基于萊州灣淺層海床土工特性的方形人工魚礁場址適宜性研究?

李安龍，耿天成，徐興雨，郭席君，王盼盼，徐繼尚

(1.中國海洋大學(xué)海底科學(xué)與探測技術(shù)教育部重點實驗室，山東 青島 266100；2.中國海洋大學(xué)海洋地球科學(xué)學(xué)院，山東 青島 266100；3.中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司技術(shù)檢測中心，山東 東營 257000；4.中國建筑第二工程局西南分公司，湖南 岳陽 414000)

方形混凝土人工魚礁具有空間利用率高、耐腐蝕、微生物附著強、結(jié)構(gòu)簡單、便于施工等特點[1]，是近海常用的人工魚礁類型，它與海洋平臺、海底管道等構(gòu)筑物明顯不同的是魚礁投放時可能是單體礁坐落海底，也可能是多個單體方形礁堆疊而成，它的在位穩(wěn)定強烈依賴于表層海床地基的土工特性。進行基于淺層海床土工特性的魚礁場址適宜性研究對它的長期有效使用具有重要的現(xiàn)實意義。

近年來，受捕撈強度過大、海岸帶過度開發(fā)以及海洋生物產(chǎn)息地破壞的影響，中國海洋生態(tài)出現(xiàn)系統(tǒng)的退化和海洋漁業(yè)資源的進一步衰竭，而有計劃投放人工魚礁構(gòu)筑“海底森林”則可阻止拖網(wǎng)全海底捕撈，修復(fù)海洋生態(tài)環(huán)境；也能為海洋魚類和貝類提供產(chǎn)棲場所，增加漁業(yè)修復(fù)能力和提高生產(chǎn)力[2-5]，將人工魚礁用于海洋生境的修復(fù)已被越來越多的人接受。研究表明，人工魚礁的投放場所受多種因素的控制，比如海洋功能區(qū)劃、海洋生物資源量、海洋環(huán)境條件、海底底質(zhì)環(huán)境等，最初的人工魚礁選址主要根據(jù)海洋牧場污染現(xiàn)狀、海洋生物、營養(yǎng)鹽、流場等各種水文、理化指標(biāo)和生物指標(biāo)[6-15]，提出基于生物資源分布的選址原則。但中國近海海床大部分以海相泥質(zhì)沉積為主[16-19]，泥質(zhì)沉積物往往具有高含水量、高壓縮性、低強度、易液化的特征，這可能造成礁體全部埋入海底泥面之下，導(dǎo)致海洋牧場建設(shè)失敗。失敗的教訓(xùn)引起研究者的重視，李文濤[2]等提出了有淺層細砂覆蓋的硬質(zhì)底質(zhì)是投放人工魚礁的理想場所；羅含思[20]等利用海底沉積物柱狀樣的土工試驗探究了浙江嵊泗馬鞍列島人工魚礁區(qū)底質(zhì)承載力的分布特性；陳勇康[21]等根據(jù)珠海萬山海域的基礎(chǔ)資料計算了投礁海域底質(zhì)的承載力，計算了三種類型人工魚礁投放后的沉降量；王偉定[22]等利用底質(zhì)調(diào)查資料，計算了浙江沿岸休閑生態(tài)型人工魚礁初選點的地基承載力。對擬投放海域進行前期底質(zhì)調(diào)查，選擇具有足夠穩(wěn)定的海底進行投放已逐漸形成共識。足夠穩(wěn)定的海底是由海床地基承載力、沉降量和液化可能性三種因素決定，只考慮單一因素也可能帶來不希望的后果。因此在前人研究的基礎(chǔ)上，本文擬根據(jù)渤海萊州灣海床土工調(diào)查成果綜合考慮三種因素來探討不同海底方型人工魚礁的適宜性，并探討基于淺層海床土工參數(shù)的多因素選址適宜性分區(qū)原則，為后續(xù)的人工魚礁的選址工作提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

萊州灣位于渤海南部，是由黃河入海口與龍口屺姆島之間連線圍進來的半封閉型海灣(見圖1)，著名的郯-廬大斷裂帶從海灣中部呈NE向順灣穿過，將海灣分割成兩個不同的構(gòu)造單元，西側(cè)為沉降帶，有黃河、小清河、白浪河、彌河、濰河等多條河流注入，第四系沉積物很厚，海岸類型為粉砂淤泥質(zhì)海岸，潮灘寬闊。東側(cè)為隆起帶，較大的河流為膠萊河和沙河，第四系沉積物很薄，只有數(shù)米至數(shù)十米，海岸類型為山地海岸，海灘較窄[23]。由于河流泥沙堆積，灣內(nèi)水深大部分在10 m以內(nèi)，等深線淺水區(qū)平行于岸線，深水區(qū)轉(zhuǎn)向與灣口平行。灣內(nèi)物源東西側(cè)差異較大，海床地基的土工性質(zhì)空間差異性明顯。

圖1 研究區(qū)域和取樣站位圖

萊州灣屬暖溫帶季風(fēng)區(qū)半濕潤大陸性氣候，冬季盛行偏北風(fēng)，夏季盛行偏南風(fēng)。受季風(fēng)影響，灣內(nèi)波浪主要為風(fēng)浪，在近岸淺水區(qū)，不同位置海岸形狀不同，水深地形各異，波浪狀況也有差別。萊州灣常浪向為NE向，次常浪向為NNE向，強浪向為NE向。灣內(nèi)潮差由灣頂向灣口逐漸減小，東岸小，西岸大，最大可能潮差2.2 m。潮汐以不正規(guī)混合半日潮為主，潮流以不正規(guī)半日潮流為主。

1.2 數(shù)據(jù)來源與研究方法

1.2.1 數(shù)據(jù)來源 本研究的分析數(shù)據(jù)一部分利用了本項目組進行該區(qū)人工魚礁選址調(diào)查的鉆孔數(shù)據(jù)，獲得了海底下10 m以淺地層的含水量、密度、壓縮模量、抗剪強度等物理力學(xué)參數(shù)；一部分利用“908項目”在萊州灣取得的422個表層沉積物樣品，其中70個箱式樣品進行了現(xiàn)場含水量、天然密度、十字板剪切及微型貫入測試，室內(nèi)進行了液塑限試驗，通過換算得到表層沉積物的強度參數(shù)，其余352個樣品利用Mastersizer 2000(英國產(chǎn))進行了粒度實驗，依據(jù)《海洋調(diào)查規(guī)范第11部分海洋工程地質(zhì)調(diào)查》[24]，對萊州灣沉積物進行定名和分類。另外，從已發(fā)表的碩士論文、文獻[25-32]和全國重要地質(zhì)鉆孔數(shù)據(jù)庫服務(wù)平臺[33]收集到幾個鉆孔資料，獲得壓縮模量和標(biāo)貫擊數(shù)等計算所需要的數(shù)據(jù)；萊州灣中部的鉆孔數(shù)據(jù)較少，本次研究通過908項目獲得的3.5 kHz淺剖資料解譯并根據(jù)鉆孔資料推算了淺部地層的力學(xué)參數(shù)。以上所有分析數(shù)據(jù)的取樣站位見圖1。

1.2.2 地基承載力計算方法 對于已有鉆孔資料，如果是粘性土，利用采用Skempton公式求其極限承載力，公式為：

(1)

式中：c為地基土的內(nèi)聚力(kPa)；b為基礎(chǔ)寬度(m)；L為基礎(chǔ)長度(m)；d為基礎(chǔ)埋深(m)；γ為地基土的重度(kN/m3)；c為地基土的粘聚力。

對于單個人工混凝土方礁(見圖2)，b=l=2 m，如果預(yù)計下沉0.4 m，計算時將各孔內(nèi)聚力c值代入公式計算得到Pu，取安全系數(shù)k=1.5，得到地基承載力fk。斯凱普頓公式只限于φ=0°的飽和軟土地基和淺基礎(chǔ)。將各鉆孔物理力學(xué)參數(shù)編入Excel表格，利用函數(shù)即可求出各孔的地基承載力值。

圖2 2 m×2 m×2 m規(guī)格的方形混凝土人工魚礁

如果是砂性土，則采取Terzaghi公式求其承載力，公式為：

(2)

式中：ck、φk為分別為基礎(chǔ)下一倍基礎(chǔ)寬度的深度范圍內(nèi)土的粘聚力(kPa)和內(nèi)摩擦角(°)標(biāo)準(zhǔn)值；ξc、ξd、ξb為基礎(chǔ)形狀系數(shù)，按表1確定。

表1 基礎(chǔ)形狀系數(shù)表

計算時將各孔c和φk值代入公式(2)計算得到Pu，取安全系數(shù)k=3.5，得到地基承載力fk。

對于表層樣進行了微型貫入儀(沈陽產(chǎn))試驗的，按照表2進行地基承載力換算。對于有各層位標(biāo)貫擊數(shù)的鉆孔，參照《建筑地基檢測技術(shù)規(guī)范》中標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)與地基承載力特征值的關(guān)系[34]換算成地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值。

表2 貫入阻力換算數(shù)據(jù)表

1.2.3 沉降量計算方法 方型混凝土人工魚礁是常用的魚礁類型(見圖2)，2 m×2 m×2 m單個魚礁重量4.3 t，水下重量則為2.61 t，基底接觸面積為2.87 m2，忽略魚礁下沉深度，按矩形面積、中心荷載計算此基礎(chǔ)在陸地上產(chǎn)生的基底附加壓力約為15 kPa，在水下產(chǎn)生的基底附加壓力約為10 kPa。投放魚礁時有可能是1～5個礁體疊置，按平均3層計算，水下則產(chǎn)生30 kPa基底附加壓力。根據(jù)不同的海床表層土層類型，計算地基土的自重應(yīng)力和附加應(yīng)力，確定魚礁的受壓地層深度，由于海底大部分區(qū)域為軟土，受壓土層深度按0.1倍自重應(yīng)力計算，然后再分層，最后按《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》[35]的分層總和法計算此類魚礁在萊州灣不同位置時發(fā)生的沉降量。以ZK15的土工參數(shù)為例，利用上述方法得出ZK15孔處受壓土層范圍內(nèi)方形混凝土人工魚礁沉降量(見表3)達到459.31 mm。其它站位沉降量計算依此類推。

表3 利用分層總和法計算ZK15沉降量計算表

1.2.4 液化判別 萊州灣海底砂土液化的外力可能來自于波浪和地震，對于波浪作用下的液化，劉曉瑜[36]的研究表明，在50年一遇的波浪作用下表層為粉土或者砂土的地層液化深度為1.5 m以淺的土層。根據(jù)已有的工程實踐，萊州灣底質(zhì)為粉土或者細砂的區(qū)域都視為可液化地層，極端天氣波浪作用下液化深度小于1.0 m。對于塑性指數(shù)IP>10的黏性土則不考慮波浪液化。地震作用下的液化判定可根據(jù)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》中的規(guī)定用原位標(biāo)貫試驗擊數(shù)進行判定[37]。

2 研究結(jié)果

2.1 底質(zhì)分布

根據(jù)各站位土工試驗數(shù)據(jù)，按照《海洋調(diào)查規(guī)范第11部分海洋工程地質(zhì)調(diào)查》給表層土體進行定名，繪制底質(zhì)類型平面分布圖(見圖3)，結(jié)果顯示萊州灣內(nèi)由細到粗分布有淤泥、淤泥質(zhì)黏土、黏土、粉土、粉砂和細砂。從可以看出，細砂、粉砂和粉土主要分布在近岸區(qū)域和萊州淺灘區(qū)，而淤泥和淤泥質(zhì)黏土呈扇形展布于黃河口外和水深大于14 m的深水區(qū)，萊州刁龍嘴灣內(nèi)亦有分布。黏土分布于萊州灣中部的粉土和淤泥質(zhì)黏土的過渡區(qū)。從各鉆孔柱狀圖與淺地層剖面圖上發(fā)現(xiàn)研究區(qū)10 m以淺地層可分為三層，萊州灣西岸第一層為砂質(zhì)粉土，厚度0～2.0 m，向海變薄至尖滅，第二層為粉質(zhì)黏土與粉土互層，厚度5 m左右，變化穩(wěn)定，第三層為粉土層(見圖4(a))，標(biāo)貫擊數(shù)9～17擊；萊州灣南岸第一層為粉砂，表層呈流塑狀態(tài)，向下為稍密-中密狀態(tài)，厚度0～2.5 m，向海變薄至尖滅，第二層為粉質(zhì)黏土與粉土互層，近岸厚度4.5 m，向海尖滅(見圖4(b))。東岸第一層為淤泥質(zhì)粉土，向海變厚，層厚0.4～2.7 m，第二層為粉土，松散-稍密，土質(zhì)不均勻，層厚0.30～4.50 m，第三層為粉質(zhì)黏土夾粉土(見圖4(c))，可塑。各自代表淺地層剖面如圖1所示。萊州灣中部的3.5 kHz上顯示第一層土聲學(xué)同相軸反射連續(xù)，層理清晰，根據(jù)其聲學(xué)反射特征(見圖5)和箱式取樣器分析結(jié)果判定為淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，厚度2.7 m左右，第二層同相軸連續(xù)性差，聲穿透弱，說明底質(zhì)較硬，與附近鉆孔對比分析為粉質(zhì)黏土與粉土互層沉積，第三層同相軸連續(xù)性極差，聲穿透很弱，與附近鉆孔對比分析為細砂沉積。

圖3 萊州灣底質(zhì)分布圖

圖4 萊州灣西岸(a)、南岸(b)和東岸(c)典型淺地層剖面解譯圖

圖5 萊州灣中部d測線3.5 kHz典型聲學(xué)反射圖像

2.2 地基承載力計算結(jié)果

根據(jù)本文的地基承載力計算方法，萊州灣地基承載力在20～136 kPa之間，地基承載力的大小與底質(zhì)類型密切相關(guān)，其中細砂、粉砂較高，地基承載力值大于50 kPa，而淤泥、淤泥質(zhì)黏土地基承載力值低于30 kPa，黏土和粉土承載力值介于二者之間。其平面分布結(jié)果如圖6所示。從圖上可以看出，萊州灣水深小于7 m的近岸區(qū)、從刁龍嘴到龍口市海域地基承載力普遍大于40 kPa，承載力小于40 kPa的區(qū)域主要分布在現(xiàn)代黃河三角洲影響的大片范圍內(nèi)，其中位于黃河大嘴呈扇形的海域地基承載力小于30 kPa。

圖6 萊州灣地基承載力分布圖(單位：kPa)

2.3 沉降估算結(jié)果

利用收集的鉆孔數(shù)據(jù)，根據(jù)本文的地基沉降計算方法計算出所有孔位處的沉降量如圖7所示。從圖7可以看出地基沉降量在178～834 mm之間，沉降量的大小也與底質(zhì)類型密切相關(guān)，其中細砂、粉砂地基沉降量較小，而淤泥、淤泥質(zhì)黏土地基沉降量較大。按上述鉆孔繪制萊州灣方形混凝土魚礁的沉降量分布圖(見圖8)，從圖可以看出沉降量大于400 mm的區(qū)域主要分布在黃河大嘴外的扇形區(qū)域和刁龍嘴西南的小海灣內(nèi)，最大沉降量可達834.12 mm，位于黃河大嘴西南海域。以現(xiàn)代黃河三角洲為中心向四周擴散延伸，人工魚礁的沉降量逐漸減小。萊州灣西南沿岸海域人工魚礁沉降量較小，萊州灣東岸除刁龍嘴至海北嘴向北延伸的區(qū)域沉降量較小之外，其他區(qū)域沉降量較大。

圖7 方形混凝土人工魚礁沉降量統(tǒng)計圖

圖8 方形混凝土人工魚礁沉降分布圖

2.4 液化判別結(jié)果

人工魚礁是一種淺層地基，對海底表層1～2 m內(nèi)的土層液化是比較敏感的，進行液化判別最好是2 m以淺地層的標(biāo)貫擊數(shù)，但大多數(shù)工程勘察針對深基礎(chǔ)類型或者為地質(zhì)鉆探兼顧工程性質(zhì)的鉆孔，標(biāo)貫試驗都是從2 m以下地層開始的。本項目組在萊州灣內(nèi)進行過多次工程地質(zhì)鉆探取樣和原位標(biāo)貫試驗，根據(jù)工作經(jīng)驗，萊州灣從近岸到深水區(qū)的表層1 m以淺的標(biāo)貫試驗擊數(shù)在0～4之間，底質(zhì)為粉土、粉砂和細砂的大部分地區(qū)7度及以上地震作用下判別為可液化地層，液化程度輕微到中等，沒有嚴重液化區(qū)域；波浪作用下在8 m水深以淺海床液化深度為0.6～1.0 m。1 m以下地層標(biāo)貫擊數(shù)區(qū)域差異很大，在萊州灣東部可達10擊以上，7度地震作用下判別為不液化，南部標(biāo)貫擊數(shù)6～15擊，也判別為不液化，西部標(biāo)貫擊數(shù)4～11擊，部分地區(qū)判別為液化，液化程度為輕微至中等。

3 分析與討論

3.1 影響方形人工魚礁在位穩(wěn)定性的因素

根據(jù)《人工魚礁建設(shè)技術(shù)規(guī)范》[38]人工魚礁建設(shè)技術(shù)規(guī)范，底質(zhì)承載力小于40 kPa，淤泥層厚度大于60 cm時將不考慮投礁。淤泥層通常是由承載力極低的粉質(zhì)黏土組成，這類土質(zhì)具有含水量高，壓縮性大，抗剪強度低的特點，這樣的海床投放魚礁后會引起較大的沉降，最后導(dǎo)致魚礁失效。根據(jù)已有的人工魚礁建設(shè)實踐，沉降有四種形式，一是在魚礁投放后因海床承載力不夠直接沉入泥面以下；另一種形式是海床承載力尚可，投放魚礁后不會馬上沉降，但在魚礁的附加應(yīng)力作用下發(fā)生緩慢沉陷；第三種情況是海床底質(zhì)是由容易液化的粉土、粉砂或者細砂組成，這種底質(zhì)承載力足夠，在一般波浪作用和7度以下地震作用下魚礁能夠保持穩(wěn)定，但遇到風(fēng)暴潮[39-41]或者極端惡劣天氣產(chǎn)生大風(fēng)浪[42]或7度以上地震作用下，導(dǎo)致海床液化[43-44]，承載力下降導(dǎo)致魚礁沉陷進入地層之中。第四種情況是底質(zhì)較軟，投礁后會產(chǎn)生沉降，而在波浪作用下，又發(fā)生一定量的液化沉陷，如果沉降量與液化沉陷量超過600 mm，投放魚礁也會失效。綜上所述，影響魚礁在位穩(wěn)定性的內(nèi)部因素就是底質(zhì)土體類型與力學(xué)性質(zhì)，外部條件主要為極端天氣下的波浪作用或者超過7度及以上的地震作用。

3.2 方形人工魚礁適宜性分區(qū)原則

從以上影響因素分析中可以看出，進行方形人工魚礁的選址首先考慮地基承載力問題，本文按照室內(nèi)力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)和原位測試方法計算了整個萊州灣內(nèi)海床地基土的承載力。根據(jù)承載力的標(biāo)準(zhǔn)將萊州灣淺層海床適宜性為四級(見表4)，即Ⅰ-適宜區(qū)，地基承載力≥150 kPa的土體大部分為晚更世以前沉積的土，由于經(jīng)過了較長時間的固結(jié)壓實，具有較小的沉降量和非液化可能性；Ⅱ-一般適宜區(qū)，地基承載力在150～40 kPa之間，這部分土體可能為晚更世至全新世沉積的土體，可能完成正常固結(jié)，如果是砂土和粉土，仍存在液化可能性，如果是黏性土，在上覆荷載下仍會發(fā)生一定量的沉降；Ⅲ-不適宜區(qū)，地基承載力在40～15 kPa之間，這部分土體可能為全新世以來新近沉積的粉土和淤泥質(zhì)黏土，土體沒有完全固結(jié)，雖滿足投放單個方形魚礁所需要的地基承載力，但可能存在較大的沉降量，或者液化，Ⅳ-極不適宜區(qū)，地基承載力<15 kPa，這部分土體可能為全新世以來新近沉積的淤泥質(zhì)黏土，土體沒有完全固結(jié)，單個方形魚礁所需要的地基承載力也滿足不了，投下即沉。15 kPa是單個方形魚礁穩(wěn)定的基本條件，所以定為極不適宜性的界限。其次考慮魚礁的沉降，本文根據(jù)方形人工魚礁的基礎(chǔ)類型，利用分層總和法計算了魚礁在不同海床上的沉降量，根據(jù)沉降量的大小可將萊州灣海床分為四種適宜性(見表4)：沉降量小于400 mm定為Ⅰ-適宜區(qū)，魚礁下沉400 mm相當(dāng)于基礎(chǔ)埋深，此時魚礁穩(wěn)定性好；Ⅱ-一般適宜區(qū)，沉降量在400～600 mm之間，2 m高的魚礁大部分位于泥面以上，能得到基本的空方量；Ⅲ-不適宜區(qū)，沉降量在600～800 mm之間，只有一半位于泥面以上，這種海床大多數(shù)以淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土為主，投礁空方量得不到保證，可能通過利用輕型材料或者改變魚礁形狀增加基底接觸面積來建設(shè)，這將增加投資量；Ⅳ-極不適宜區(qū)，沉降量大于800 mm，會導(dǎo)致得不到投礁空方量。第三需要考慮投礁后的液化沉陷，由細砂、粉砂和粉土組成的底床，在波浪的長期作用下容易液化，液化深度超過了600 mm，這種底質(zhì)也上不符合投礁條件的。因此，根據(jù)液化深度(即液化沉陷量)的大小同時考慮魚礁的沉降將萊州灣海床分為四種適宜性(見表4)：Ⅰ-適宜區(qū)(液化深度小于200 mm)，Ⅱ-一般適宜區(qū)(液化深度在200～400 mm之間)，Ⅲ-不適宜區(qū)(液化深度在400～600 mm之間)，Ⅳ-極不適宜區(qū)(液化深度大于600 mm)。

表4 地基承載力、地基沉降量和液化沉陷量分級表

基于以上分析，根據(jù)地基承載力、沉降量和底床液化深度對方形人工魚礁場址適宜性提出一種量化分區(qū)原則：(1)Ⅰ-適宜區(qū)：地基承載力大于150 kPa；(2)Ⅱ-一般適宜區(qū)，地基承載力在150～60 kPa之間，沉降量和液化深度之和≤600 mm。根據(jù)底質(zhì)類型細分為兩個亞區(qū)Ⅱ1和Ⅱ2，Ⅱ1亞區(qū)底質(zhì)類型為粉砂或粉土，沉降量小，但是會發(fā)生液化沉陷。Ⅱ2亞區(qū)底質(zhì)類型為粉質(zhì)黏土，不會發(fā)生液化沉陷，但是沉降量大；(3)Ⅲ-一般不適宜區(qū)，地基承載力在60～40 kPa之間，沉降量和液化深度之和在600～800 mm。根據(jù)底質(zhì)類型細分為兩個亞區(qū)Ⅲ1、Ⅱ2和Ⅲ3，Ⅲ1亞區(qū)底質(zhì)類型為粉土，不發(fā)生液化，但是沉降量大；Ⅲ2亞區(qū)底質(zhì)類型為粉砂或粉土，沉降量小，但是會發(fā)生液化沉陷。Ⅲ3亞區(qū)底質(zhì)類型為粉土和黏土，既會液化，也發(fā)生沉降。一般不適宜區(qū)可通過改變魚礁布局成為一般適宜區(qū)。Ⅳ-極不適宜區(qū)，地基承載力小于40 kPa，沉降量和液化深度之和大于800 mm，一般不能通過其他方式進行處理。根據(jù)底質(zhì)類型細分為Ⅳ1和Ⅳ2兩個亞區(qū)，Ⅳ1亞區(qū)底質(zhì)類型為淤泥質(zhì)黏土和淤泥，土體處于軟塑-流塑狀態(tài)，地基承載力極低，投礁后可能會立即沉陷。Ⅳ2亞區(qū)底質(zhì)類型為粉土和黏土，地基承載力低，沉降量大，投礁后可能會逐漸沉陷。

3.3 適宜性分區(qū)

根據(jù)上述分區(qū)原則，按方形人工魚礁將萊州灣劃分為四個區(qū)域，Ⅰ為適宜區(qū)，Ⅱ為一般適宜區(qū)；Ⅲ為一般不適宜區(qū)；Ⅳ為極不適宜區(qū)，分布見圖9。適宜區(qū)分布在6 m以淺的萊州灣西南至南部，包括萊州淺灘在內(nèi)的范圍內(nèi)；一般適宜區(qū)分布在8 m以淺的萊州灣西南至南部和萊州淺灘西側(cè)-屺姆島之間南北走向的范圍內(nèi)，根據(jù)底質(zhì)土工性質(zhì)又分為Ⅱ1和Ⅱ2兩個亞區(qū)；一般不適宜區(qū)主要分布在萊州淺灘以西及北和屺姆島以北水深大于8 m的海域，根據(jù)底質(zhì)土工性質(zhì)又分為Ⅲ1、Ⅲ2和Ⅲ3三個亞區(qū)；極不適宜區(qū)呈扇形分布于黃河大嘴外和萊州灣中部水深大于14 m的大部分海底。

圖9 萊州灣人工魚礁選址適宜性分區(qū)圖

4 結(jié)論

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查和分析討論結(jié)果，得出以下結(jié)論：

(1)萊州灣表層海床平面上存在淤泥、淤泥質(zhì)黏土、黏土、粉土、粉砂和細砂六種工程土類型，10 m以淺垂向地層上可分為三層結(jié)構(gòu)，第一層土體地基承載力值在20～136 kPa之間，地基沉降量在178～834 mm之間，7度及以上地震作用和極端天氣的波浪作用下地基土的液化深度小于2 m。

(2)進行方形人工魚礁的選址必須考慮淺表層底床的土工特性，至少包括地基承載力、沉降量和地基液化三個影響因子。

(3)根據(jù)萊州灣海域的底質(zhì)類型、淺表層底床地基承載力、人工魚礁荷載下的地基沉降量和波浪作用下的液化深度，將萊州灣劃分為四類區(qū)域，即適宜區(qū)、一般適宜區(qū)、一般不適宜區(qū)和極不適宜區(qū)。水深8 m以淺的西南至南部范圍和萊州淺灘以西及北和屺姆島以北的海域投放方形人工魚礁是比較適宜的，黃河大嘴外水深10 m以淺的區(qū)域和萊州灣中部水深大于8 m的大部分海底不適宜投放方形人工魚礁。

致謝：感謝中國海洋大學(xué)朱龍海教授為本論文提供了寶貴的部分鉆孔資料！感謝自然資源部第一海洋研究所的徐元芹研究員提供了研究區(qū)的部分樣品分析數(shù)據(jù)！