基于高原鱼类弱趋光性特征的过鱼设施光诱驱鱼技术研究

作     者：许家炜 

作者单位：三峡大学 

学位级别：硕士

导师姓名：石小涛;魏浪

授予年度：2019年

学科分类：090801[农学-水产养殖] 082803[工学-农业生物环境与能源工程] 0908[农学-水产] 08[工学] 0828[工学-农业工程] 09[农学] 

主      题：鱼道 光诱驱鱼技术 裂腹鱼 趋光性 适宜度模型 

摘      要：水利工程的作用和意义毋庸置疑,但水利工程是把双刃剑,在推动国民经济发展的同时对环境也造成了一定的影响,不仅水利工程中的拦河建筑物改变了原有的河流特性,截断了具有洄游性鱼类的洄游通道,洄游鱼类无法回到上游适宜地区产卵。为了解决拦河建筑物阻断了鱼类洄游通道可能导致鱼类灭绝的问题,世界上主要采取的措施是在水工建筑物主体上修建鱼道、集运鱼船和升鱼机等过鱼设施。作为过鱼设施过鱼效果及质量的保证与前提,光诱驱鱼技术研究至关重要。本文将针对两河口水电站和藏木水电站过鱼对象进行光诱驱鱼技术展开相关研究,并为水电站过鱼设施辅助诱驱鱼技术措施进行优化设计。本论文以两河口水电站及藏木水电站鱼道主要过鱼对象齐口裂腹鱼(Schizothorax(schizothorax.)prenanti)和异齿裂腹鱼(Schizothorax oconnori(Lloyd,1908))为研究对象,基于鱼类趋光性特征,利用光色选择试验装置和趋光性试验装置进行各指标测定,利用行为学分析软件高效获取齐口裂腹鱼和异齿裂腹鱼的行为学和水动力学指标和高精度声学多普勒流速仪(ADV)获取精细流场。首先分析两种主要过鱼对象的具体趋光性,通过光色选择试验装置获取鱼类偏好光色的理论值,研究鱼类在四种光色下的选择,再模拟实际野外黑暗工况下鱼类是否选择某单一光或更偏好黑暗,找到其正趋性光以及负趋性光。其次通过趋光性试验装置,在矩形装置中营造出0 m·s、0.20 m·s和0.30 m·s,在不同工况下分别找到其对不同光色的偏好光照强度和趋光率,研究其趋光率是否随着水流速度的增大而增大,找到其变化原理,最终找到其偏好阈值,建议工程中使用大于偏好阈值的正趋性光进行诱集鱼类,大于负趋性光的偏好阈值驱赶鱼类。通过上述研究并结合其他环境因子建立适合齐口裂腹鱼和异齿裂腹鱼的生境适宜度模型,帮助更好找到适宜两种鱼类的栖息地。最终为两河口水电站和藏木水电站过鱼设施辅助光诱驱鱼措施进行优化设计。主要研究结论如下:1)光色选择试验装置中,在四种光色同时布置下,通过研究齐口裂腹鱼在红、黄、蓝、绿四个光色下的分布率可以得出在蓝、绿光区域的分布率显著高于其他两个区域(P蓝色黑色红色黄色。异齿裂腹鱼对红光和蓝光的选择指数为负,在黄光和绿光区域内的选择指数为正,异齿裂腹鱼对这5种颜色的喜好顺序为:绿光黄光黑暗蓝光红光。3)鱼类在不同光照强度下的适宜性分析中,齐口裂腹鱼在静水环境中对于红光和黄光表现为负趋性,对于蓝光和绿光表现出正趋性。异齿裂腹鱼在静水环境中对于红光和蓝光表现为负趋性,对于黄光和绿光表现出正趋性。4)通过以实验区域(光强)为自变量以及选择指数为因变量进行函数回归分析,找到齐口裂腹鱼和异齿裂腹鱼对于不同光照颜色的趋光阈值,并且找到两种鱼类对各自正趋性光和负趋性光的光照强度偏好范围,在分析不同工况下两种鱼类的行为反应时,也找到相对应偏好光色的偏好流速范围。5)在静水工况下齐口裂腹鱼对蓝光的趋光率最高,绿光次之,黄光区域的趋光率最低,在0.20 m·s和0.30 m·s动水工况下,齐口裂腹鱼对红光和蓝光的趋光率有所降低,而绿光和黄光的趋光率有所提升。结果表明流速对于齐口裂腹鱼趋光性存在有影响性,但其并不能起主导作用,无论是哪种流速工况下,齐口裂腹鱼都对蓝光和绿光表现出正趋光性,对红光和黄光表现出负趋光性。在静水下异齿裂腹鱼对黄光的趋光指数最高,绿光次之。在流速0.30 m·s处理下,异齿裂腹鱼对红光的趋光指数有所降低,而黄光、绿光和蓝光的趋光指数有所提升,结果表明即使水流与光环境对于鱼类都具有诱导性,但是其之间并不是成线性关系。6)以水温、流速、水深及光照四种环境因子进行建立生境适宜度模型,采用赋予权重的几何平均法进行栖息地适宜度指数模型的计算,公式如下:HSI=∏)=1))×),其中:)为取值为0的第i个环境影响因子的适宜度指数,1表示非常适宜,0表示非常不适宜;)为第i个环境影响因子对应的权重值,权重值越大表明该环境因子对栖息地质量的影响程度越高,本研究中采用层次分析法进行生境适宜度模型权重的计算,最终建立适合齐口裂腹鱼和异齿裂腹鱼的生境适宜度模型,帮助更好找到适宜两种鱼类的栖息地提供建议。7)通过国内外成功工程案例结合本研究,本研究中齐口裂腹鱼和异齿裂腹鱼均偏好绿光,且找到了其偏好的光强照度,在工程中可以选用适宜光照强度的绿光去诱集。以两河口水电站为例,