分浸入水中供魚類活動(dòng)，部分裸露在外使網(wǎng)衣附著物通過日曬風(fēng)干等方法去除，然后通過旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)定期轉(zhuǎn)換水下水上部分，完成網(wǎng)衣清潔。以上平臺(tái)的建設(shè)說明深遠(yuǎn)海超大型養(yǎng)殖網(wǎng)箱發(fā)展越來越受到重視，發(fā)展也相對迅速，這也將成為未來我國海洋養(yǎng)殖的重要發(fā)展方向。

近年來，傳統(tǒng)網(wǎng)箱養(yǎng)殖以及淺海圍網(wǎng)養(yǎng)殖等均出現(xiàn)網(wǎng)線受損斷裂、網(wǎng)衣與樁柱之間的系縛點(diǎn)脫落和樁柱傾倒等問題，使養(yǎng)殖對象逃逸，導(dǎo)致海洋養(yǎng)殖失敗。新型深遠(yuǎn)海超大型養(yǎng)殖網(wǎng)箱由于投放時(shí)間長，雖目前還沒出現(xiàn)明顯的受損斷裂情況，但其均由大面積的網(wǎng)衣構(gòu)成，且位于浪高急流的深遠(yuǎn)海，一旦出現(xiàn)問題，造成的損失是不可估量的。因此，系統(tǒng)地開展海洋養(yǎng)殖網(wǎng)衣的水動(dòng)力特性研究，討論網(wǎng)衣的安全性能顯得尤為重要，同時(shí)也對海洋養(yǎng)殖網(wǎng)衣在新興養(yǎng)殖環(huán)境下的水動(dòng)力特性理論計(jì)算、數(shù)值模擬研究以及物理模型試驗(yàn)研究等各方面都提出了新的挑戰(zhàn)。所以，開展海洋養(yǎng)殖網(wǎng)衣水動(dòng)力特性研究，不但可以為海洋養(yǎng)殖工程設(shè)施的設(shè)計(jì)和施工提供理論指導(dǎo)，而且對科學(xué)推進(jìn)新興海洋養(yǎng)殖模式、促進(jìn)海洋養(yǎng)殖可持續(xù)發(fā)展具有重要的作用。

5 發(fā)展需求與展望

通過對國內(nèi)外海洋養(yǎng)殖網(wǎng)衣水動(dòng)力特性研究進(jìn)展的分析與回顧，可見海洋養(yǎng)殖網(wǎng)衣水動(dòng)力特性研究的基礎(chǔ)理論、數(shù)值模擬和物理模型試驗(yàn)技術(shù)以及在實(shí)際海區(qū)的應(yīng)用都取得了很大進(jìn)展。傳統(tǒng)網(wǎng)箱養(yǎng)殖網(wǎng)衣的水動(dòng)力特性研究無論在理論建立、數(shù)值模擬還是物理實(shí)驗(yàn)上都相對較為成熟，對于波浪和水流作用下的整體模擬基本都可以實(shí)現(xiàn)。而圍網(wǎng)養(yǎng)殖以及深遠(yuǎn)海超大型養(yǎng)殖網(wǎng)箱是新興的海水養(yǎng)殖模式，是未來海洋養(yǎng)殖的重要發(fā)展趨勢，目前僅有少量學(xué)者對浮繩式圍網(wǎng)、樁柱式圍網(wǎng)養(yǎng)殖網(wǎng)衣做了部分研究，仍有大量值得深入研究的內(nèi)容，主要表現(xiàn)在：開展性價(jià)比更高的網(wǎng)衣材料的研究開發(fā)，降低網(wǎng)衣的破壞率以及海水養(yǎng)殖成本；新的圍網(wǎng)網(wǎng)衣數(shù)值模擬方法，或多種數(shù)模方法交叉結(jié)合的研究，提高數(shù)值模擬準(zhǔn)確性，使模擬結(jié)果更加接近實(shí)際工況以及深遠(yuǎn)海超大型養(yǎng)殖網(wǎng)箱的數(shù)值模型的建立與研究；對多種組合式網(wǎng)衣進(jìn)行數(shù)值模擬和物理實(shí)驗(yàn)研究，探求最經(jīng)濟(jì)實(shí)用的網(wǎng)衣組合形式；開展不規(guī)則波和破碎波對海洋養(yǎng)殖網(wǎng)衣的影響，尋求風(fēng)、浪、流等對網(wǎng)衣的破壞機(jī)理；最后需要研究者有針對性地對特定海域海況的養(yǎng)殖網(wǎng)衣水動(dòng)力特性開展研究，對實(shí)際應(yīng)用提出建設(shè)性指導(dǎo)，并對臺(tái)風(fēng)等極端情況海水養(yǎng)殖網(wǎng)衣的抗風(fēng)浪性能進(jìn)行研究。

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