人工鱼礁是人为设置在水域中的构造物，可为鱼类等水生生物的栖息、生长、繁育提供安全场所，营造适宜的生长环境。近年来，我国沿海渔业产业结构正在调整，建设人工鱼礁，作为修复和改善海洋生态环境、增殖和优化渔业资源、保护生物多样性、促进海洋经济持续健康发展的一项重要举措，已被广泛认可，我国沿海部分省份已相继启动了人工鱼礁的规划和建设。但目前就人工鱼礁工程建设对海域生态环境的影响仍不是很明了，在建设过程中还缺少相应的关键技术的支持，因此，人工鱼礁的建设仍存在一定的盲目性。 水体交换程度直接影响水体营养盐的分布，营养盐能使浮游植物增殖，浮游植物是海洋中食物链之源，是浮游动物生长的基础饵料，亦是鱼类的间接饵料。人工鱼礁区的生态调控过程相当复杂，人工鱼礁区水体交换能力的强弱直接影响其礁区水体的环境质量和营养盐分布情况，是研究人工鱼礁生态系统变动机制的关键。因此，对由流场变化引起的水体交换能力的研究，是研究人工鱼礁区物理学变动与生物学变动的联系纽带，是弄清人工鱼礁生态效应的关键。 目前，国内外有关人工鱼礁流场效应的研究主要涉及单位礁体（礁群）的流场特点，鱼礁投放后产生的上升流、背涡流规模、大小以及湍流强度的研究，还未见专门针对人工鱼礁区整体水交换情况的研究报道。人工鱼礁建设后礁区海洋生态的变动机制至今不是很明了，水体交换能力的研究对海域环境质量的评价有重要作用，对人工鱼礁区海域的生态变动机制的研究有重要意义。 本文以人工鱼礁区的流场效应为切入点，引入水体交换时间的概念，根据深圳杨梅坑人工鱼礁区的实测海流数据，采用数值模拟的方法，利用CFD数值模拟软件模拟了杨梅坑人工鱼礁区水动力学过程、水体交换变动情况、保守物质浓度扩散情况，在此基础上，进一步研究分析了单位礁群间距对礁区水体交换情况的影响，比较数值模拟结果，讨论杨梅坑人工鱼礁区布局的合理性。 由于杨梅坑人工鱼礁区长轴方向与所处海域的主流轴方向平行，往复流的流动特征加强了海流来回挤压的效应，在垂直主流轴的方向上加大了杨梅坑人工鱼礁区的调控面积；受到涨落潮的影响，计算区域在涨潮方向上水体存留时间相对落潮方向上水体存留时间要短。在礁区外垂直于主流轴的区域，背涡流的存在导致了水体存留时间较同一方向上礁区内的水体存留时间更长；保守物质浓度分布的变化显示往复流的流动特征能较快地将计算区域中礁区之外的保守物质排出，结合流场特点，进一步说明了由于往复流的来回挤压，在礁区中部垂直于主流轴的区域附近，背涡流的影响向两侧扩张，导致保守物质在此区域的排出受到影响，较其它区域更慢。 不同单位礁群间距会对人工鱼礁区水体交换情况产生一定影响，数值模拟的结果表明，当单位礁群间距是单位礁群边长1倍、1.5、2倍时，礁区保守物质排出效率较为接近，当单位礁群间距达到3倍以上，礁区保守物质排出效率出现了明显下降。综合考虑礁区水体交换能力、调控区面积、生态效应的相关影响，本文认为当单位礁群间距与单位礁群边长之比为2时，既保证了较好的水交换效率，又可保证单位礁群空间的较大利用效率。杨梅坑人工鱼礁区的单位礁群间距约是单位礁群边长的2倍，数值计算结果从一定程度上表明杨梅坑人工鱼礁的建设较合理。 受到模型的局限性，实际海况较难完全模拟，本文对部分边界条件进行了简化处理，调整参数以期能较好地反映实际礁区的流场环境，但由于数值模拟过程中相关条件的假设，使得结果仍为较理想状态，拟在今后研究中继续改进模型以更加真实地描述实际海域的流场环境。此外，本文所采用的计算模型为二维模型，但实际海水流动为三维流动，海水的上层流动和下层流动会有一定差异，对水体交换能力产生影响，因此在今后的研究中将进一步采用三维数学模型对人工鱼礁区水体交换情况进行研究。