本发明涉及一种人工生态系统构建方法，特别涉及一种关于精准构建人工牡蛎礁及提升生境功能的方法。
背景技术：
1、牡蛎礁是一种由牡蛎个体通过生长、繁殖和集群形成的自然生境，牡蛎是一类具有坚硬外壳的双壳类软体动物，它们通过外壳附着在硬质基底上，如岩石、海底等，彼此相互叠加，逐渐形成复杂的三维结构，人工牡蛎礁是一种仿照自然牡蛎礁的结构，由人类构建的人工生态系统，通常通过放置适合牡蛎附着和生长的基质(如混凝土块、贝壳堆、网箱等)，促进牡蛎聚集繁殖，逐渐形成新的牡蛎礁；
2、在全球海洋资源过度开发、渔业资源减少和海洋生态系统退化的背景下，人工鱼礁作为一种重要的海洋生态修复手段，得到了越来越多的关注，人工鱼礁能够提供栖息地和繁殖场所，增加海洋生物的多样性和数量，从而促进渔业资源增殖和生态系统的稳定性，现有技术中，传统人工鱼礁的表面粗糙度设计一般采用以下几种方法：
3、方法一、添加粗糙材料或纹理涂层：通过在混凝土表面添加粗糙材料(如砂石、贝壳碎片)或在浇筑时加入纹理模具，形成一定的粗糙度，以便生物更易附着；
4、方法二、在设计中增加复杂结构：部分人工鱼礁结构设计上引入镂空、凸凹不平的结构，以在局部形成粗糙的流场和附着表面。
5、然而方法一虽然操作简单，但粗糙度较低且不均匀，附着效果有限，方法二对表面粗糙度的控制有限，难以达到微观尺度的细致纹理，影响生物多样性提升的效果，而且上述两种方法所制得的礁体板对附近流场的影响较小，湍流和分离现象不明显，难以对水体有明显的改善效果。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种关于精准构建人工牡蛎礁及提升生境功能的方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种关于精准构建人工牡蛎礁及提升生境功能的方法，包括以下步骤：
3、s1、天然牡蛎礁的3d扫描：首先，使用3d扫描技术对不同发育阶段的牡蛎礁表面结构和自然纹理进行精确采集，包括从牡蛎早期附着阶段至成熟礁体形成阶段的表面特征，通过高精度3d扫描仪获取天然礁石粗糙表面的原始数据。将所获取天然纹理信息通过3d建模软件进行处理，最终得到数字化模型；
4、s2、天然纹理整合与流场效应优化：将经处理后的天然纹理数字化模型融入到人工礁体的设计中。利用solidworks等建模软件将天然纹理叠加并整合到传统混凝土礁体表面，形成具有复杂表面粗糙度的3d模型。同时，通过数值模拟研究该表面粗糙度对人工鱼礁周围水动力环境(流场结构、湍流特征等)的影响，为优化设计提供指导。
5、s3、3d模型转化与混凝土成型：在完成3d数字模型设计后，通过定制模具或3d打印技术将数字模型转化为鱼礁的表面模板。将该具有复杂纹理的表面模板嵌入混凝土浇筑过程中，最终确保成型的人工鱼礁表面真实还原所设计的复杂天然纹理特征，从而获得具备高精度天然粗糙度的人工礁体。
6、s4、流场与生物适应性测试：制备完成后的人工鱼礁通过生物附着实验和物理模型水槽流场测试进行综合验证。通过观察生物附着情况和测量流场参数，检验该复杂粗糙表面对生态效应与水动力学特性的实际提升作用，并根据测试结果对设计进行进一步评估与优化。
7、作为本发明的一种优选技术实施方案，所述步骤s2中对步骤s1扫描获得的天然纹理模型进行整合时，包括以下流程：
8、a1、纹理增强，对扫描的表面纹理进行适当强化，以确保在混凝土成型过程中能真实再现天然纹理的微观特征；
9、a2、结构调整，根据混凝土材料的成型要求，对表面结果进行适应性调整，以确保成型后的人工鱼礁具有足够的强度和耐久性；
10、a3、水动力优化，分析粗糙表面可能对周边水流场的潜在影响，并对模型进行优化，提升礁体周围水动力流场的复杂性和紊流特性，从而为生物群落提供更加适宜的微环境。
11、作为本发明的一种优选技术实施方案，所述步骤s4中对所设计的人工鱼礁进行测试，包括：生物附着实验以及流场测试。根据测试结果对粗糙表面设计进行评估和优化，重点方向包括：适当调整表面粗糙度优化礁体结构及提升人工鱼礁生境功能。
12、与现有技术相比，本发明的有益效果是：
13、本发明利用3d扫描技术对牡蛎礁在不同发育阶段的自然纹理表面进行全程扫描，从牡蛎初始附着到最终礁体形成的整个过程均被记录。基于扫描模型进行优化与改进，获得的人工礁体可最大限度地保留天然纹理特征，显著提高了礁体表面粗糙度，为牡蛎、藻类及其他附着生物提供了更多的附着点，从而加速牡蛎礁的形成和栖息地的修复。此外，本方法得到的人工礁体其复杂的表面纹理和多孔结构还具有有效消散波浪能量的功能，可降低风暴潮和海岸侵蚀的风险，提供了集生态修复与防护于一体的多重功效。
14、同时，本发明获得的礁体可以对周围水动力进行优化，形成适合海洋生物栖息的微环境。其复杂表面在较大范围内影响流场环境，产生显著的湍流和回流区域，有助于加强水体中的混合过程和局部营养盐及颗粒有机物(pom)的再分布。强烈的湍流与回流可以提升颗粒物的悬浮能力，减少沉积现象，使营养盐与颗粒物在水体中持续保持较高的活性状态，有利于维持和促进生态系统的可持续性。
技术特征：1.一种关于精准构建人工牡蛎礁及提升生境功能的方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种关于精准构建人工牡蛎礁及提升生境功能的方法，其特征在于：所述步骤s2中对s1扫描获得的天然纹理模型进行整合时，包括以下流程：
3.根据权利要求1所述的一种关于精准构建人工牡蛎礁及提升生境功能的方法，其特征在于：所述步骤s4中测试包括：生物附着实验以及流场测试，并且在测试后根据测试结果对粗糙表面设计进行评估和优化，其中具体优化方向包括：调整表面粗糙度及优化流场结构。
技术总结本发明公开了一种关于精准构建人工牡蛎礁及提升生境功能的方法，涉及人工生态系统领域，包括以下步骤：S1、天然牡蛎礁的3D扫描；S2、天然纹理整合以增加表面复杂性和增强流场；S3、3D技术与设计优化模型转化与混凝土成型；S4、流场与生物适应性测试。本发明利用3D扫描技术，复制牡蛎礁在不同发育阶段的自然纹理表面，从牡蛎初始附着到最终礁体形成的整个过程进行扫描，并且依据扫描模型进行优化改进得到人工礁体，得到的人工礁体其表面最大化的保留自然纹理，显著提高了礁体表面粗糙度，为牡蛎、藻类及其他附着生物提供了更多的附着机会，这种加速的附着过程有助于更快地形成牡蛎礁，从而加速牡蛎栖息地的恢复。技术研发人员：茅烨男,王欣欣,孙仕梦,唐衍力受保护的技术使用者：中国海洋大学技术研发日：技术公布日：2025/2/20