A numerical model of flow modification induced by suspended aquaculture in a Chinese bay

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Abstract:

A finite element circulation model of flow was constructed for Sungo Bay, China, a site of dense cultivation of both marine bivalves and kelp, to assess the magnitude of friction due to culture structure and its implications for particle exchange. In the model, parameterization of friction was modified to reflect the patterns of culture configuration in the bay and the results compared with the default case with no culture. Results of model output indicate that suspended aquaculture results in a 20% reduction in current speed in the main navigation channel and a 54% reduction in speed in the midst of a culture area. In the channel, reduced flow had little effect on tracer exchange under mid-ebb conditions, but the presence of culture structure caused a 41% decrease in exchange rate compared with the absence of culture. These results indicate that disregard for physical barriers associated with culture will result in a serious over estimation of the particle renewal term and thus an overestimation of carrying capacity. Further work is required to measure the characteristics of culture (spacing, length scale), quantify their magnitude of flow retardation in the field, and improve model parameterization of the frictional effects of various types of culture.

Un modèle de circulation du flux aux éléments finis a été élaboré pour la baie de Sungo en Chine, un site d'intense culture de bivalves marins et de varech, afin d'évaluer la friction générée par l'équipement d'élevage et ses répercussions sur l'échange des particules. La configuration des paramètres de friction dans le modèle a permis de simuler la structure d'élevage dans la baie et de comparer les résultats avec la situation par défaut, donc en l'absence de culture. Il en ressort que la présence d'élevages en suspension cause une réduction de 20% de la vitesse du courant dans le principal chenal de navigation et une réduction de 54% dans la zone d'élevage. Dans le chenal, cette réduction a peu d'effet sur les échanges de traceurs en pleine marée descendante; en revanche, la présence de l'équipement d'élevage cause une réduction de 41% du taux d'échange. Ces résultats indiquent que de ne pas tenir compte des barrières physiques associées à l'élevage résultera en une surestimation importante du taux de renouvellement des particules et, ainsi, du stock limite. Il reste à déterminer les caractéristiques de l'élevage (espacement, échelle de longueur), mesurer sur le terrain leur effet de ralentissement du débit et améliorer la configuration dans le modèle des paramètres décrivant les effets de friction générés par divers types de culture.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: May 1, 2001

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