鱼游泳能力对体长的响应及其在鱼道设计中的应用

为了探讨鱼类体长对游泳能力的影响并为鱼道水流的设计提供参考,该研究在封闭水槽中使用"递增流速法"测试了海南省某水利枢纽鱼道目标对象的游泳能力,并用Origin软件进行了数据统计分析,得到了试验鱼感应流速、临界游泳速度和爆发游泳速度的直线回归方程和Kaplan-Meier曲线。结果表明:1)随着试验鱼体长增大,相对感应流速、临界游泳速度和爆发游泳速度(体长/s)均减小,体长和鱼类速度的相关关系可用直线方程表示,且数据经过对数变换后的直线方程拟合效果比未经过对数变换的拟合效果更好,其中R2由0.664～0.725提高至0.907～0.933。2)根据鱼道设计规范、导则及文献,结合本工程目标过鱼对象的感应流速、临界游泳速度和爆发游泳速度(m/s),建议本工程鱼道进口诱鱼流速控制在0.35～0.47 m/s,池室流速控制在0.21～0.59 m/s,竖缝流速控制在0.57～0.74 m/s,出口断面至下一个池室之间的流速控制在0.21～0.50 m/s。鱼类体长对相对游泳速度(体长/s)产生了负面影响,鱼类游泳速度及其变化规律可对鱼道水流设计值提供参考。     

竖缝式鱼道内齐口裂腹鱼洄游行为模拟

鱼道是帮助洄游鱼类跨越河道内物理障碍的主要过鱼设施之一。针对鱼道结构优化试验耗时长、成本高的问题。该研究在物理试验基础上建立模拟鱼类运动的数值模型,基于竖缝式鱼道内齐口裂腹鱼的行为数据,结合机器学习和欧拉-拉格朗日智能体方法(Eulerian-Lagrangian-agent method,ELAM)建立了鱼类洄游路线预测模型。首先,将齐口裂腹鱼的游泳行为数据划分为3个数据集(顺流而下、侧向运动和逆流而上);然后,根据不同机器学习算法(XGBoost、K-近邻、梯度提升决策树、随机森林)分别构建游泳行为分类模型和游泳速度回归模型,并通过试验结果对比,筛选出最优模型;最后,结合ELAM的框架,构建鱼类洄游数学模型,模拟了齐口裂腹鱼在3种体型的竖缝式鱼道中的洄游路线。结果表明：基于随机森林建立的游泳行为分类模型和游泳速度回归模型预测效果最佳,游泳行为分类精度为0.804,召回率为0.794,F1得分为0.798,3个数据集的游泳速度回归的R²均大于0.75。研究所建立的鱼类洄游数学模型能够较好的预测齐口裂腹鱼的洄游路线,可为相关鱼类保护措施的设计和优化提供参考。     

基于鱼类上溯行为的导鱼堰设计与效果评估

河道内鱼类上溯路径不唯一,聚集位置更是难以预测,对鱼类上溯行为进行有效引导有助于提升过鱼设施进口的效率。为此,该研究提出了一种导鱼堰的概念和设计方法,结合姚家坪水电站的过鱼设施,利用流场三维数值模拟、鱼类洄游（active fish migration,AFM）模型和实鱼试验对导鱼堰的效果进行评估。结果表明：姚家平水利枢纽工程的导鱼堰上下游水面落差为0.36～0.40 m,过堰水流流速可达1.5～2.8 m/s,形成阻鱼的屏障,并在导鱼堰下游侧形成了诱导鱼类向集鱼渠进鱼口游动的唯一低流速上溯通道,鱼类聚集点趋于唯一,验证了导鱼堰方案的合理性。利用鱼类洄游模型对导鱼堰的导鱼效果进行预测,结果表明,下游高水位和低水位2种工况下,90%以上的鱼类游动路径均表现出相似的规律,鱼类沿河道右岸和导鱼堰下游侧的低流速通道上溯,并最终聚集在集鱼渠的进鱼口处。放鱼试验中试验个体全部进入集鱼渠,结果进一步证实导鱼堰可以有效引导鱼类游动路线,并在集鱼渠进鱼口处形成唯一的聚集区。本文提出的导鱼堰丰富了生态水工建筑物的形式,可为过鱼设施进口的水力设计及下游河道的局部整治提供参考。     

鱼感应流速对体长的响应及在过鱼设施流速设计中的应用

该研究测试并分析了澜沧江5种鱼类(体长bl的范围0.095~0.342 m)的感应流速。测试方法:首先测量鱼的长度,然后将其放于鱼类行为学装置内的游泳区中,并使其适应2 h。然后让鱼的头部朝着游泳区后端,以递增流速法调整装置内水流速度。当鱼类调转方向运动时,记录此时装置内水流速度,该水流速度即为鱼类感应流速。研究结果:1)在水温为11.1~22.6℃条件下,鱼类感应流速范围为(0.40~1.18)bl/s,即(0.07~0.23)m/s;2)鱼类相对感应流速和体长总体呈负相关关系,鱼类绝对感应流速和体长总体呈正相关关系,该相关关系对于较难捕获测试样本或仅可捕获极个别样本的鱼类游泳特性的定性预测研究具有一定指导作用;3)拟合了趋流率与水流速度的相关关系,可为寻求满足鱼类游泳需求和工程流速设计上的平衡提供参考,若仅考虑过鱼设施运行效率,则澜沧江上游某水电工程过鱼设施内最低设计流速至少为0.2 m/s。该研究结果可为鱼类行为学提供基础资料并为过鱼设施流速设计提供参考。     

仿自然鱼道中卵石墙对池室水力特性改善效果

仿自然鱼道是重要的鱼道布置方式之一,其特点是利用当地河床材料构建透水性卵石隔墙,以便更好地模拟出天然河流流态。为了定量分析透水性卵石墙对鱼道水力特性的改善效果,该文针对采用卵石隔墙与不透水隔墙的鱼道水力特性进行对比研究。结果表明:采用卵石墙的仿自然鱼道,池室内流态丰富,过鱼口处流速分布差异明显,表底流速差达到0.43~0.61 m/s为多种鱼类上溯提供了可能。池室内主流区分布较宽,紊动能较大达0.06~0.12 m2/s2,同时回流区减弱,有利于鱼类找到主流,实现上溯。卵石隔墙的不足之处是鱼道耗水流量相对较大达2.86 m3/s,在工程设计中需要综合考虑卵石墙透水特性与耗水流量之间的平衡关系,找到适宜的布置方案。该研究可为仿自然鱼道的水力设计提供参考。     

仿自然鱼道水力及过鱼性能物理模型试验

仿自然鱼道是具有一定自然特征的过鱼设施,适用于中低水头工程,是目前鱼道形式研究热点之一。为了获得一种具有综合生态功能的鱼道,该文提出了一种利用芦苇模块构建的植物型鱼道,并通过物理模型试验对其水力特性和过鱼性能进行了研究。结果表明:选取芦苇为基本单元构建植物型鱼道是合适的。植物模块交错布置的植物鱼道内可形成蜿蜒的水流,流态丰富,过鱼通道内流速均小于1.1 m/s,满足过鱼要求。过鱼试验表明,过鱼对象可以在该鱼道内顺利上溯,植物模块下游侧可形成低流速的鱼类休息区,验证了鱼道体型的合理性。该文提出的植物型鱼道丰富了鱼道的形式,具有一定创新性,对今后类似鱼道的设计和建设具有一定的指导意义。     

含沙量对U型渠道水流流速横向分布律的影响

探索含沙量变化对U型渠道水流流速沿横向分布的影响,进而从理论上完善挟沙水流流速分布规律,对渠道水沙运动规律的研究有重要意义。引入指数流速分布公式,通过U型渠道水槽试验,测定水流中含沙量为1.12～500kg/m3时,指数公式中流速横向分布系数的变化规律,说明U型渠道挟沙水流流速沿横向分布遵循指数流速分布规律。在含沙量s<300kg/m3下,流速横向分布系数随着含沙量的增大呈线性缓慢增大,当含沙量s≥300kg/m3时,流速横向分布系数由缓慢增大变为急剧增大,说明水流流型已发生了变化;含沙量s≥50kg/m3时,U型渠道的中心出现了核心区,核心区随着含沙量的增大而变宽。     

旋流式鱼道的构建与水力特性分析

为增强过鱼设施的蜿蜒性和自然性,该文提出了一种采用曲线型边壁和导流坎的旋流式鱼道结构。首先通过模型试验得到了鱼道在不同工况下鱼道内两侧边壁水流的沿壁沿程水深以及水流流态,观察了过鱼效果,验证了数值计算的准确性,通过数值计算进一步分析了旋流式鱼道的表面流速、近底流速及关键横断面流速分布。结果表明:鱼道内形成的旋流蜿蜒曲折,流态丰富。过鱼通道内主流区流速均不大于0.84 m/s,满足过鱼要求,过鱼对象可以在该鱼道内顺利上溯,主流两侧的缓流或回流区可为鱼类休息之用,说明了鱼道体型的合理性。该文提出的鱼道丰富了鱼道的形式,对今后类似鱼道的设计和建设具有一定的指导意义。     

坡面薄层水流流速研究

准确测量坡面薄层水流流速是分析和计算水动力学参数的前提,也是建立土壤侵蚀模型的基础。设置5个坡度(5°,10°,15°,20°,25°)和4个放水流量(2,4,8,16L/min),采用长12m、宽0.1m、高0.3m的水槽对坡面薄层水流流速进行了测量。通过记录水流前锋(前沿)流过水槽的时间计算水流的前沿流速,并采用染色剂示踪法和电解质脉冲法测量水流的平均表层流速和平均流速,与前沿流速进行对比。结果表明:试验的前沿流速为0.237~1.290m/s,且随着坡度和流量的增大呈增大趋势,流量对前沿流速的影响大于坡度的影响,前沿流速可以用坡度和流量的幂函数形式进行预测;将前沿流速与染色剂示踪法测得的平均表层流速和电解质脉冲法测得的平均流速进行对比,发现前沿流速与平均表层流速和平均流速均具有良好的一致性,但平均表层流速的数值远大于前沿流速,其相对误差为-15.018%^-27.825%,2种流速之间可以用系数0.758进行转换;前沿流速与平均流速的数值非常接近,且相对误差随着流量和坡度的增大逐渐减小,2种流速之间的转换系数为0.946。前沿流速与其他2种流速的经验系数主要受雷诺数的影响,所建立的等式可以较好地模拟2种经验系数。研究结果可为坡面薄层水流流速的研究提供参考。     

坡面流水动力学特性研究

采用变坡水槽研究了坡面流水动力学参数 (流态、流速、水深及阻力系数 )随流量和坡度的变化规律。结果表明 ,坡面流流态与水深密切相关 ,当水流深度小于 0 .316 cm时 ,坡面流呈过渡流 ,水深大于 0 .316 cm时呈紊流流态 ;当坡度为 5～ 2 5°、单宽流量为 0 .6 2 5～ 12 .5× 10 - 3m3/(s· m)时 ,坡面流平均流速和平均水深主要受流量控制 ,坡度的影响并不显著 ,可用简单的线性函数来模拟平均流速、水深与流量和坡度间的关系 (r2分别为 0 .89,0 .78) ;当流量小于 0 .0 0 2 m3/s时 ,坡度对阻力系数的影响较为显著 ,当流量大于 0 .0 0 2 m3/s时 ,阻力系数基本受流量控制 ,随着流量增大 ,阻力系数呈幂函数形式下降。这说明坡面流的水动力学特性与明渠水流存在较大差异 ,在坡面水蚀机理分析、土壤侵蚀物理模型的构造过程中应予以充分考虑。     

鱼类脱脂方法研究进展

鱼本身所含有的脂肪在很大程度上限制了鱼制品的加工和消费,探讨鱼类脱脂方法对鱼制品加工业具有重要意义。本文综述了国内外鱼类脱脂方法的研究进展,并对其进行展望,旨在为鱼类的脱脂研究及高价值鱼制品的开发提供参考。     

基于深度学习的鱼类养殖监测研究进展

鱼类养殖是通过人工方式在水中养殖各种鱼类的经济活动。鱼类养殖可以在淡水、海水或者盐碱水环境中进行,通过各种监测技术和设备来培育和管理鱼的生长和繁殖。传统的鱼类养殖监测方法存在效率低和准确性差等问题。近年来,基于深度学习的视觉技术的发展为鱼类养殖监测提供了新的解决方案。该文阐述了基于深度学习的视觉技术在鱼类养殖监测中的应用,并从鱼体测量、鱼类计数、鱼类摄食、鱼类游泳行为和鱼病诊断5个方面分别对研究进展进行梳理。在此基础上总结了鱼类养殖监测在数据采集与传输、建立鱼类养殖监测数据集、超规模参数模型、终端监测设备边缘计算、数字孪生、智能监测业务化应用不足等问题和展望,旨在为深度学习在鱼类养殖监测中的推广应用提供科学参考。     

鱼肉打松机关键部件与工艺参数的确定

为了提高淡水鱼的利用价值,以自制的鱼肉打松机为研究对象,对其中的关键部件和工艺参数进行试验,如刀具末端速度、刀具厚度、刀具数量、打击时间等;通过对打击成绒后的鱼松进行感官评定和疏松度测定,确定了蒸煮时间、打击时间、刀具末端速度、刀具厚度的最优组合,即为蒸煮时间30 min、打击时间20 s、刀具末端速度28.54 m/s、刀具厚度5 mm;使用此工艺,鱼肉打松机生产率可达150 kg/h。该设备可改善鱼松加工工艺,提高生产效率和原料利用率,从而推动淡水鱼加工工业发展。     

高速摄影技术分析射流式鱼泵流量对鱼运动规律影响

采用高速摄影技术初步研究了草鱼、团头鲂和鲫鱼等3种鱼类在射流式鱼泵内的运动规律,分析了鱼类逆流游动率、逆流游动过泵时间、姿态变化率及鱼类与泵壁面碰撞所受力与工作流体流量之间的关系。试验研究表明:在5种工作流体流量工况下,随着工作流体流量的增加,鱼类逆流游动率逐渐降低,过泵时间逐渐减少,姿态变化率逐渐升高,所受碰撞力逐渐升高;在工作流体流量较低时,鱼类逆流游动率超过85%,过泵时间均超过300 ms,姿态变化率均小于6%,所受碰撞力在1～3 N的范围内;在工作流体流量较高时,鱼类逆流游动率在50%～85%之间,过泵时间在125～175 ms之间,大多数情况下姿态变化率9%～18%之间,所受碰撞力在5～7N的范围内;在试验所用3种试验鱼中,草鱼的过泵时间最长,姿态变化率最高,并在大部分工况中所受碰撞力最大。     

鱼糜在挤压过程中流变特性的初探

文章研究了鱼糜在挤压过程中的流变特性，建立了在不同压力下的流变模型，并分析了鱼糜表观粘度随压力而变化的原因     

广州市典型食用鱼类甲基汞含量及风险评估

通过分析广州市区居民消费量较大的7种淡水鱼和5种海水鱼肌肉中甲基汞（MeHg）含量,评估人体通过食鱼摄入MeHg的暴露风险。结果显示,广州市鱼体肌肉中MeHg含量范围为2.39～349μg·kg-1,平均含量为43.4μg·kg-1。不同食性鱼类MeHg含量水平依次为：肉食性〉杂食性〉草食性,处于食物链不同环节解释了这种含量差异。从生长环境来看,海水鱼肌肉的MeHg含量总体上高于淡水鱼。所有鱼中MeHg含量均低于国内外相关标准限值。与国内其他地区商品鱼相比,广州市商品鱼中MeHg含量相当,但明显低于野生鱼。居民通过食鱼摄入的MeHg范围为0.035～0.087μg·kg-1·d-（1bw）,均值为0.050μg·kg-1·d-（1bw）,远低于美国EPA规定的MeHg暴露参考剂量（RfD）值（1.1μg·kg-·1d-1）,也低于WHO和FAO制定的临时性周可承受摄入量（PTWI）（1.6μg·kg-1）。研究结果表明,广州居民食鱼MeHg暴露风险较小,但儿童等敏感人群食用特定鱼类的量和频次要引起一定注意。     

Mercury in the Aquatic Environment of the Village of Caimito at the Mojana Region,North of Colombia

During May–September 1999, several aquatic environmental samples were collected from the village of Caimito, in the San Jorge River basin area, state of Sucre (Colombia), and analyzed for total mercury (T-Hg). Mean T-Hg concentration in sediments from surrounded marshes was 0.155 ± 0.016 g Hg/g. Low Hg concentrations were found in the phytoplanktivorous fish species Prochilodus magdalenae (0.087 ± 0.01 g Hg/g), while four-fold greater concentrations were found in all the carnivorous species. In average, T-Hg concentrations for fish samples did not exceed the limit consumption level (0.5 g Hg/g). However, risk assessment based on the hazard index suggested that the consumption of 0.1 kg per day of carnivorous fish could increase the risk of mercury poisoning in local population.     

珠江三角洲河网区水体及鱼体内重金属含量分析与评价

采用原子吸收及原子荧光法,对珠江三角洲河网区水体及鱼体中重金属Cr、Cu、Pb、Fe、Zn、Mn、Ni、Cd、As和Hg含量进行了检测,并以国家地表水环境质量标准（Ⅲ类）及水产品中有毒有害物质限量进行了评价。结果表明,水体中Cr、Pb和Hg为主要污染元素,超标率分别为22.2%、11.1%和5.6%,水体中不同季节Pb和Cr含量变化基本特征为丰水期〉平水期〉枯水期,河网不同江段变化特征不同,这与重金属在水体中的存在形态及受水动力条件影响有关;鱼体中残留的重金属元素有Cr、Pb和As,超标率分别为36.7%、27.1%和6.3%,超标鱼类主要分布于肇庆-富湾及大塘-三水江段。不同鱼类重金属元素残留特征为底层鱼大于中上层鱼,肉食性鱼大于植食性鱼和杂食性鱼。Pb和Cr为珠江三角洲河网区水体及鱼体中重金属污染的主要元素。     

鱼糜流变特性的研究

研究了三种鱼糜（鲢鱼、鲤鱼、草鱼）的流变特性，建立了流变模型，提出了鱼糜表观粘度随掺水量变化而变化的关系方程，并分析了引起这种变化的原因