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水温因素对竖缝式鱼道中草鱼上溯行为影响的试验

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南水北调与水利科技（中英文） 2020年第6期18卷 170-175页

作者：郭子琪郄志红孙双科李广宁王岑柳海涛郑铁刚中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室北京100038 河北农业大学城乡建设学院河北保定071001 三峡大学水利与环境学院湖北宜昌443002

利用鱼道试验模型进行过鱼试验,分析水温因素对模型鱼道中鱼类上溯行为的影响。以某工程竖缝式鱼道为原型,按重力相似准则建立比尺为1∶4的水工模型,选择草鱼幼鱼为试验用鱼,试验中采用摄像头全程监测试验鱼上溯过程,统计试验鱼在模型... 详细信息

利用鱼道试验模型进行过鱼试验,分析水温因素对模型鱼道中鱼类上溯行为的影响。以某工程竖缝式鱼道为原型,按重力相似准则建立比尺为1∶4的水工模型,选择草鱼幼鱼为试验用鱼,试验中采用摄像头全程监测试验鱼上溯过程,统计试验鱼在模型试验段的通过率与通过时间两项指标,进行量化分析。研究发现:在试验水温变化范围18.5~22.5℃内,草鱼幼鱼总体通过率达70%以上,且不同水温区间内通过率无明显变化;采用SPSS软件进行的显著性检验显示,草鱼通过时间与水温因素无显著相关关系。基于上述结果,今后在开展草鱼上溯行为试验研究时,在水温变化范围18.5~22.5℃内,可考虑忽略水温因素的影响。

关键词：水温草鱼竖缝式鱼道上溯行为显著性检验

基于小体型鱼类上溯行为的涵洞鱼道典型挡板水力特性研究

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基于小体型鱼类上溯行为的涵洞鱼道典型挡板水力特性研究

作者：洪亮三峡大学

学位级别：硕士

挡板是沿涵洞（或渠道）反转分布的堰,它们用于降低流速,增加流动深度,并创建鱼类可以休息的地区。要设计适于鱼类成功通过的涵洞式鱼道,必须对各种不同型式不同尺寸的挡板水力特性深入分析和研究。本文基于典型小体型鱼类的上溯行为对... 详细信息

挡板是沿涵洞（或渠道）反转分布的堰,它们用于降低流速,增加流动深度,并创建鱼类可以休息的地区。要设计适于鱼类成功通过的涵洞式鱼道,必须对各种不同型式不同尺寸的挡板水力特性深入分析和研究。本文基于典型小体型鱼类的上溯行为对涵洞式鱼道典型挡板的水力特性和过鱼效果进行了研究。以生活在中下层的草鱼、生活在上层的鲢鱼以及马口鱼为研究对象,通过在开敞的明渠内设置挡板来研究18cm,28cm,38cm三种水深下鱼类在这两种典型挡板系统内部的上溯效果。通过将模拟得到的流场与使用实测的流场相比较得出试验区域精细流场。分析鱼类对不同水力环境因子的偏好程度,研究挡板过鱼效果、水力特性关系、鱼类上溯偏好之间的响应关系。本研究可以给实际涵洞工程中的挡板设计提供一定的理论依据与参考价值。主要结论如下:（1）对于无挡板涵洞,草鱼、鲢鱼和马口鱼在28cm和38cm水深下的通过率为0,Fish Xing过鱼障碍评估结果显示,光滑涵洞内的水深和流速是影响目标鱼类成功通行的重要因素,当入口水深减小至18cm,上述三种鱼类的总成功率仅为15.4%;（2）18cm水深工况下,尺寸3（b=20cm,h=25cm,L=125cm）对应的槽堰式挡板水力特性最优,其测点稳定流速、池室平均流速最小;（3）槽堰式挡板和堰式挡板会很大程度增加目标鱼类的通过率,两种挡板系统内的鱼类通行成功率都是水深28cm＞38cm＞18cm,且槽堰式挡板的过鱼效果要优于堰式挡板;（4）堰式挡板系统中,三种目标鱼类从一个池室穿行至下一个池室时更趋向于从堰低处通行,而槽堰式挡板系统中的目标鱼类则更趋向于由开槽处通行;其中仅草鱼表现出了明显的贴壁、贴?上溯行为;（5）鱼类上溯所用时间越短,则上溯成功比例越高,三种目标鱼类上溯所用时间大多集中在0-5min;试验结果显示,在这三种挡板、三种水深下的草鱼偏好流速为0.2-0.4m/s,偏好湍动能为0.029-0.059J/kg;鲢鱼和马口鱼的偏好流速和湍动能分别为0.3-0.5m/s、0.044-0.076J/kg,两者的差异性并不明显。

关键词：涵洞鱼道堰式挡板上溯行为通过率偏好流场

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竖缝式鱼道内鲢幼鱼上溯行为特征研究

竖缝式鱼道内鲢幼鱼上溯行为特征研究

作者：王瑶三峡大学

学位级别：硕士

鱼类作为水生物生物的重要组成部分,在河流生态系统中占据着重要的地位,为了弥补水利设施对鱼类洄游产卵带来的影响,鱼道建设应运而生。通过进行合理的鱼道设计,明确过鱼目标的生态生理习性,可以帮助鱼类成功的上溯洄游,有利于恢复良好... 详细信息

鱼类作为水生物生物的重要组成部分,在河流生态系统中占据着重要的地位,为了弥补水利设施对鱼类洄游产卵带来的影响,鱼道建设应运而生。通过进行合理的鱼道设计,明确过鱼目标的生态生理习性,可以帮助鱼类成功的上溯洄游,有利于恢复良好状态的河流生态环境,对保护生物的多样性和生态系统的多样性具有重要的意义。本研究在阅读大量文献的基础上,总结国内外学者的相关鱼道研究及建设经验以及相关鱼类行为学研究经验,对实验室状态下的鲢幼鱼的运动能量代谢过程进行了探究,并采用物理模型试验及数值模拟相结合的方法对竖缝式鱼道结构下的水力特性进行分析,探究鱼道内目标鱼类的游泳行为与水力特性的关系,本研究的主要工作如下:1)通过水槽实验研究了鲢幼鱼(Hypophthalmichthys molitrix)在运动过程中的行为特征,结合运动过程中的能量代谢变化,得出被迫条件下耗氧率与鱼体摆尾频率的拟合方程:MO=318.3+1.04TBF(R=0.99),耗氧率随着鲢鱼摆尾频率的增大呈幂指函数趋势不断增加,拟合方程得到相对静止条件下的耗氧率(TBF=0)为318.3mg Okgh,与该研究条件下的实测标准代谢率(284.47±30.75)mg O kgh相近。自发运动条件下其摆尾频率与耗氧率随时间变化大致呈周期性趋势,但整体运动能力随时间出现略微下降。2)基于实验条件下鲢幼鱼的体重与游速数据,推求得出鲢幼鱼的生物能量模型AMR=10.39MU(R=0.95,P上溯时间。同时发现鱼体在上溯过程中会呈现出一定的避流行为,为较好的实现鱼道过鱼效率,可在竖缝式鱼道进水口位置增设底坎或加设补水孔,加强消能。4)本研究中鲢幼鱼在实际上溯过程的运动能力极限出现在断面平均流速值0.28～0.35m/s的范围区间,当鱼道内流速超过该范围时,鱼体通过调整洄游路径,游向鱼池内休息区。运用spearman相关性分析研究鲢鱼洄游时间与水力因子的相关性,三种工况下,鲢幼鱼的上溯时间与流速均具有相关性(p上溯时间的影响要更为显著,r值均大于0.7,说明水力因子中的紊动能对于鱼类上溯过程中的运动行为的影响更为直接。5)利用flow3d数值模拟软件模拟竖缝式鱼道内部的水力特征,结合物理模型试验发现中低层水体较为紊动的紊动能分布为鱼类上溯提供了较好的条件。根据鱼道模拟的水力特性,参考其他理论性研究,给出了AB两条可行的上溯路径,并进行了沿程的阻力及能耗计算,对沿路径的洄游过程进行探讨分析。计算结果表明,相比于B路径,A路径可以为鲢幼鱼上溯洄游过程提供更好的水力条件,产生更少的耗能,对鲢幼鱼洄游有利。

关键词：竖缝式鱼道鱼类行为学上溯行为数值模拟

竖缝式鱼道水流结构对齐口裂腹鱼上溯行为的影响研究

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竖缝式鱼道水流结构对齐口裂腹鱼上溯行为的影响研究

作者：郭子琪河北农业大学

学位级别：硕士

在三种相对导板长度P/B不同的竖缝式鱼道中开展对照性过鱼试验,研究了齐口裂腹鱼在不同水流结构内的上溯行为,并分析了影响齐口裂腹鱼上溯行为的主要因素,论文的主要工作与主要成果如下:(1)采用物理模型试验与数值模拟结合的方法,对鱼... 详细信息

在三种相对导板长度P/B不同的竖缝式鱼道中开展对照性过鱼试验,研究了齐口裂腹鱼在不同水流结构内的上溯行为,并分析了影响齐口裂腹鱼上溯行为的主要因素,论文的主要工作与主要成果如下:(1)采用物理模型试验与数值模拟结合的方法,对鱼道池室体型Ⅰ(P/B=0.1)、体型Ⅱ(P/B=0.25)和体型Ⅲ(P/B=0.5)的水流结构进行比较,并对相应水力参数进行分析,如流速、紊动能、流速梯度等。(2)采用对照试验的方法,以体型Ⅱ为对照组,开展齐口裂腹鱼过鱼试验。试验组Ⅰ包括体型Ⅰ与体型Ⅱ,试验组Ⅱ包括体型Ⅱ与体型Ⅲ。以通过率与通过时间为主要评价指标,比较三种池室体型竖缝式鱼道的过鱼效果。结果表明,体型Ⅰ与体型Ⅱ中齐口裂腹鱼通过表现明显优于体型Ⅲ。(3)对过鱼视频进行处理,提取齐口裂腹鱼的上溯轨迹,结合流场特征,分析不同流场结构对齐口裂腹鱼上溯行为的影响。结果表明:齐口裂腹鱼倾向于沿池室边壁上溯,该行为与其刮食贴附于岩壁的藻类的觅食习性相关;在竖缝处,试验鱼通过数量分布与流速、紊动能、流速梯度均呈较强的负相关关系,试验鱼倾向于从流速、紊动能相对较低,流速衰减较快的隔板侧区域通过。(4)对齐口裂腹鱼上溯过程进行了总结分析:试验鱼冲刺通过竖缝后,可在惯性作用下穿过主流;穿过主流后,齐口裂腹鱼受觅食习性的驱使,主动寻找池室边壁,从而沿边壁上溯;在靠近竖缝时,竖缝出流的流速和方向与周围水流具有较大差异,齐口裂腹鱼在趋流性的作用下,调整身体方向,面向来流;齐口裂腹鱼通过竖缝之前,感受到身体两侧流速梯度后,向流速降低的方向移动,选择较有利的隔板侧区域通过,流速梯度是刺激鱼类进行位置选择的主要因素之一。

关键词：竖缝式鱼道齐口裂腹鱼上溯行为水流结构数值模拟

竖缝式鱼道不同隔板布置对齐口裂腹鱼上溯行为影响研究

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竖缝式鱼道不同隔板布置对齐口裂腹鱼上溯行为影响研究

作者：张浩男济南大学

学位级别：硕士

鱼类上溯行为与水流结构之间的响应关系是鱼道设计的核心。选择齐口裂腹鱼作为我国西南地区河流冷水鱼的代表,在三种不同隔板墩头型式的竖缝式鱼道物理模型中开展了以齐口裂腹鱼幼鱼为过鱼对象的对照过鱼试验研究,探寻齐口裂腹鱼上溯行... 详细信息

鱼类上溯行为与水流结构之间的响应关系是鱼道设计的核心。选择齐口裂腹鱼作为我国西南地区河流冷水鱼的代表,在三种不同隔板墩头型式的竖缝式鱼道物理模型中开展了以齐口裂腹鱼幼鱼为过鱼对象的对照过鱼试验研究,探寻齐口裂腹鱼上溯行为与水流结构的响应关系。论文主要研究工作和成果如下:(1)采用数值模拟方法计算并对比了墩头型式Ⅰ(钩状墩头)、墩头型式Ⅱ(折线型墩头)以及墩头型式Ⅲ(流线型墩头)鱼道的水流结构,结果表明:三种墩头型式鱼道的回流区面积占比相近,且主流左侧回流区面积大于右侧回流区;墩头型式Ⅰ鱼道主流左侧分布一大一小两个回流区,墩头型式Ⅱ、Ⅲ鱼道主流左侧只有一个回流区;墩头型式Ⅲ鱼道的竖缝处流速略大于墩头型式Ⅰ、Ⅱ鱼道且分布更均匀;三种墩头型式鱼道池室内紊动能分布相似,墩头型式Ⅲ鱼道竖缝附近的紊动能大小与分布范围均略大于墩头型式Ⅰ、Ⅱ鱼道;三种墩头型式鱼道的总水力应变分布相似。(2)将墩头型式Ⅰ、Ⅱ编为试验组A,墩头型式Ⅱ、Ⅲ编为试验组B,开展齐口裂腹鱼对照过鱼试验。将过鱼试验中记录的通过率和通过时间作为评价指标,对比了三种不同墩头型式竖缝式鱼道的齐口裂腹鱼过鱼效果,结果表明:墩头型式Ⅱ、Ⅲ鱼道的齐口裂腹鱼过鱼效果相近且均优于墩头型式Ⅰ鱼道,由于墩头型式Ⅲ的外形相比于墩头型式Ⅱ更能保护过鱼对象,所以墩头型式Ⅲ是三种墩头型式中最适于齐口裂腹鱼上溯的竖缝式鱼道隔板墩头型式。(3)过鱼试验中对齐口裂腹鱼的上溯轨迹进行了记录并绘制了热点图,统计结果表明:池室内多数齐口裂腹鱼主要选择右侧回流区通过,少数齐口裂腹鱼会在导隔板的背水面休息后再继续上溯;多数齐口裂腹鱼在竖缝处主要从隔板侧区域通过。结合齐口裂腹鱼上溯轨迹和水力因子进行统计学分析发现:池室内多数齐口裂腹鱼上溯时会避开流速、紊动能和总水力应变较高的区域;对竖缝处齐口裂腹鱼通过尾数、流速、紊动能和总水力应变进行Spearman秩相关分析,齐口裂腹鱼通过尾数与流速、紊动能、总水力应变均呈负相关关系,多数齐口裂腹鱼通过竖缝时偏好选择流速量值较小、流速梯度较大且紊动能低的区域。(4)采用数值模拟的方法研究导板长度变化△p和导板位置变化△l对平面水流结构的影响,采用物理模型试验的方法研究竖缝宽度变化△b对水面线的影响。研究发现:导板长度在△p=±0.1p范围内改变、导板位置在△l=±0.15p范围内改变对平面水流结构无实质影响;竖缝束窄位置上游侧池室均出现不同程度的壅水现象,竖缝束窄位置下游侧池室均出现不同程度的跌水现象;竖缝束窄对上游侧池室水面线的影响范围比下游侧池室大,运行水深高时竖缝束窄对上游侧池室水面线的影响范围和最大水面线变幅均大于运行水深低时。

关键词：竖缝式鱼道齐口裂腹鱼上溯行为水流结构墩头型式

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草鱼侧线系统在其上溯行为中的作用初步分析

草鱼侧线系统在其上溯行为中的作用初步分析

适用于低水头闸坝的室内管式鱼道设计与效果初探

中国水利学会2020学术年会

作者：李广宁孙双科柳海涛郑铁刚中国水利水电科学研究院

鱼类侧线系统作为其感知系统的关键组成部分,但是目前侧线系统在鱼类行为中的具体作用尚不够明确。本文对鱼类侧线系统的功能和原理进行了总结,并结合草鱼的生活习性和生活环境,对草鱼的侧线系统特点进行了适当推演。通过过鱼试验,获得... 详细信息

鱼类侧线系统作为其感知系统的关键组成部分,但是目前侧线系统在鱼类行为中的具体作用尚不够明确。本文对鱼类侧线系统的功能和原理进行了总结,并结合草鱼的生活习性和生活环境,对草鱼的侧线系统特点进行了适当推演。通过过鱼试验,获得草鱼的上溯行为数据,结合草鱼的侧线系统特点,对草鱼的上溯行为表现进行了初步解释:①草鱼通过竖缝的位置在流速相对较低的位置,说明草鱼具有快速选择速度较低区域的能力;②草鱼容易在等流速处停顿不前,说明草鱼对于流速梯度较迟钝,当流速变化梯度较小,且水流方向几乎一致时,草鱼难以分辨出哪里是利于上溯的区域,表现为在原位徘徊不前;③草鱼容易在大回流区内逆流巡游,说明草鱼对流速更加敏感,可以感受到回流区内完整的旋转方向,从而逆流前进,造成在回流区内一直逆流巡游。不同鱼类的生理构造不同,其生存所需的水力环境也不同,本研究可为鱼类栖息地的保护和过鱼建筑物的设计提供借鉴。

关键词：草鱼侧线上溯行为表面神经丘管道神经丘

来源： cnki会议评论

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水产学报 2024年

作者：石小涛王楠楠许家炜罗金梅李冬晴季怀耀朱梦娜陈伟卢建雨柯森繁三峡大学水利与环境学院三峡大学湖北省鱼类过坝技术国际科技合作基地珠江水利科学研究院三台县水利工程质量监督站贵州乌江水电开发有限责任公司

我国低水头闸坝过鱼需求巨大，在不施工的条件下迫切需要修建低成本便携式鱼道。鉴于此，本研究自主设计了一种管式鱼道辅助鱼类过坝，分析了在3种角度、2种流量工况下鲢通过管式鱼道的过鱼效果，获取了管式鱼道过鱼效果的评价指标，构... 详细信息

我国低水头闸坝过鱼需求巨大，在不施工的条件下迫切需要修建低成本便携式鱼道。鉴于此，本研究自主设计了一种管式鱼道辅助鱼类过坝，分析了在3种角度、2种流量工况下鲢通过管式鱼道的过鱼效果，获取了管式鱼道过鱼效果的评价指标，构建了基于尝试率、通过率和最大上溯距离的风险比例回归模型，识别了影响管式鱼道过鱼效果的关键因素。结果显示：①最优尝试率模型发现，流量是影响鲢尝试进入鱼道的关键因素；流量与管式鱼道中鲢的上溯尝试率呈显著负相关。②管式鱼道通过率最高可达90.5%，通过最优通过率模型发现，管道角度、水温和尝试次数是影响鲢通过鱼道的关键因素；管道角度为90°时通过率最低；尝试次数和鲢的上溯通过率呈显著负相关；上溯通过率在管道角度为30°和45°工况下无显著差异，但均显著高于90°。③最优最大上溯距离模型发现，水温和管道角度是影响鲢可通过最大上溯距离概率的关键因素；水温与鲢可通过的最大上溯距离概率呈显著正相关；鲢可通过的最大上溯距离概率在管道角度为30°和45°工况下无显著差异，但均显著高于90°。研究表明，45度管道角度工况鱼类上溯效果最好，管道角度、水温和尝试次数是影响管式鱼道过鱼效果的关键因素。本研究旨在揭示我国特有鱼种在管式鱼道中的上溯行为规律及评估其过鱼效果，为我国野外低水头闸坝鱼道设计提供新思路和新方案。

关键词：鲢便携管式鱼道上溯行为低水头闸坝过鱼效果